TWI481785B - 自動調心油膜軸承 - Google Patents

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Description

自動調心油膜軸承
本發明之諸實施例係有關於液動油膜軸承，其在許多不同工業應用中被用來可轉動地支撐大型重負載軸。
目前存在的大型軸(直徑等於或大於一公尺者)，其主要應用於高負載之轉動，其中負載可被作用在可變之徑向方向上。此類軸之轉速雖不高但亦可能變化且可能包含所謂之「顫動」，而軸在此情況中會經歷許多因小擺動而有之一段延長的時間，無法經歷一次完全之迴轉。在許多情形中，軸亦會承受彎矩，其將導致諸軸承表面的不對準。
大型滾柱軸承並不適合用於會經歷顫動之軸上，因為此類軸承無法維持可供支撐諸滾柱用之非常薄的彈液動膜。
油膜軸承提供一可替代滾柱軸承之實用選擇。尤其當配合高黏滯性流體使用時，油膜軸承已顯現其可在一寬廣之速度條件範圍下承載令人印象深刻之徑向負載一段無定限之時間。然而，一針對此類軸承之適當功能的要求在於：其必須能夠自動與該軸對準，特別是在高度負載的應用中。
簡要而言，本發明之諸實施例係有關於一種改良式自動調心油膜軸承。如本文中所用的「油膜軸承」一詞包含：液動軸承，其中油膜僅是透過該軸之轉動而被產 生；及混合油膜軸承，其中一種由液動與液靜油膜之結合所衍生之諸特徵被同時地運用。
本發明之油膜軸承被設計以可轉動地支撐大型重負載軸。此軸承具有一中心軸線，並包括一具有一孔之球面殼體，而在此孔中則可轉動地包含該軸。此球面殼體具有一外球形表面，其與一定盤之一內球形表面共同運作以界定一旋道，其被構形為可順應該軸繞一中心點之角轉動。
在本發明之諸示範實施例中，該軸被軸接以便可轉動於一被固定於該球面殼體之孔內的襯套中。
較佳地，該定盤被軸向地細分成兩個相匹配之半體，其被組裝在該外部成球面之殼體周圍。
在本發明之其它實施例中，該定盤之內球形表面係由複數個被插置在該定盤之一圓柱形內表面與該球面殼體間之分離的插件所界定。多個成圓形陣列之插件被包含在各定盤半體中。
諸插件具有球形內表面，且較佳地具有三維地成弧形且與該定盤之圓柱形內表面接觸之外表面。較佳地，此諸插件之三維地成弧形之外表面具有：一比其球形內表面在諸包含一軸承中心軸線之平面中的曲率半徑大之曲率半徑，及一比該定盤之該圓柱形內表面在諸與該軸承中心軸線垂直之平面中的曲率半徑小之曲率半徑。
在本發明之另一示範實施例中，將提供用於彈性地迫使此諸插件與該定盤之圓柱形內表面相接觸的手段。
在本發明之再一示範實施例中，若干止推墊被固定在該球面殼體之一圓端上。此諸止推墊被構形並配置成可軸向地啣合一位於該軸上之定位肩部。
本發明之這些及其它實施例、目的、特徵及優點將藉由參閱將於下文中被敘述者以及配合參照所附之諸圖式而變得更加明顯可知。
為有助於了解本發明之諸實施例、諸原理以及諸特徵，下文中將參照在諸說明性實施例中的實施情形來說明這些。
下文中被敘述為可用以構成許多不同實施例之組件及材料乃係用來說明而非限定。許多可執行與本文中所述之材料相同或近似功能之適合組件及材料將被涵蓋在本發明之諸實施例的範圍內。
現請參照各圖式(其中在所有圖式中相同之元件符號代表相同之部件)，本發明之多個實施例將被詳細說明。
首先參照第1圖，一根據本發明所實施之油膜軸承被概括地以10標示。此軸承具有一中心軸線「A」並包括一球面殼體12，其具有一較佳被內襯以一襯套13之孔，其內可轉動地軸接一軸14。
一定盤16包含球面殼體12。此球面殼體具有一外球形表面12’，且此定盤被內在地構形為具有一內球形表面16’。此諸相配之球形表面12’及16’共同運作，藉以界定一旋道18，其被構形為可順應該軸繞一中心點「P」 之角轉動。
定盤16較佳被軸向地細分成兩相匹配之半體16a及16b，其被組合於球面殼體12之周圍並藉由若干傳統之緊固件(圖中未示出)而被固持在一起。
