專利名稱：多楔面塑料復(fù)合軸瓦的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
多楔面塑料復(fù)合軸瓦屬于機(jī)械類向心臥式滑動(dòng)軸承分類。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有塑料復(fù)合軸瓦是由金屬瓦、彈性金屬線層和塑料瓦面鑲嵌釬焊的平面形狀復(fù)合結(jié)合體。它首先應(yīng)用在推力軸承中。1996年又推廣到立式分塊向心軸承中應(yīng)用，取得了良好的運(yùn)行效果。專利ZL96902226.4。描述了它的技術(shù)特征。1999年，塑料復(fù)合軸瓦又應(yīng)用在立式向心軸承中運(yùn)行成功。專利99101414.6，描述了這種塑料復(fù)合軸瓦的特征。由于塑料復(fù)合軸瓦所特有的很多優(yōu)良性能希望在臥式向心滑動(dòng)軸承中發(fā)揮出來。有的照搬巴氏合金軸瓦的計(jì)算進(jìn)行加工也沒有成功。分析其中原因發(fā)現(xiàn)，塑料瓦在運(yùn)行前瓦溫一般在5-10℃，稱之為冷態(tài)。運(yùn)行時(shí)由于磨擦產(chǎn)生熱量，使瓦溫升高到40-50℃穩(wěn)定運(yùn)行，稱之為熱態(tài)，冷熱態(tài)溫差35-40℃。塑料瓦面的熱脹系數(shù)量12.5×10-5，而鋼瓦基的熱脹系數(shù)為1.17×10-5。兩者相差10余倍。雖然彈性金屬絲鑲嵌釬焊層緩解了它們之間的應(yīng)力，但是瓦面的變形卻變得更加復(fù)雜了。例如，當(dāng)軸瓦內(nèi)徑為φ300毫米時(shí)，鋼瓦基的周向熱脹僅有0.18毫米，而塑料瓦面周向熱脹是1.57毫米。由于彈性金屬絲的作用在水平合口面旋轉(zhuǎn)方向的20-40弧度和120-165弧度處產(chǎn)生向圓心方向凸起0.10-0.30毫米。而現(xiàn)有的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定該處的軸與瓦面的間隙值只有0.10-0.30毫米。這便阻礙了潤(rùn)滑油的進(jìn)入，使軸與瓦處于干磨擦狀態(tài)，干磨擦又使瓦面濕度急驟升高，又導(dǎo)致了更大的變形，如此惡性循環(huán)，則導(dǎo)致了燒瓦事故發(fā)生。

發(fā)明內(nèi)容
多楔面塑料復(fù)合軸瓦所要解決的技術(shù)問題是軸瓦的結(jié)構(gòu)和形狀能適應(yīng)向心臥式滑動(dòng)軸承的運(yùn)行。
多楔面塑料復(fù)合軸瓦的技術(shù)方案。本軸瓦是由上軸瓦和下軸瓦組成。上、下軸瓦依靠銷柱螺栓緊同成圓筒形狀。上、下軸瓦的結(jié)構(gòu)是在金屬的瓦基內(nèi)圓弧面釬焊彈性金屬絲層，彈性金屬線層再與塑料瓦面層鑲嵌復(fù)合形成圓筒層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)體。下軸瓦面是多楔面圓弧形狀—儲(chǔ)油槽，進(jìn)油楔面、承重面、穩(wěn)定楔面、出油楔面。儲(chǔ)油槽楔同是在下軸瓦合口面沿旋轉(zhuǎn)方向與合口面呈45度角設(shè)置。距合口面約10毫米。進(jìn)油楔面接著儲(chǔ)油槽從合口面到旋轉(zhuǎn)方向0至60度弧度設(shè)置。進(jìn)油楔面的弧面直徑大于承重面弧面直徑0.5-0.3毫米。進(jìn)油楔面的圓心應(yīng)高于承重面弧面的圓心。承重面接著進(jìn)油楔面的圓弧，從合口沿旋轉(zhuǎn)方向55度到135度弧度內(nèi)，承重面圓弧圓心是整個(gè)軸瓦的圓心。承重面圓弧的直徑是軸頸直徑加上增量，增量根據(jù)軸頸直徑的大小為0.30至1.50毫米，可按表1選擇。
表1塑料承重面直徑與增量表單位毫米

