專利名稱:滑動軸承和軸承組件及變速箱的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及提供一種用于在其上安裝齒輪部件并用于減少齒輪部件的運轉中的振動的滑動軸承。該滑動軸承包括圓柱形主體，該圓柱形主體具有其上形成的兩個凹入部分。該滑動軸承還包括縱向延伸穿過該圓柱形主體的主通道，和從該主通道徑向延伸到該凹入部分的兩個輔助通道。兩個輔助通道相對于滑動軸承的水平面的角基于預定軸承負荷的大小和方向、齒輪部件的轉速、滑動軸承與齒輪部件之間的間隙、油的性質，其中，油被引入到該滑動軸承與該齒輪部件之間、以及一個或多個系統(tǒng)穩(wěn)定性參數(shù)中的至少一種。本實用新型減少了安裝在滑動軸承上的齒輪部件的振動。
【專利說明】滑動軸承和軸承組件及變速箱

【技術領域】
[0001]本實用新型涉及滑動軸承，更具體地涉及構造為減小其上安裝的齒輪部件的振動的滑動軸承。

【背景技術】
[0002]傳統(tǒng)的滑動軸承通常包括通道和間隙，以使油用于潤滑。然而，由于所安裝的部件相對于滑動軸承的偏心，可能發(fā)生金屬與金屬的接觸。金屬與金屬的接觸可能引起滑動軸承的不均勻旋轉、振動和磨損。在一些情況下，可以在滑動軸承的旋轉啟動期間觀察到振動的影響。在其它情況下，在部分負荷和全速條件下可以觀察到滑動軸承的振動。此外，根據(jù)使用滑動軸承的整個系統(tǒng)設計的固有頻率，可能發(fā)生振動。
[0003]傳統(tǒng)滑動軸承可能不設計為或構造為在通常工作條件下使油用于衰減滑動軸承上或附近發(fā)生的振動。因此，這種滑動軸承可能在運行過程中受到磨損，從而易于過早發(fā)生故障。
實用新型內容
[0004]本實用新型針對構造為減少安裝在其上的齒輪部件的振動的滑動軸承。在一個方面，本實用新型公開了一種滑動軸承，用于在其上安裝齒輪部件。該滑動軸承包括圓柱形主體，該圓柱形主體具有在其上形成的兩個凹入部分。該滑動軸承還包括縱向延伸穿過圓柱形主體的主通道，和從主通道徑向延伸到凹入部分的兩個輔助通道?；陬A定軸承負荷的大小和方向、齒輪部件的轉速、滑動軸承與齒輪部件之間的間隙、油的性質，其中油被引入到滑動軸承與齒輪部件之間以及一個或多個系統(tǒng)穩(wěn)定性參數(shù)中的至少一種，確定兩個輔助通道相對于滑動軸承的水平面的角。
[0005]在另一個方面，本實用新型公開了一種用于在其上安裝齒輪部件的滑動軸承。該滑動軸承包括具有其上形成的兩個凹入部分的圓柱形主體以及縱向延伸穿過該圓柱形主體的主通道。該滑動軸承還包括從主通道徑向延伸到凹入部分的兩個輔助通道，其中，第一輔助通道位于相對于滑動軸承的水平面順時針方向測量的54.7±5°的范圍內，第二輔助通道位于相對于水平面逆時針方向測量的91.2±5°的范圍內。
[0006]在另一個方面，本實用新型公開了一種用于在其上安裝齒輪部件的滑動軸承。該滑動軸承包括具有在其上形成的兩個凹入部分的圓柱形主體，以及縱向延伸穿過圓柱形主體的主通道。該滑動軸承還包括從主通道徑向延伸到凹入部分的兩個輔助通道，其中，第一輔助通道位于相對于滑動軸承的水平面順時針方向測量的100.5±5°的范圍內，第二輔助通道位于相對于水平面逆時針方向測量的115.0±5°的范圍內。
[0007]一種軸承組件，包括:軸，設置在主通道內；并且采用上述滑動軸承的技術方案。
[0008]一種變速箱，采用上述滑動軸承的技術方案。
[0009]本實用新的型的上述技術方案減少了安裝在滑動軸承上的齒輪部件的振動。