較佳地，若干止推墊22被固定至該球面殼體之一圓端上。此諸止推墊被構形並配置成可軸向地啣合一位於該軸上之肩部24。
第2及3圖顯示另一根據本發明所實施之油膜軸承26。若干分離之插件28被插置在定盤30的圓柱表面30’與球面殼體32之間。此定盤30再度被軸向地細分成兩相匹配之半體30a及30b。各定盤半體包含一成圓形系列之插件。此諸插件28中之一者的立體圖被提供於第4A圖中。諸插件28具有三維地成弧形的外表面34，其係與圓柱形內定盤表面30’相接觸，以及若干內球形表面36，其組合而構成該定盤結構之一經分段的球形表面。球面殼體32之孔被內襯以一襯套38，其內則軸接一軸14。球面殼體32具有一外球形表面32’，其與諸插件28之內球形表面36共同運作以便界定一旋道40，其被構形為可順應該軸14繞一中心點「P」之角轉動。參照第4B圖可見，當在包含軸線A之諸平面中觀看時，該三維地成弧形之外表面34具有曲率半徑R2 。相同地，參照第4C圖可見，表面34在與軸線A垂直之諸平面中具有曲率半徑R3 。半徑R2 係大於R1 ，而半徑R3 則係小於該定盤之內圓柱形表面的半徑。
如第3圖所示，若干彈簧墊圈42與若干銷件44共 同運作，以便可將諸插件28彈性地推進而觸及該定盤之內表面30’。
第5圖揭示一根據本發明之另一示範性實施例所實施之油膜軸承46，其中軸14具有一錐狀之頸段48。一內錐狀套筒50被軸向地收納在該錐狀頸段上並相對於其被可轉動地固定。此套筒具有一圓柱形外表面，其被軸接以便可轉動於一被固定在一球面殼體54內之襯套52中。如同諸前述實施例者，該球面殼體具有一外球形表面，其在本實施例中係與由一定盤56之兩相匹配半體56a及56b所界定之相配內球形表面相接觸。此相配之內及外球形表面共同運作以界定一旋道58，其被構形為可順應軸14繞中心點「P」之角轉動。
有鑑於上述者，凡熟習本藝之人士現將可察覺在所揭示之諸示範實施例之每一者中，諸軸均被軸接以便可在球面殼體中轉動，並使得此球面殼體轉而被支撐以利繞一中心點進行角轉動。因此，諸軸承表面在因負載導致彎曲之期間將保持與該軸成同軸地對準，而不管負載作用之徑向方向。此針對軸彎曲之順應與調節將經由插置諸插件28於該球面殼體及定盤內部之間而被進一步加強，如第2及3圖中所示。
雖未被顯示，但熟習本藝之人士均將理解，習知之手段被提供引導位於軸承之諸相對轉動表面之間的油，諸如位於軸承與襯套間之軸承負載區段處、在由共同運作之內及外球形表面所界定之旋道處等。
10‧‧‧油膜軸承
12‧‧‧球面殼體
12’‧‧‧外球形表面
13‧‧‧襯套
14‧‧‧軸
16‧‧‧定盤
16’‧‧‧內球形表面
16a/16b‧‧‧半體
18‧‧‧旋道
22‧‧‧止推墊
24‧‧‧肩部
26‧‧‧油膜軸承
28‧‧‧插件
30‧‧‧定盤
30’‧‧‧內表面
30a/30b‧‧‧半體
32‧‧‧球面殼體
32’‧‧‧外球形表面
34‧‧‧外表面
36‧‧‧內球形表面
38‧‧‧襯套
40‧‧‧旋道
42‧‧‧彈簧墊圈
44‧‧‧銷件
46‧‧‧油膜軸承
48‧‧‧頸段
50‧‧‧套筒
52‧‧‧襯套
54‧‧‧球面殼體
56‧‧‧定盤
56a/56b‧‧‧半體
58‧‧‧旋道
A‧‧‧中心軸線
P‧‧‧中心點
R1 /R2 /R3 ‧‧‧曲率半徑
第1圖係一顯示根據本發明之一示範實施例所實施之油膜軸承的縱向剖面圖。
第2圖係一顯示根據本發明之一額外示範實施例所實施之油膜軸承的縱向剖面圖。
第3圖係第2圖中所示之油膜軸承之上方部分的放大視圖，其中該軸承已被從該軸上移除。
第4A圖係第2及3圖中所示多個插件中之一者的立體圖。
第4B及4C圖分別地係第4A圖中所示插件之側視圖及端視圖。
第5圖係一通過一根據本發明之另一示範實施例所實施之油膜軸承所取之縱向剖面圖。
10‧‧‧油膜軸承
12‧‧‧球面殼體
12’‧‧‧外球形表面
13‧‧‧襯套
14‧‧‧軸
16‧‧‧定盤
16’‧‧‧內球形表面
16a/16b‧‧‧半體
18‧‧‧旋道
22‧‧‧止推墊
24‧‧‧肩部
