本發(fā)明屬于核主泵用導(dǎo)軸承領(lǐng)域，特別涉及一種核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承及其碳環(huán)鑲裝方法。

背景技術(shù)：

1、導(dǎo)軸承是承受轉(zhuǎn)子徑向力的關(guān)鍵設(shè)備。核主泵導(dǎo)軸承除了承受軸向力以外，還必須承受常溫至約350℃的高溫運(yùn)行工況。因此，核主泵導(dǎo)軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵，一方面要確保導(dǎo)軸承在超溫工況下仍具有過(guò)盈量，另一方面要防止過(guò)大的過(guò)盈量造成應(yīng)力集中和鑲裝困難。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的是提供一種核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承及其碳環(huán)鑲裝方法，該核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)可承受1.1倍最高運(yùn)行溫度的超溫工況，同時(shí)具有運(yùn)行性能優(yōu)良，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便且耐用的優(yōu)點(diǎn)。

2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的第一方面提供一種核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，用于支撐轉(zhuǎn)軸，其包括：金屬外環(huán)，其一端的外壁設(shè)有環(huán)狀凸起，用于將所述金屬外環(huán)固定在軸承室內(nèi)；碳環(huán)，其通過(guò)過(guò)盈配合鑲嵌在所述金屬外環(huán)內(nèi)；所述轉(zhuǎn)軸穿過(guò)所述碳環(huán)設(shè)置，所述轉(zhuǎn)軸的外壁與所述碳環(huán)的內(nèi)壁之間存在間隙作為流道，以供流體介質(zhì)流通；若干個(gè)導(dǎo)流通孔，其設(shè)置在所述金屬外環(huán)內(nèi)，且沿所述金屬外環(huán)的周向間隔分布；所述導(dǎo)流通孔連通所述流道和與所述環(huán)狀凸起連接的回流管路，形成介質(zhì)自潤(rùn)滑的循環(huán)回路，使流體介質(zhì)沿流道流經(jīng)所述碳環(huán)的內(nèi)壁后沿所述導(dǎo)流通孔流動(dòng)至所述回流管路。

3、可選的，所述導(dǎo)流通孔的直徑范圍為10～18mm。

4、可選的，所述碳環(huán)的結(jié)構(gòu)為一體化制成的整段碳環(huán)或由若干級(jí)分段碳環(huán)組成。

5、可選的，所述環(huán)狀凸起的周向設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)置密封圈，以密封所述導(dǎo)流通孔內(nèi)的流體介質(zhì)。

6、可選的，所述環(huán)狀凸起與所述金屬外環(huán)一體化制成，且所述環(huán)狀凸起的表面涂覆有鉻涂層。

7、本發(fā)明的第二方面提供一種核主泵導(dǎo)軸承的碳環(huán)鑲裝方法，適用于上述的核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，其包括如下步驟：

8、計(jì)算在運(yùn)行工況下，碳環(huán)鑲裝所需的理論最小過(guò)盈量δmin_required；

9、確定碳環(huán)與金屬外環(huán)鑲嵌的最小過(guò)盈量δmin和最大過(guò)盈量δmax；所述最小過(guò)盈量δmin大于所述理論最小過(guò)盈量δmin_required；

10、根據(jù)所述最大過(guò)盈量δmax和鑲裝所需間隙δ，計(jì)算鑲裝溫度t；

11、將金屬外環(huán)與保溫工裝和熱電偶同時(shí)放入加熱裝置內(nèi)加熱至所述鑲裝溫度t；

12、測(cè)量加熱后的金屬外環(huán)的尺寸變化是否滿足所述鑲裝所需間隙δ；若滿足，則將碳環(huán)鑲?cè)胨鼋饘偻猸h(huán)內(nèi)；若不滿足，則繼續(xù)加熱，直至所述金屬外環(huán)的尺寸變化滿足所述鑲裝所述間隙。