【附圖說明】

[0010]從以下描述和附圖中本實用新型的其它特征和方面將顯而易見。
[0011]圖1是包括驅動部件、從動部件和變速箱的示例性的發(fā)動機組件的示意圖；
[0012]圖2是變速箱的剖視圖，示出各個齒輪部件和兩個滑動軸承；
[0013]圖3是根據(jù)本實用新型的實施例的滑動軸承的透視圖；
[0014]圖4-圖5是根據(jù)本實用新型的不同實施例的滑動軸承的主視截面圖；
[0015]圖6-圖7示出滑動軸承的示例性的壓力分布圖；
[0016]圖8示出采用滑動軸承的示例性的軸承組件；和
[0017]圖9是一種設計滑動軸承的方法。

【具體實施方式】
[0018]本實用新型涉及滑動軸承，更具體地涉及用于在其上安裝齒輪部件的滑動軸承。圖1示出了示例性的發(fā)動機組件100的示意圖。發(fā)動機組件100可以包括驅動部件102，例如，發(fā)動機，比如但不限于，燃氣渦輪發(fā)動機、往復式發(fā)動機、或具有旋轉輸出的任何其它類型的機器。發(fā)動機組件100還可以包括從動部件104，例如，發(fā)電機、壓縮機或泵。驅動部件102可以構造為使用變速箱106驅動從動部件104。
[0019]驅動器組件102還可以包括輸出軸110，其經(jīng)由緊固套114與變速箱106的輸入軸112連接。變速箱106可以包括連接到從動部件104的變速箱輸出軸116。
[0020]雖然發(fā)動機和發(fā)電機用于說明本實用新型的變速箱106，但應注意，發(fā)動機和發(fā)電機本質上僅僅是示例性的，因此并不限制本實用新型。因此，這里公開的變速箱106可以用于將本領域中已知的任何類型的驅動部件的動力引導至任何類型的從動部件。如電動機等的其它類型的驅動部件可以取代圖1的發(fā)動機，同時其它已知類型的從動裝置，如壓縮機、泵、或驅動軸，可以取代發(fā)電機。
[0021]變速箱106可以包括設置在殼體120內的一個或多個齒輪部件118。這里所公開的齒輪部件118，可以包括輸入太陽齒輪122、一個或多個輸入行星齒輪124、一個或多個輸出行星齒輪126以及輸出環(huán)形齒輪128。一個輸入行星齒輪124和一個輸出行星齒輪126可以構造為圍繞共軸130旋轉。
[0022]在圖2所示的示例性實施例中，示出了兩個輸入行星齒輪124和兩個輸出行星齒輪126。然而，在其它實施例中，可以使用任何數(shù)量的行星齒輪來表示變速箱106的輸入行星齒輪124和輸出行星齒輪126。
[0023]輸入太陽齒輪122可以剛性地與輸入軸112連接，并構造為隨著輸入軸112的旋轉而旋轉(參考圖1-2)。輸入行星齒輪124和輸出行星齒輪126可以設置在輸入太陽齒輪122與輸出環(huán)形齒輪128之間。輸入行星齒輪124可以設置為與輸入太陽齒輪122嗤合。輸出行星型齒輪126可以設置為與輸出環(huán)形齒輪128嗤合。輸入行星齒輪124和輸出行星型齒輪126可以是浮動齒輪。因此，一個輸入行星齒輪124和一個輸出行星齒輪126可以構造為圍繞共軸130旋轉。
[0024]輸出環(huán)形齒輪128可以連接到變速箱106的變速箱輸出軸116。因此，在工作運行期間，從動部件104可以構造為隨著輸出環(huán)形齒輪128和變速箱輸出軸116的旋轉而旋轉(參考圖1)。
[0025]變速箱106還可以采用一個或多個構造為流體動力地支撐齒輪部件118的滑動軸承132。參考圖2-圖3，可以使用兩個滑動軸承132來安裝輸入行星齒輪124之一和輸出行星齒輪126之一，輸入行星齒輪124之一和輸出行星齒輪126之一構造為圍繞共軸130旋轉。然而，根據(jù)變速箱106內的齒輪部件數(shù)量，所使用的滑動軸承132的數(shù)量可以改變。將參考圖2-圖7對滑動軸承132進行說明。
