CN2811654Y - 具有对称工作面的高速线材轧机油膜轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有对称工作面的高速线材轧机油膜轴承，属于机械传动装置的滑动轴承。现有技术的轧机油膜轴承把衬套内表面的一半设计成工作面，而另一半挖出油槽，专为沟通润滑油之用。当前轴承衬套的设计没有做到充分利用衬套的全部内表面，工作寿命比较短。本实用新型提供一种具有对称工作面的高速线材轧机油膜轴承，在其两侧设有对称的进油孔，在其内表面设有对称的供油腔和对称的轴向排油槽，以及对称的周向封油边，形成一种以圆心对称的两个完全相同的工作面。本实用新型不但能够提高衬套的使用寿命，降低消耗，节省能源，还能改善润滑与冷却的双重效果。

Description

具有对称工作面的高速线材轧机油膜轴承

技术领域

本实用新型属于机械传动装置的滑动轴承，涉及一种油膜轴承。

背景技术：

油膜轴承，即油膜(厚膜)润滑轴承，它是以‘轴转动时的动压(楔形)效应，在轴与瓦之间形成一层完整的压力油膜’而命名的；又因其工作时以油膜中的纯液体摩擦代替普通轴承中的固体摩擦，故也被称作液体摩擦轴承。因其具有摩擦耗能低，使用寿命长，承载能力大，速度范围宽，运转精度高，结构尺寸小，抗冲击能力强等特性而被广泛应用。附图1所示的为当前国内较多采用的大型板带材轧机油膜轴承的基本结构，其由主要工作零件：锥套3(轴)和衬套2(瓦)以及轴承箱体3(轴承座)组成。衬套与锥套相对周向滑动便构成了该廻转摩擦副，并承受全部载荷。油膜轴承可按其润滑方式、工作特点、装备对象等划分为许多不同的类型，这里所指的高速线材轧机油膜轴承是按它的装备对象来命名的；由于尺寸的限制，它不再使用锥套而直接用轴去工作。一般把轧制速度高于75m/s的线材轧制生产线，统称为高速线材，它经历了一个很长的发展完善过程。到了上个世纪70年代，线材轧制生产设备突破了传统结构，出现了悬臂辊环式精轧机，并采用滚动轴承。但由于受到结构尺寸的限制，其轴承的负荷能力一直阻碍着线材轧机的发展，后经多年的实践探索，以油膜轴承取代了滚动轴承，实现了线材精轧机发展史上的又一次历史性的突破。由于采用油膜轴承，大大地提高了轧机的轧制力，有力地支持了轧制技术的进步与创新。经历了半个多世纪的不断完善，当前的高速线材轧机油膜轴承能够很好地适应精轧机高速、重载工作的需要，但在设计上存在着只注重实现单一功能，而缺乏对能力的综合开发和对材料的充分利用。主要表现在把轴承衬套(轴瓦)内表面的一半设计成工作面，在另一面上则挖出油槽，专为沟通润滑油之用，这在当今最具代表性的四大类型中都有具体体现：如附图2至附图5所示的即为美国的摩根(MORGAN)型、德国的德马克(DEMAG)型、英国的阿希洛(ASHLOW)、意大利的达涅利(DANIELI)型油膜轴承衬套。图中的挖槽部分为非工作区域，基本功能是沟通润滑油，其面积占到轴承衬套内表面的一半；自然，轴承衬套的工作区域只为其内表面的另一半。其实，在一万个失效的衬套中，无一个是由于非工作区域的原因造成的；而轴承衬套的使用寿命却完全是由工作面的失效来决定的，显然，当前轴承衬套的设计，没有做到充分利用衬套的全部内表面，来提高其工作寿命。

由于高速线材轧机油膜轴承衬套的工作条件异常苛刻，所以，工作寿命比较短，消耗量比较大；因而降低油膜轴承衬套的消耗，便成为当前追求高速线材生产经济性的一项重要指标。

实用新型的内容：

本实用新型的目的在于针对现有技术的油膜轴承衬套存在的缺点，提供一种具有对称工作面的高速线材轧机油膜轴承，改进轴承衬套结构，其内表面设计为对称的两个工作面，不但能够提高衬套的使用寿命，降低消耗，节省能源，还能改善润滑与冷却的双重效果。

本实用新型是通过以下技术方案來实现的：

一种具有对称工作面的高速线材轧机油膜轴承，是对现有油膜轴承的改进。现有结构是在轴和衬套之间由于相对滑动的动压效应而形成一层完整的压力油膜。其特征在于所述的衬套在其两侧设有对称的进油孔：右进油孔A、左进油孔A′，在其内表面设有对称的供油腔：右供油腔B、左供油腔B′，和对称的轴向排油槽：左轴向排油槽C、右轴向排油槽C′，以及对称的周向封油边：左周向封油边D、右周向封油边D′，形成一种以圆心对称的两个完全相同的工作面。