13、可選的，所述運(yùn)行工況為在1.1倍最高運(yùn)行溫度的超溫工況，所述理論最小過(guò)盈量δmin_required的計(jì)算公式為：

14、δmin_required＝df×(αa-αi)×(1.1×tmax-δt)；

15、其中，所述df為碳環(huán)和金屬外環(huán)配合面的基本尺寸；αa為金屬外環(huán)的線膨脹系數(shù)；αi為碳環(huán)的線膨脹系數(shù)；tmax為最高運(yùn)行溫度；δt為環(huán)境溫度；

16、所述確定碳環(huán)與金屬外環(huán)鑲嵌的最小過(guò)盈量和最大過(guò)盈量包括：基于所述理論最小過(guò)盈量δmin_required和所述碳環(huán)和金屬外環(huán)配合面的基本尺寸df，根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的公差配合的公差帶，確定金屬外環(huán)與碳環(huán)的配合公差；根據(jù)所述配合公差，計(jì)算得到所述最小過(guò)盈量δmin和所述最大過(guò)盈量δmax。

17、可選的，在計(jì)算鑲裝溫度前，還包括對(duì)金屬外環(huán)與碳環(huán)的應(yīng)力分布分析，在最大過(guò)盈量δmax下導(dǎo)軸承的應(yīng)力是否滿足要求，所述最大應(yīng)力的計(jì)算公式為：

18、

19、其中，σmax為最大應(yīng)力；pmax為最大過(guò)盈量下配合處的最大壓強(qiáng)；δmax為最大過(guò)盈量；c為材料系數(shù)；df為碳環(huán)和金屬外環(huán)配合面的基本尺寸；ca和ci分別為金屬外環(huán)和碳環(huán)的剛性系數(shù)；ea和ei分別為金屬外環(huán)和碳環(huán)的彈性模量；

20、若在最大過(guò)盈量δmax下導(dǎo)軸承的應(yīng)力小于等于最大應(yīng)力，則導(dǎo)軸承的應(yīng)力分布滿足要求；反之，則導(dǎo)軸承的應(yīng)力分布不滿足要求，重新計(jì)算確定最小過(guò)盈量δmin和最大過(guò)盈量δmax。

21、可選的，所述計(jì)算鑲裝溫度的計(jì)算公式為：

22、

23、其中，t為鑲裝溫度；δmax為最大過(guò)盈量；δ為鑲裝所需間隙；αa為金屬外環(huán)的線膨脹系數(shù)；df為碳環(huán)和金屬外環(huán)配合面的基本尺寸；δt為環(huán)境溫度；在獲得所述鑲裝溫度t后，根據(jù)碳環(huán)長(zhǎng)度、鑲裝所述間隙、金屬外環(huán)降溫收縮率，確定碳環(huán)的分段級(jí)數(shù)。

24、可選的，所述核主泵導(dǎo)軸承的碳環(huán)鑲裝方法還包括：逐級(jí)將碳環(huán)鑲?cè)虢饘偻猸h(huán)，一次完成所有碳環(huán)的鑲裝；鑲裝后壓緊碳環(huán)，在室溫下金屬外環(huán)自然冷卻收縮，靜置一段時(shí)間后，磨削加工碳環(huán)內(nèi)壁至成品，完成碳環(huán)鑲裝。

25、綜上所述，與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明提供的一種核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承及其碳環(huán)鑲裝方法，具有如下有益效果：通過(guò)在金屬外環(huán)內(nèi)設(shè)置連通流道和回流管路的導(dǎo)流通孔，實(shí)現(xiàn)了流體介質(zhì)的自循環(huán)回路，使本發(fā)明的核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承結(jié)構(gòu)能夠承受1.1倍最高運(yùn)行溫度的超溫工況；同時(shí)，通過(guò)將碳環(huán)設(shè)置為分段碳環(huán)，更便于安裝，防止碳環(huán)在安裝中被卡住，也減少了對(duì)碳環(huán)的磨損。進(jìn)一步，通過(guò)所述碳環(huán)鑲裝方法，能夠更加精準(zhǔn)的實(shí)現(xiàn)碳環(huán)與金屬外環(huán)的鑲裝，保證了兩者的鑲裝精度，避免了過(guò)大的過(guò)盈量造成應(yīng)力集中和鑲裝困難的問(wèn)題。