當(dāng)轉(zhuǎn)速高，例如大于10米/秒供油條件好泵循環(huán)時(shí)，可以再比上表的增量大20-30％，按下式計(jì)算承重面直徑承重面直徑＝軸直徑φ+增量Δ(120-130)％當(dāng)軸頸較大，運(yùn)行穩(wěn)定性要求高時(shí)，應(yīng)設(shè)置穩(wěn)定楔面。穩(wěn)定楔面圓弧的圓心低于承重面。其直徑小于承重面直徑。其形狀是按旋轉(zhuǎn)方向起始處低于承重面0.10-1.00毫米，沿旋轉(zhuǎn)方向其終止處于承重面圓弧延長(zhǎng)面相交形成逐漸收斂的月牙楔尖形狀。出油楔面接著穩(wěn)定楔同。當(dāng)不設(shè)穩(wěn)定楔面時(shí)出油楔面的圓心高于承重面圓弧的圓心，其圓弧半徑大于承重面圓弧半徑。
多楔面塑料復(fù)合軸瓦的有益效果。本新型的彈性金屬層具有彈性變形和恢復(fù)功能，能吸收金屬瓦基和塑料瓦面之間的熱脹應(yīng)力。由于塑料瓦面被分割成多個(gè)楔面，因而緩解了塑料周向熱澎脹產(chǎn)生的變形。設(shè)置的承重面比軸直徑的增量在0.3-1.5毫米之間，即包括了軸的熱脹和塑料面熱膨脹凸起，又留有了產(chǎn)生油膜的空間。當(dāng)軸瓦從冷態(tài)過渡到熱態(tài)時(shí)，不會(huì)因塑料面的熱脹應(yīng)力和變形而影響油膜的運(yùn)行狀態(tài)。軸與瓦間隙增大以后，為了確保軸承運(yùn)行的穩(wěn)定性，穩(wěn)定楔面起了扶助的作用。所以多楔面塑料復(fù)合軸瓦能應(yīng)用在臥式向心滑動(dòng)軸承之中。


圖1是進(jìn)油楔面與出油楔面為同一圓心和直徑的多楔面塑料復(fù)合軸瓦軸向剖視圖。圖2是圖1的下軸瓦面展開圖。圖3是有穩(wěn)定楔面的多楔面塑料復(fù)合軸瓦軸向剖視圖。圖4是圖3的下軸瓦面展開圖。
圖中數(shù)字1是軸頸，其圖心OC，軸頸半徑RC。2是上半軸瓦基內(nèi)半徑RH。3是上半軸瓦彈性金屬絲層。4是上半軸瓦塑料面，圓心OB，半徑RB。5是下半軸瓦基。6是下半軸彈性金屬絲層。7是下半軸塑料面。圖中E-E為瓦剖視位置，箭頭V所指為軸頸旋轉(zhuǎn)方向。M-N是上、下半軸瓦合口面。MA內(nèi)弧面為儲(chǔ)油槽。AB內(nèi)弧面為進(jìn)油楔面。BC內(nèi)弧面是承重面。圖1的CN和圖3的DN分別是出油楔面。CD是穩(wěn)定楔面。OA是進(jìn)油楔面的圓心，RA是半徑。OB是承重楔面的圓心，RB是承重楔面的半徑。OC是軸頸的圓心，RC是軸頸的半徑。OD是穩(wěn)定楔面的圓心，RD是穩(wěn)定楔面的半徑。圖4的F是補(bǔ)充油槽。
具體實(shí)施方式
多楔面塑料復(fù)合軸瓦的最佳方式是采用穩(wěn)定楔面的結(jié)構(gòu)，結(jié)合實(shí)例其實(shí)施方式參閱圖3和圖4敘述如下某水輪發(fā)電機(jī)組的水導(dǎo)軸承多楔面塑料復(fù)合軸瓦。機(jī)組功率15000千瓦，轉(zhuǎn)速80轉(zhuǎn)/分，負(fù)荷280噸。其軸頸1的半徑RC＝430毫米，直徑2×RC＝φ860毫米。軸瓦外徑φ1100毫米。軸瓦由上、下兩半軸瓦組成。上、下軸瓦合口面MN。上、下軸瓦用銷柱螺栓緊固。上軸瓦由上瓦基2、彈性金屬絲層3和塑料層4組成。下軸承由下軸瓦基5，彈性金屬絲層6和塑料瓦面7組成。上、下瓦基2和5均為30號(hào)鑄鋼件徑加工合口面MN，用銷柱螺栓緊固后車削成內(nèi)圓半徑RH＝438+0.10毫米，外圓直徑＝φ1100-0.20毫米，寬680毫米的圓筒形狀。在上、下瓦基2和5的內(nèi)圓面上釬焊彈性金屬絲層3和6，彈性金屬絲層厚度5毫米。彈性金屬絲層3和6與塑料面4和7鑲嵌復(fù)合。形成釬焊鑲嵌復(fù)合結(jié)構(gòu)體。上軸瓦的塑料面4和彈性金屬層3只在上軸瓦基內(nèi)圓面兩端80毫米寬處鑲嵌釬焊。下軸瓦的塑料面7和彈性金屬絲層6與下軸瓦基5內(nèi)圓面全部鑲嵌釬焊。下軸瓦塑料面7的表面形成多楔面形態(tài)，其位置和構(gòu)造按軸旋轉(zhuǎn)方向從M處起始為0度弧度，到N為180度弧度依次排列被分成5段楔面MA儲(chǔ)油槽。MA儲(chǔ)油槽的弧面與MN合口面呈45度角，A處距MN合口面距離為10毫米，距軸表面1.3毫米，寬720毫米，面端留邊各80毫米。