A‧‧‧中心軸線
P‧‧‧中心點

Claims (15)

  1. 一種用於可轉動地支撐軸之油膜軸承，其包括：一球面殼體，其具有一於其中可轉動地支撐該軸之孔，而該球面殼體具有一外球形表面；及一定盤，其包含該球面殼體，而該定盤被內在地構形為具有一內球形表面，其與該球面殼體之該外球形表面共同運作以界定一旋道，其被構形為可順應該軸繞一中心點之角轉動，該內球形表面係由複數個被插置在該定盤的一圓柱形內表面與該球面殼體之間的不連續圓形陣列的插件所界定，而該等插件具有球形內表面。
  2. 如申請專利範圍第1項之油膜軸承，其另包括一被固定於該球面殼體之該孔內的襯套，而該軸被軸接以便可轉動於該襯套中。
  3. 如申請專利範圍第2項之油膜軸承，其中該軸具有一錐狀段，其中該油膜軸承另包括一被插置在該軸與該襯套之間的套筒，其被固定至該軸上以便可藉一與該軸之該錐狀段相配之錐狀內表面以及藉一被軸接以利在該襯套中轉動之圓柱形外表面而與該軸一起轉動。
  4. 如申請專利範圍第1項之油膜軸承，其中該等插件具有三維地成弧形之外表面，其係與該定盤之該等圓柱形內表面相接觸。
  5. 如申請專利範圍第4項之油膜軸承，其中該定盤被軸向地細分成兩個相匹配之半體，而該等半體中之每一個包含由該等插件所配置成之圓形陣列。
  6. 如申請專利範圍第4項之油膜軸承，其另包括用於彈性地迫使該等插件與該定盤之該圓柱形內表面相接觸的手段。
  7. 如申請專利範圍第4項之油膜軸承，其中該等插件之該等三維地成弧形之外表面具有：一比其球形內表面在諸包含一軸承中心軸線之平面中的曲率半徑大之曲率半徑，及一比該定盤之該圓柱形內表面在諸與該軸承中心軸線垂直之平面中的曲率半徑小之曲率半徑。
  8. 如申請專利範圍第7項之油膜軸承，其中該定盤被軸向地細分成兩個相匹配之半體，而該等半體中之每一個包含由該等插件所配置成之圓形陣列。
  9. 如申請專利範圍第7項之油膜軸承，其另包括用於彈性地迫使該等插件與該定盤之該圓柱形內表面相接觸的手段。
  10. 如申請專利範圍第1項之油膜軸承，其中該定盤被軸向地細分成兩個相匹配之半體。
  11. 如申請專利範圍第10項之油膜軸承，其中該等半體中之每一個包含由該等插件所配置成之圓形陣列。
  12. 如申請專利範圍第1項之油膜軸承，其另包括用於彈性地迫使該等插件與該定盤之該圓柱形內表面相接觸的手段。
  13. 如申請專利範圍第1項之油膜軸承，其另包括複數個被固定在該球面殼體之一圓端上的止推墊，而該等止推墊被構形並配置成可軸向地啣合一位於該軸上之肩部。
  14. 一種用於可轉動地支撐軸之油膜軸承，其包括：一球面殼體，其具有一被內襯以一襯套之孔，該襯套被構形並將尺寸設定成可軸向地插入至該軸之一圓柱形軸頸表面上，而該球面殼體具有一環繞在該襯套周圍之外球形表面；一定盤，其包含該球面殼體，該定盤具有一環繞在該球面殼體周圍之圓柱形內表面；及複數個分離插件，其被插置在該定盤之該圓柱形內表面與該球面殼體間，該等插件具有三維地上成弧形且與該定盤之該圓柱形內表面相接觸之外表面，該等插件界定一經分段之內球形表面，其與該球面殼體之該外球形表面共同運作，以便界定一被構形為可順應該軸繞一中心點之角轉動的旋道。
  15. 一種用於可轉動地支撐軸之油膜軸承，其包括：一球面殼體，其環繞該軸周圍且在其內軸接該軸以利在一襯套中轉動，該球面殼體具有一環繞該襯套周圍之外球形表面；一定盤，其包含該球面殼體，該定盤被軸向地細分成兩個半體，其界定一圓柱形內表面；及一系列分離之插件，其被該等定盤半體中之每一者所包含，該等插件被插置在該定盤之該圓柱形內表面與該球面殼體間，該等插件界定一分段之內球形表面，其與該球面殼體之該外球形表面共同運作，以便界定一被構形為可順應該軸繞一中心點之角轉動的旋道，該等插件具有三維地成弧形之外表面，其與該定盤之該圓柱形內表面相接觸。
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