CN218863114U - 外冷式动压轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种外冷式动压轴承，包括轴承座以及轴承座内的轴瓦，其特征在于：在轴承座的油池出油口通过循环油管安装有循环油泵和冷却器，冷却器出口通过循环油管连接到轴承座顶部设置的向油腔通油的进油口上，进油口对应于上轴瓦安装带油环的位置，以形成润滑油的强制外循环冷却和向轴承循环供油。通过润滑油强制循环供油，解决了电机启动时润滑油量不足和润滑不足的问题，增加了轴承的使用寿命，降低了轴承工作所需成本，解决了滑动轴承因温升较大而频繁停机检修问题。整个装置结构较简单，所需材料较少，对原有轴承座的改动很小，装置操作方便，不仅适用于新轴承的，还适合于对旧有轴承的改造。

Description

外冷式动压轴承

技术领域

本实用新型涉及一种外冷式动压轴承，尤其是外置油冷却式大型电机动压轴承。

背景技术

滑动轴承相对于滚动轴承同等体积承载能力优势明显，振动与噪音较小，不易产生损坏，维修更换方便。因此，如图1所示大型电机(通常功率大于1MW)100的电机非轴伸端轴承座200和电机轴伸端轴承座300内通过动压轴承安装电机主轴5在电机座400上。

滑动轴承又分为静压轴承和动压轴承两种，动压轴承作为滑动轴承的一种，依靠轴颈和轴承内壁上滑动面的形状及相对运动，形成使轴颈和轴承内壁脱离接触，并有一定承载能力的润滑油薄膜。如图2和图3所示，电机运转期间靠重力、不平衡力等，电机主轴5的轴颈相对于轴承内壁的滑动面产生偏心，因此在主轴5与上轴瓦7和下轴瓦10之间形成楔形间隙，构成了存油的油楔腔，电机运转期间靠主轴5旋转带动的带油环8供油，在主轴与轴瓦之间间隙内产生了收敛与发散的油楔9。在收敛的油楔中压力升高，在发散的油楔中压力降低，从而在收敛的油楔腔内形成一个很薄的承载油膜。由于该油膜形成，使滑动轴承摩擦副的摩擦因素小、工作寿命长，且温度分布均匀。在此背景下，大型电机的轴承采用滑动轴承的优势愈加凸显。

但由于大型电机的承载力大、温升高，温升成为降低滑动轴承使用寿命主要问题。为控制温升过高，目前大型电机动压轴承的冷却一般采用自冷却的方式，如图2所示，是依靠上轴承座3和下轴承座2外部的散热片1增大与空气接触的面积提高散热能力，电机在运转时，依然是靠空气自然对流循环通过轴承座的热传导散热带走摩擦副产生的热量。这种散热方式对油腔内的油液降温不均匀、效果不理想，时常在高负荷时出现油温偏高。特别是，在电机启动的瞬间，由于油楔油腔的润滑油有限，且靠主轴的摩擦力带动的带油环还没有提供足够的润滑油给轴承，很容易造成动压轴承摩擦副油膜形成的小或不能形成油膜，从而动压轴承轴瓦温度过高而烧瓦，这也是此领域亟待解决的技术问题。

有鉴于此，始得本实用新型。

实用新型内容

针对现有大型电机用滑动轴承存在的动压轴承温度过高和启动时缺油问题，本实用新型的目的在于提供一种外冷式动压轴承，既能够提高冷却效果，在电机启动时又可对轴承油楔和轴颈提供足够的润滑油，使动压轴承摩擦副形成可靠的油膜，使大型电机动压轴承的使用寿命延长。

本实用新型的外冷式动压轴承，包括轴承座以及轴承座内的轴瓦，在轴承座的油池出油口通过循环油管安装有循环油泵和冷却器，冷却器出口通过循环油管连接到轴承座顶部设置的向油腔通油的进油口上，进油口对应于上轴瓦安装带油环的位置，以形成润滑油的强制外循环冷却和向轴承循环供油。这种方案通过增加一套外置冷却装置，一是起强化散热作用，二是不论是停机和开机时间都能给轴瓦提供稳定的润滑油，在启动的瞬间油膜稳定，不容易造成启动瞬间油膜不易形成导致的烧瓦现象。

所述进油口和出油口可以为专门加工的进出油口，但优选地，为了实现对旧有轴承改造而不改变原有的尺寸与结构并减少加工量，可以利用轴承座原有的油池排油口作为外循环的出油口，利用轴承座顶部观察孔的观察盖上的排气口作为外循环的进油口。进一步地，所述进出油口采用螺纹孔，循环油管前端有螺纹与进油口和出油口采用螺纹连接。