[0026]參考圖3-圖4、每個滑動軸承132包括圓柱形主體134，該圓柱形主體134具有在其上形成的兩個凹入部分136 (在圖3的每個滑動軸承132上，一個虛線所示的凹入部分136和另一實線所示的凹入部分136)?；瑒虞S承132還包括縱向延伸穿過圓柱形主體134的主通道138、以及從主通道138徑向延伸到凹入部分136的兩個輔助通道140、142。
[0027]主通道138和輔助通道140、142可以構造為將油流體連通到滑動軸承132的凹入部分136 (如圖3所示)。在一個實施例中，如這里將要說明的，連通到凹入部分136的油可以構造為減小安裝在滑動軸承132上的齒輪部件118的振動。
[0028]為了本實用新型的清楚和理解，兩個輔助通道140、142可以認為包括第一輔助通道140和第二輔助通道142。因此，在此可以將輔助通道140、142中任一個單獨指代為第一輔助通道140和第二輔助通道142。
[0029]在一個實施例中，第一輔助通道140可以位于相對于滑動軸承132的水平面146順時針方向測量的54.7±5°的范圍內，第二輔助通道142可以位于相對于水平面146逆時針方向測量的91.2±5°的范圍內。在如圖4所示的一個示例性實施例中，第一輔助通道140可以位于相對于水平面146順時針方向測量的54.7度的角α處，而第二輔助通道142可以位于相對于水平面146逆時針方向測量的91.2°的角β處。
[0030]在另一實施例中，第一輔助通道140可以位于相對于水平面146順時針方向測量的100.5±5°的范圍內，第二輔助通道142可以位于相對于水平面146逆時針方向測量的115.0±5°的范圍內。在如圖5所示的一個示例性實施例中，第一輔助通道140可以位于相對于水平面146順時針方向測量的100.5°的角α處，第二輔助通道142可以位于相對于水平面146逆時針方向測量的115.0°的角β處。
[0031]應注意，這里公開的水平面146是在認為滑動軸承132設置在輸入太陽齒輪122上并隱藏在輸出環(huán)形齒輪128下方時的水平方向(參照圖1和圖2)。在認為滑動軸承132設置在輸入太陽齒輪122和輸出環(huán)形齒輪128的任一側下方和任一側時，水平面146的方向可以改變(例如，改變?yōu)閮A斜平面)。因此，應當基于輸入和輸出行星齒輪124和126分別與輸入太陽齒輪122和輸出環(huán)形齒輪128的嚙合位置，確定滑動軸承132的水平面146。
[0032]此外，在如圖4和圖5所示的本實用新型的各個實施例中，第一輔助通道140可以位于從第二輔助通道142的約100至260°的角δ處。
[0033]圖6-圖7示出了與輸入行星齒輪124 (如圖1所示)相關的滑動軸承132的示例性壓力分布圖。更具體地，圖6示出了在部分負荷和全速條件期間滑動軸承132的壓力分布圖，例如，在從動部件104的20%負荷和驅動部件102所確定的全速條件下(參考圖1)。此外，圖7示出了在從動部件104的100%負荷和驅動部件102所確定的全速條件(參考圖O下滑動軸承132的壓力分布圖。