該面使油液存儲(chǔ)更方便進(jìn)入進(jìn)油楔面。AB進(jìn)油楔面從A到55度弧面位置的B處，其弧面圓心OA高于合口面MN，其半徑RA＝431.0+(021～0.30)該面寬度720毫米。AB進(jìn)油楔面與承重面圓周呈月牙油楔狀的收斂楔面。這樣不但消除了塑料在該處的熱應(yīng)力變形，而且還有利于油膜的形成。BC承重面從B處到135度弧度的C處。其弧面圓心OB是軸瓦的幾何軸心。其直徑2×RB＝860+(0.90+0.95)毫米。該弧面與軸之間的間隙正好包括了塑料面的熱變形和油膜厚度。CD穩(wěn)定楔面從C到D處175度弧度。該處弧面圓心OD低于軸瓦的圓心OB，其弧面半徑RD＝430-(0.83-0.90)毫米。進(jìn)口C處低于承重面0.20毫米，到D處與承重面圓周相交，這樣CD弧面與軸之間就形成與進(jìn)口楔面AB相似的月牙楔形收斂楔面，這個(gè)楔面產(chǎn)生的壓力可以保持軸運(yùn)行的穩(wěn)定性。DN出油楔面從D到N，其形狀與MA儲(chǔ)油槽形狀相同。上軸瓦塑料面4的表面圓弧與BC承重面是同一個(gè)圓柱面。圖4中的F是下軸瓦展開圖中承重面BC中心的油槽，起著為CD穩(wěn)定面加油增壓的作用。其進(jìn)口20毫米，深2毫米，出口15毫米，深1毫米。
權(quán)利要求1.多楔面塑料復(fù)合軸瓦屬于機(jī)械類向心臥式滑動(dòng)軸承分類，它是由上、下兩半軸瓦組成的，其特征是上、下兩半軸瓦的結(jié)構(gòu)是由金屬瓦基釬焊彈性金屬絲層，彈性金屬絲層再鑲嵌塑料面層形成圓筒層狀復(fù)合狀；下軸瓦面是多楔面圓弧形狀—儲(chǔ)油槽、進(jìn)油楔面、承重面、穩(wěn)定楔面和出油楔面；進(jìn)油楔的位置從合口面到沿旋轉(zhuǎn)方向的60度弧度，其弧面圓心高于承重面圓弧的圓心，其弧面直徑大于承重面直徑0.5-3.0毫米；承重面位置從合口面沿旋轉(zhuǎn)方向55到135度弧度，其弧面圓心是軸瓦的幾何圓心，其直徑比軸頸大0.3-1.5毫米a、當(dāng)軸頸是120-200毫米時(shí)，承重面直徑比軸頸大0.30-0.45毫米；b、當(dāng)軸頸是200-400毫米時(shí)，承重面直徑比軸頸大0.45-0.60毫米；c、當(dāng)軸頸是400-630毫米時(shí)，承重面直徑比軸頸大0.60-0.75毫米；d、當(dāng)軸頸是630-800毫米時(shí)，承重面直徑比軸頸大0.75-0.90毫米；e、當(dāng)軸頸是800-1000毫米時(shí)，承重面直徑比軸頸大0.90-1.25毫米；f、當(dāng)軸頸是1000-1200毫米時(shí)，承重面直徑比軸頸大1.25-1.50毫米。
2.如權(quán)利要求1所述的多楔面塑料復(fù)合軸瓦，其特征是轉(zhuǎn)速超過10米/秒或強(qiáng)迫油循環(huán)時(shí)，塑料承重面的直徑是軸直徑加上增量的120-130％。
專利摘要多楔面塑料復(fù)合軸瓦屬于機(jī)械類向心臥式滑動(dòng)軸承分類。它解決了軸瓦的結(jié)構(gòu)和形狀能適應(yīng)向心臥式滑動(dòng)軸承的運(yùn)行問題。它的技術(shù)要點(diǎn)是上、下兩半軸瓦是金屬瓦基、彈性金屬絲層和塑料面層的鑲嵌釬焊圓筒層狀復(fù)合結(jié)構(gòu)體。下軸瓦分為儲(chǔ)油槽、進(jìn)油楔面,承重面,穩(wěn)定楔面,出油楔面。進(jìn)油楔面直徑比承重面直徑大0.5—3.0毫米。承重面在55到135度,其直徑比軸頸大0.3—1.5毫米。本新型應(yīng)用于大型向心臥式滑動(dòng)軸承。
文檔編號(hào)F16C33/04GK2509371SQ0120253
公開日2002年9月4日 申請(qǐng)日期2001年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2001年1月2日
發(fā)明者孫守馴, 孫晶, 鄒高萬, 孫守連 申請(qǐng)人:孫守連, 孫守馴