优选地，为了不影响排气，观察孔的排气口可以安装三通管，三通管上端管口安装排气阀，水平管口连接循环油管。

优选地，在所述出油口与所述循环油泵之间的循环油管上还安装有过滤器，过滤器底部安装排油阀，以过滤润滑油中因摩擦副磨损产生的金属屑，并可以排出污油以便于检修和排空润滑油，还可以检查润滑油品质。

优选的，所述冷却器为水循环式水冷冷却器，起强化换热作用。冷却器进出水管安装有水量调节阀门，进水管安装阀门可控制进入冷却器水的流量，进而通过控制冷却负荷控制油温。

优选地，所述循环油泵的电机与大型电机采用单独供电和开关控制，不与电机同步，可在设备在停机期间仍然可实现冷却润滑油的目的，尤其是在电机启动的时间，提前循环的润滑油可保证轴瓦的油楔内提前充满润滑油，启动过程可快速的形成需要的油膜。

优选地，所述轴承座的表面也可以设置有散热片，以实现自然冷却和强制冷却。

本实用新型具有如下有益效果：通过润滑油外循环和冷却，使润滑油还兼具有了冷却介质的作用，实现摩擦副摩擦生热部位的强制散热，尤其是采用水冷散热器可以通过控制冷却水水量调节散热负荷，散热效果优于轴承座上采用散热片的方式，与散热片结合更能强化轴承座散热，有效控制温升。通过润滑油强制循环向主轴悬挂带油环部位供油，可确保电机的启动的时刻，主轴与轴瓦之间形成稳定的油膜，解决了电机启动时润滑油量不足和润滑不足的问题，从现场生产实践情况来看，增加外循环可降低润滑油的稳定温度10摄氏度左右，增加了轴承的使用寿命，降低了轴承工作所需成本，解决了滑动轴承因温升较大而频繁停机检修问题。整个装置结构较简单，所需材料较少，对原有轴承座的改动很小，装置操作方便，不仅适用于新轴承的，还适合于对旧有轴承的改造。

附图说明

图1为大型电机结构简图；

图2为大型电机动压轴承半剖结构示意图；

图3为图2所示动压轴承左视图的剖视图；

图4为本实用新型的外冷式动压轴承结构示意图。

图中，

100、大型电机，200、电机非轴伸端轴承座，300、电机轴伸端轴承座，400、电机座；

1、轴承座散热片，2、下轴承座，3、上轴承座，4、外密封盖，5、电机主轴，6、观察孔盖，7、上轴瓦，8、带油环，9、油楔，10、下轴瓦，11、内密封盖，12、轴密封圈，13、排油口，14、循环油泵，15、水冷却器，16、循环油管，17、排气阀，18、过滤器，19、油池。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明做进一步说明，以助于理解本发明的内容。

实施例1

如图4所示，是本实用新型在图2、3所示的动压轴承进行改造后的技术方案。

大型电机用的动压轴承包括上轴承座3、下轴承座2构成的轴承座，内部有上轴瓦7和下轴瓦10，电机主轴5的轴颈上挂有带油环8，上轴承座3顶部对应上轴瓦7安装带油环8的限位槽的位置有观察孔并装有观察孔盖6，下轴承座2内有油池19和与油池19底部相通的排油口13。还有循环油泵14和用冷却水循环冷却的水冷却器15，通过循环油管16串联循环油泵14和水冷却器15并分别连接于排油口13和观察孔盖6上的排气口，形成润滑油的外置式强制外循环和强制水冷冷却系统。

电机主轴5开始工作前，开启外部循环油泵14，油池19内的润滑油经过循环油泵14强制循环并经过水冷却器15控制温度，通过上轴承座3顶部的观察孔盖6上的进油口进入上轴瓦7对应带油环8的限位槽位置，将润滑油泵入电机主轴5、上轴瓦7和下轴瓦10，润滑油将充分散布在电机主轴、上轴瓦和下轴瓦处填满上述部位的间隙，并且在主轴与轴瓦之间形成稳定的油膜。此时电机主轴5开始运转，主轴高速旋转带动润滑油沿着圆周方向运动，润滑油通过油楔作用，靠重力、不平衡力等，电机的轴颈相对于轴瓦内壁的滑动面产生偏心，因此产生收敛与发散的油楔，在收敛的油楔中压力升高，在发散的油楔中压力降低，从而形成一个很薄的承载油膜，浮起主轴。

主轴高速旋转产生的热量被润滑油吸收，高温润滑油进入轴承座下部的腔体即油池19，一方面上述润滑油在腔体内流动时将热量通过轴承座的壁传递给轴承座外的散热片1，散热片可增大散热面积，实现润滑油的冷却；另一方面润滑油经过轴承座下部的排油口13，通过循环油泵14注入水冷却器15，高温润滑油通过水冷却器冷热交换，带走润滑油的热量。降温后的润滑油通过轴承盖上部的观察孔注入轴承润滑部位，重新为轴承润滑，实现轴承冷却的同时实现了润滑油的循环利用。