[0034]參考圖4-圖7，在實施例中，可以基于預定的軸承負荷的大小和方向，確定第一輔助通道140和第二輔助通道142相對于滑動軸承132的水平面146的角α、β (在圖6-圖7中由第一向量148表示)。盡管在此公開了基于圖6-圖7的預定軸承負荷的大小和方向確定角α、β，要注意的是，圖6-圖7所示的在20%和100%負荷和全速條件下獲得的第一向量148本質上僅僅是示例性的，因此并不限制本實用新型。
[0035]因此，在其它實施例中，可以基于所得到的向量，繪制對應于其它負荷和速度條件下的壓力分布圖，并且可以確定角α和β。例如，在一個實施例中，可以基于在從動部件104的50%負荷和驅動部件102全速的條件下觀察到的預定軸承負荷的大小和方向，確定角α和β。在另一實施例中，可以基于在滑動軸承132旋轉的啟動期間觀察到的預定軸承負荷的大小和方向，確定角α和β，例如，在從動部件104的20%負荷和驅動部件102所確定的起動速度下(參照圖1)。
[0036]在另一實施例中，可以基于滑動軸承132與齒輪部件118之間的間隙，確定第一輔助通道140和第二輔助通道142相對于水平面146的角α、β。在又一實施例中，可以基于安裝在滑動軸承132上的齒輪部件118的轉速，確定角α、β。
[0037]在另一實施例中，可以基于一個或多個系統(tǒng)穩(wěn)定性參數(shù)，確定第一輔助通道140和第二輔助通道142相對于水平面146的角α、β。在一個實施例中，系統(tǒng)穩(wěn)定性參數(shù)可以包括變速箱106的固有系統(tǒng)頻率和阻尼系數(shù)。應注意，這里公開的固有系統(tǒng)頻率和阻尼系數(shù)可以包括設置在變速箱106內的各個部件的固有頻率和阻尼系數(shù)。
[0038]在另一實施例中，可以根據(jù)油性質，例如但不限于油溫、油入口壓力，油出口壓力、或油的粘度，確定第一輔助通道140和第二輔助通道142相對于水平面146的角α、β。輔助通道140、142，以及凹入部分136位于這樣的位置，使得排出輔助通道140、142的油在可以構造為流體動力地支撐安裝在其上的齒輪部件118。
[0039]參考圖8，在本實用新型的實施例中，可以在圓柱形軸154的外表面152沿圓周方向進行噴焊耐磨材料，例如巴氏(Babbitt)材料，以形成軸承組件150。巴氏材料可以在圓柱形軸154上形成滑動軸承132。
[0040]在前述實施例中，圓柱形軸154可以形成主通道138，同時可以對巴氏材料形成的滑動軸承132徑向鉆孔，以使輔助通道140、142延伸進入圓柱形軸154，并與主通道138連接。此外，通過公知的工藝，例如銑或锪孔，可以在巴氏材料上形成凹入部分136。這樣，圓柱形軸154與滑動軸承132可以一起形成構造為可旋轉地支撐其上的齒輪部件118的軸承組件150。
[0041]盡管本實用新型公開了具有兩個輔助通道140、142的滑動軸承132，但要注意的是，這里公開的輔助通道的數(shù)量不限制本實用新型。根據(jù)應用的一個或多個要求，可以在圓柱形主體134內形成任意數(shù)量的輔助通道。因此，滑動軸承132可以構造為包括任意數(shù)量的輔助通道，例如，如圖8所示的三個輔助通道一第一輔助通道140、第二輔助通道142和第三輔助通道156。本領域普通技術人員可以確認，關于具有兩個輔助通道140，142的滑動軸承132的各個實施例可以類似地應用于具有多于兩個輔助通道的滑動軸承。
[0042]工業(yè)實用性
[0043]傳統(tǒng)的滑動軸承通常包括用于潤滑的通道和間隙。然而，由于安裝的部件相對于滑動軸承的偏心距，可能發(fā)生金屬與金屬的接觸。金屬與金屬的接觸可能造成滑動軸承的不均勻旋轉和振動。在一些情況下，可以在滑動軸承旋轉的啟動期間觀察到振動的影響。在其它情況下，可以在部分負荷和全速條件下觀察到滑動軸承的振動。此外，根據(jù)使用滑動軸承的整個系統(tǒng)的固有頻率設計，可能發(fā)生振動。