技術(shù)特征：

1.一種核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，用于支撐轉(zhuǎn)軸，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，其特征在于，所述導(dǎo)流通孔的直徑范圍為10～18mm。

3.如權(quán)利要求1所述的核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，其特征在于，所述碳環(huán)的結(jié)構(gòu)為一體化制成的整段碳環(huán)或由若干級(jí)分段碳環(huán)組成。

4.如權(quán)利要求1所述的核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，其特征在于，所述環(huán)狀凸起的周向設(shè)有凹槽，所述凹槽內(nèi)設(shè)置密封圈，以密封所述導(dǎo)流通孔內(nèi)的流體介質(zhì)。

5.如權(quán)利要求1所述的核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，其特征在于，所述環(huán)狀凸起與所述金屬外環(huán)一體化制成，且所述環(huán)狀凸起的表面涂覆有鉻涂層。

6.一種核主泵導(dǎo)軸承的碳環(huán)鑲裝方法，適用于如權(quán)利要求1～5任一項(xiàng)所述的核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承，其特征在于，包括：

7.如權(quán)利要求6所述的碳環(huán)鑲裝方法，其特征在于，所述運(yùn)行工況為在1.1倍最高運(yùn)行溫度的超溫工況，所述理論最小過(guò)盈量δmin_required的計(jì)算公式為：

8.如權(quán)利要求6所述的碳環(huán)鑲裝方法，其特征在于，在計(jì)算鑲裝溫度前，還包括對(duì)金屬外環(huán)與碳環(huán)的應(yīng)力分布分析，在最大過(guò)盈量δmax下導(dǎo)軸承的應(yīng)力是否滿足要求，所述最大應(yīng)力的計(jì)算公式為：

9.如權(quán)利要求6所述的碳環(huán)鑲裝方法，其特征在于，所述計(jì)算鑲裝溫度的計(jì)算公式為：

10.如權(quán)利要求9所述的碳環(huán)鑲裝方法，其特征在于，還包括：逐級(jí)將碳環(huán)鑲?cè)虢饘偻猸h(huán)，一次完成所有碳環(huán)的鑲裝；鑲裝后壓緊碳環(huán)，在室溫下金屬外環(huán)自然冷卻收縮，靜置一段時(shí)間后，磨削加工碳環(huán)內(nèi)壁至成品，完成碳環(huán)鑲裝。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承及其碳環(huán)鑲裝方法，其中所述核主泵介質(zhì)自潤(rùn)滑導(dǎo)軸承包括金屬外環(huán)，其一端的外壁設(shè)有環(huán)狀凸起，用于將金屬外環(huán)固定在軸承室內(nèi)；碳環(huán)，其通過(guò)過(guò)盈配合鑲嵌在所述金屬外環(huán)內(nèi)；轉(zhuǎn)軸穿過(guò)碳環(huán)設(shè)置，轉(zhuǎn)軸的外壁與碳環(huán)的內(nèi)壁之間存在間隙作為流道，以供流體介質(zhì)流通；至少一個(gè)導(dǎo)流通孔，其設(shè)置在所述金屬外環(huán)內(nèi)，且沿金屬外環(huán)的周向間隔分布；所述導(dǎo)流通孔連通所述流道和與所述環(huán)狀凸起連接的回流管路，形成介質(zhì)自潤(rùn)滑的循環(huán)回路，使流體介質(zhì)沿流道流經(jīng)碳環(huán)的內(nèi)壁后沿導(dǎo)流通孔流動(dòng)至回流管路。本發(fā)明提供的導(dǎo)軸承可承受1.1倍最高運(yùn)行溫度的超溫工況，同時(shí)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，拆裝方便且耐用的優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：王志鵬,李天斌,盧熙寧,李陽(yáng),董富弟,呂申龍
受保護(hù)的技術(shù)使用者：上海電氣凱士比核電泵閥有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/26