循环油管16采用橡胶软管，两个油管的工作压力不高，一般的橡胶油管就可。油管接头采用带外螺纹的管接头，油管进口端通过螺纹连接在轴承座上加工有螺纹的排油口13，油管出口端则通过螺纹连接在观察孔盖6上原有的排气口上安装的一个螺纹三通管的水平管口上作为进油口，三通管上部管口安装排气阀17，实现观察孔盖上的排气口既可进油又可排气。这种进出油口充分利用了原有电机座上的结构，因此无需改动电机座的结构和尺寸。

在排油口13与循环油泵14之间的循环油管上还安装有过滤器18，过滤器18底部安装排油阀。承轴工作过程中因摩擦副磨损产生的金属碎屑，原本在改造之前是沉积在油池19底部，该碎屑进入摩擦副之间是有害的，会加速轴承损坏，原有方式需要采取定期更换润滑油，排油口13便是连通于油池19底部以便于排出排净污油。由于本实施例是原排油口13作为循环润滑油的出油口，因此可以通过滤器18过滤润滑油中的金属屑等杂质，并可以通过排油阀检查润滑油品质和排出过滤出的杂质。因此，本实施例的润滑油外置循环冷却技术，还实现了润滑油的动态过滤清洁，保证了润滑油的品质，有利于进一步提高轴承使用寿命。

冷却器15的进出水管均安装有水量调节阀门(图中省略)，进水管安装阀门可控制进入冷却器水的流量，进而控制油温。冷却器的出水管加阀门，可增强冷却器散热效果。如冷却器垂直放置，实行冷却水下进上出，若冷却器水平放置，可控制排水管的阀门，以保证冷却器内充满水，增加散热面积。

冷却用水要选择干净的清水，避免在冷却器内结垢，影响冷却器的散热。冷却器的排水进入生产流程，或排放到一个散热水箱，循环利用，可节约用水，这种情况需要增加循环水泵装置。

循环油泵有足够的流量和工作压力，循环油管管路上可安装流量控制阀，确保润滑油循环，流量过小，可能起不到冷却效果；流量过大，此装置费用增加，也可造成其他领部件的损坏。

循环油泵的电机与大型电机采用单独供电和开关控制，这样可以不与电机同步，可使设备在停机期间仍然可起到冷却润滑油的目的。在电机启动的时间，轴瓦的油楔内充满润滑油，启动过程可快速的形成需要的油膜。

实施例2

本实施例与实施例1不同的是，轴承座上用于润滑油循环的进、出油口不是利用原有的观察孔盖6的排气口和排油口13，而是在轴承座上单独加工的专用进出油口，以不影响观察口的使用，且出油口连通于油池的位置不在油池底部，以油池储油液位以下、油池底部以上的中部位置附近。

对于温升较小的轴承座，冷却器也可以采用风冷冷却器。

以上所述的仅是本发明的较佳实施例，并不局限发明。应当指出对于本领域的普通技术人员来说，在本发明所提供的技术启示下，还可以做出其它等同改进，均可以实现本发明的目的，都应视为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种外冷式动压轴承，包括轴承座以及轴承座内的轴瓦，其特征在于：在轴承座的油池出油口通过循环油管安装有循环油泵和冷却器，冷却器出口通过循环油管连接到轴承座顶部设置的向油腔通油的进油口上，进油口对应于上轴瓦安装带油环的位置，以形成润滑油的强制外循环冷却和向轴承循环供油。

2.如权利要求1所述的外冷式动压轴承，其特征在于，以轴承座原有的油池排油口为所述出油口，以轴承座观察盖上的排气口为所述进油口。

3.如权利要求2所述的外冷式动压轴承，其特征在于，所述进油口和出油口采用螺纹孔，所述循环油管与进油口和出油口采用螺纹连接。

4.如权利要求2所述的外冷式动压轴承，其特征在于，所述观察盖的排气口安装有三通管，三通管上端管口安装排气阀，水平管口连接所述循环油管。

5.如权利要求1所述的外冷式动压轴承，其特征在于，在所述出油口与所述循环油泵之间的循环油管上还安装有过滤器，过滤器底部安装排油阀。

6.如权利要求1至5中任一项所述的外冷式动压轴承，其特征在于，所述冷却器为水循环式水冷冷却器，冷却器进出水管安装有水量调节阀门。

7.如权利要求1至5中任一项所述的外冷式动压轴承，其特征在于，所述循环油泵的电机采用单独供电和开关控制。

8.如权利要求1至5中任一项所述的外冷式动压轴承，其特征在于，所述轴承座的表面设置有散热片。

Images