[0044]圖9是設計滑動軸承132以在其上安裝齒輪部件118的方法900。在步驟902中，方法900包括形成縱向穿過圓柱形主體134的主通道138。在步驟904，方法900還包括從主通道138徑向形成兩個輔助通道140，142，其中，基于預定軸承負荷的大小和方向、齒輪部件118的轉速、滑動軸承132與齒輪部件118之間的間隙、油的性質和系統(tǒng)穩(wěn)定性參數(shù)中的至少一種，確定兩個輔助通道140、142相對于滑動軸承132的水平面146的角α、β。在步驟906，方法900還包括在圓柱形主體134上形成兩個凹入部分136，以使凹入部分136位于鄰近輔助通道140、142的位置。
[0045]在實施例中，預定軸承負荷的大小和方向是在滑動軸承132的旋轉啟動期間的大小和方向。在另一實施例中，預定軸承負荷的大小和方向是在滑動軸承132的旋轉期間，在預定速度和負荷條件下的大小和方向，例如，圖1的從動部件104和驅動部件102所確定的20%負荷和全速條件。
[0046]在一個實施例中，系統(tǒng)穩(wěn)定性參數(shù)可以包括變速箱106和在變速箱106內設置的各個部件的固有系統(tǒng)頻率的阻尼系數(shù)。通常，當如軸、軸承、或齒輪等部件在油中旋轉時，負阻尼系數(shù)可以引起油膜渦動。此外，當油膜渦動的頻率非常接近固有系統(tǒng)頻率，即變速箱和設置在其中的部件的固有頻率，會發(fā)生油膜振蕩。這種油膜振蕩本身可以表現(xiàn)為共振并導致變速箱的振動。本領域普通技術人員可以確認，變速箱的振動可以導致變速箱的噪聲、磨損和過早損壞。
[0047]這里公開的第一和第二輔助通道140、142位于這樣的位置，輔助通道140、142排出的油可以減小變速箱106中油膜振蕩的大小，或防止發(fā)生油膜振蕩情況。因此，基于其中油膜振蕩的減小，變速箱106可以以最小的噪聲和振動平穩(wěn)地工作。此外，可以避免金屬與金屬的接觸，從而使得滑動軸承132磨損最少或無磨損。
[0048]在實施例中，方法900包括定位第一和第二輔助通道140、142，以使第一和第二輔助通道140、142之間的角δ在約100至260°的范圍內。在另一實施例中，方法900包括將第一輔助通道140設置在相對于水平面146約54.7°的角α處，以及將第二輔助通道142設置在相對于水平面146約91.2°的角β處。根據(jù)各種其它因素，包括但不限于所使用的變速箱的類型、變速箱106的整體系統(tǒng)設計以及對變速箱106進行的穩(wěn)定性分析，角α、β、和δ可以變化。
[0049]第一和第二輔助通道140、142在角α和β處相對于水平面146的方向，以及第一和第二輔助通道140之間所確定的角δ，可以使得油在這樣的方向排出，以使油的力抵消軸承負荷的力。因此，在工作期間，油可以構造為流體動力地支撐齒輪部件118，并減少從齒輪部件118到滑動軸承132的振動傳遞。因此，滑動軸承132的使用壽命可以延長，從而節(jié)約成本、時間以及之前維修和替換傳統(tǒng)滑動軸承付出的勞務工作。
[0050]此外，使用巴氏材料可以很容易地制造或利用本領域公知的三金屬結構可以構造，這里所公開的滑動軸承132?？梢允褂煤唵尾⒁阎闹圃旃に嚕绲幌抻趪姾?，來制造本實用新型的滑動軸承132。