所述的供油腔是一种宽展式蚌壳形供油腔，即：油腔内空间近似蚌壳状，但其上部沿轴向较蚌壳展宽。

本实用新型的工作过程：

假定，轴在轴承内顺时针旋转。润滑油从右进油孔“A”进入宽展式蚌壳形的右供油腔“B”内，在轴的卷汲效应下，油被顺利地、连续地带入工作区域(收敛的楔形间隙)之中，油腔的宽展式蚌壳形结构保证了润滑油轴向分布的均匀，实现充分润滑；在此后的全部收敛间隙中均为动压承载区，当进入发散间隙之后，润滑油的承载油膜自然破裂，至此，润滑油已经完成了它的全部动压承载使命，带着高温离开承载区；紧接着，它们便进入一个专门为它们开设的轴向通道—左轴向排油槽“C”，并沿该通道被顺畅地从轴承两端导出；为防止它们穿越轴向排油槽继续前行并进入非工作区(冷却区)与新油混合而降低冷却效果，在轴向排油槽后专门设置了一道屏障—左周向封油边“D”，由于左周向封油边“D”的阻隔作用，润滑过的旧油不能进入非工作区域，并全部由左轴向排油槽“C”排尽。这就是工作区域润滑油的全部流程。

在非工作区，新的润滑油重复着上述流程；只是：润滑油从左进油孔“A′”进入宽展式蚌壳形的左供油腔“B′”内，在轴的卷汲效应下，连续地将新油带入非工作区域(发散的楔形间隙)之中。由于右周向封油边“D′”的阻隔作用，冷却过的旧油不能进入工作区域，轴在这近半个周长的回转行程中，始终浸泡在新油中，把热传给了油，降低了自身的温度，而完成冷却使命的油，同样被右轴向排油槽“C′”全部排尽。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点和效果：

1.本实用新型的衬套具有两个性能完全相同的工作面，它与现行普通轴承的工作面(所述的工作面是在轴承工作时，能够形成动压油膜平衡载荷的内表面。)也完全相同，当一个工作面失效后，可以将衬套转动180度来使用对称的另一侧内表面(另一个工作面)工作，因而，它比当前世界上采用的同类轴承，寿命可提高一倍。

2.由于周向油封的作用，供承载区的润滑油都能进入轴承工作区，从而提高了润滑油的利用率；而当前世界上采用的同类轴承的进油腔为周向开放式，有一部分润滑油将流向非工作区。

3.由于周向油封和轴向排油槽的联合作用，完全阻止了两个区域间新、旧油的混合；而当前世界上采用的同类轴承中，润滑过的高温油随着轴的旋转可能在轴承内周而复始地循环，这就使轴承的温度保持在一个较高的水平上。

4.由于本实用新型轴承内的润滑油实行流程分段制(而当前世界上采用的同类轴承的润滑油实行流程循环连续制)，使得两个区域间的新、旧油不再混合，提高了润滑和冷却双重效果。提高润滑效果，是指能够使用纯粹新供润滑油，保证了润滑油的品质与黏度(由供油温度来间接保证)；提高冷却效果，是指非工作区的旧油也不滞留；经计算表明，它比现有的同类轴承工作温度降低5℃左右。

5.由于采用了宽展式蚌壳形供油腔，使得润滑油出流顺畅、轴向润滑带宽展性好、充实性好、无裂隙，提高了润滑效果；

6.本实用新型虽然是针对高速线材轧机油膜轴承提出来的，但它是改进高速重载油膜轴承设计、防止烧毁、提高寿命、降低运行成本的根本性措施，其原则的适用具有普遍性。

附图说明：

图1是板带材轧机油膜轴承的结构示意图，

图2是高速线材轧机摩根型衬套结构示意图，

图3是高速线材轧机德马克型衬套结构示意图，

图4是高速线材轧机阿希洛型衬套结构示意图，

图5是高速线材轧机达涅利型衬套结构示意图，

图6是本实用新型衬套的结构示意图，

图7是图6的N-N剖面图，

图8是图7中P部位放大示意图。

具体实施方式：

如图6、7、8所示，一种具有对称工作面的高速线材轧机油膜轴承，在工作运行中，其轴与衬套之间由于相对滑动的动压效应而形成一层完整的压力油膜，完全分离两者表面的金属接触，实现液体摩擦，其特征在于所述的衬套在其两侧设有对称的进油孔：右进油孔A、左进油孔A′，在其内表面设有对称的供油腔：右供油腔B、左供油腔B′，和对称的轴向排油槽：左轴向排油槽C、右轴向排油槽C′，以及对称的周向封油边：左周向封油边D、右周向封油边D′，从而形成一种以圆心对称的两个完全相同的工作面。

所述的供油腔B、B′，是一种宽展式蚌壳形供油腔，即：油腔内空间近似蚌壳状，但其上部沿轴向较蚌壳展宽。

Claims (2)

1、一种具有对称工作面的高速线材轧机油膜轴承，在轴与衬套之间形成周向相对滑动的一层完整的压力油膜，其特征在于所述的衬套在其两侧设有对称的进油孔：右进油孔A、左进油孔A′，在其内表面设有对称的供油腔：右供油腔B、左供油腔B′，和对称的轴向排油槽：左轴向排油槽C、右轴向排油槽C′，以及对称的周向封油边：左周向封油边D、右周向封油边D′，形成一种以圆心对称的两个完全相同的工作面。

2、按照权利要求1所述的高速线材轧机油膜轴承，其特征在于所述的供油腔是一种宽展式蚌壳形供油腔，即：油腔内空间近似蚌壳状，上部沿轴向较蚌壳展宽。

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