[0051]盡管已利用變速箱106的具體結構和類型來說明這里的各個實施例，但應注意，本實用新型的范圍并不限于變速箱的任何具體結構和類型。因此，任何變速箱，其包括一個或多個設置為彼此嚙合的齒輪部件，可以采用這里公開的滑動軸承132以流體動力地支撐齒輪部件。
[0052]雖然參考以上實施例，已具體示出并描述了本實用新型的各個方面，但本領域技術人員應理解，可以通過修改所公開的機器、系統(tǒng)和方法，構想出各種其它實施例，而不背離所公開內容的精神和范圍。這樣的實施例應理解為落入本實用新型的基于權利要求書及其任何等同物確定的范圍內。
【權利要求】
1.一種用于在其上安裝齒輪部件的滑動軸承，其特征在于，所述滑動軸承包括: 圓柱形主體，包括: 在所述圓柱形主體上形成的兩個凹入部分； 縱向延伸穿過所述圓柱形主體的主通道；和 從所述主通道徑向延伸到所述凹入部分的兩個輔助通道，其中，所述兩個輔助通道相對于所述滑動軸承的水平面的角度由以下至少一個條件進行設置: 預定軸承負荷的大小和方向； 所述齒輪部件的轉速； 所述滑動軸承與所述齒輪部件之間的間隙； 油，其中所述油被引入到所述滑動軸承與所述齒輪部件之間；和一個或多個系統(tǒng)穩(wěn)定性參數(shù)，所述系統(tǒng)穩(wěn)定性參數(shù)包括采用所述滑動軸承的變速箱的固有系統(tǒng)頻率和阻尼系數(shù)。2.根據(jù)權利要求1所述的滑動軸承，其特征在于，所述主通道和所述輔助通道構造為將油流體連通到所述凹入部分上，以使所述油用于減小安裝在所述滑動軸承上的所述齒輪部件的振動。3.根據(jù)權利要求1所述的滑動軸承，其特征在于，所述第一輔助通道位于相對于所述滑動軸承的水平面順時針方向測量的54.7±5°的范圍內，所述第二輔助通道位于相對于所述水平面逆時針方向測量的91.2±5°的范圍內。4.根據(jù)權利要求1所述的滑動軸承，其特征在于，所述第一輔助通道位于相對于所述滑動軸承的水平面順時針方向測量的100.5±5°的范圍內，所述第二輔助通道位于相對于所述水平面逆時針方向測量的115.0±5°的范圍內。5.一種軸承組件，其特征在于包括: 軸，設置在主通道內；并且 采用權利要求1所述的滑動軸承。6.一種變速箱，其特征在于，采用權利要求1所述的滑動軸承。7.一種用于在其上安裝齒輪部件的滑動軸承，其特征在于，所述滑動軸承包括: 圓柱形主體，包括: 在所述圓柱形主體上形成的兩個凹入部分； 縱向延伸穿過所述圓柱形主體的主通道；和 從所述主通道徑向延伸到所述凹入部分的兩個輔助通道，其中，所述第一輔助通道位于相對于所述滑動軸承的水平面順時針方向測量的54.7±5°的范圍內，所述第二輔助通道位于相對于所述水平面逆時針方向測量的91.2±5°的范圍內。8.根據(jù)權利要求7所述的滑動軸承，其特征在于，所述兩個輔助通道之間的角在100°至260°的范圍內。9.根據(jù)權利要求8所述的滑動軸承，其特征在于，所述兩個輔助通道之間的角度由以下至少一個條件進行設置: 預定軸承負荷的大小和方向； 所述齒輪部件的轉速； 所述滑動軸承與所述齒輪部件之間的間隙； 油，其中所述油被引入到所述滑動軸承與所述齒輪部件之間；和一個或多個系統(tǒng)穩(wěn)定性參數(shù)，其中所述系統(tǒng)穩(wěn)定性參數(shù)包括采用所述滑動軸承的變速箱的固有系統(tǒng)頻率和阻尼系數(shù)。
【文檔編號】F16C33-02GK204284197SQ201420523538
【發(fā)明者】西夫金 E．W., 關遠紅 [申請人]索拉透平公司