一種帶注油腔的多層復(fù)合軸瓦滑動(dòng)軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種滑動(dòng)軸承，尤其涉及一種帶注油腔的多層復(fù)合軸瓦滑動(dòng)軸承，適 用于大型高速重載場(chǎng)合。
【背景技術(shù)】
[0002] 隨著工程機(jī)械向著高速、重載方向的飛速發(fā)展，滑動(dòng)軸承用于大型的汽輪機(jī)等旋 轉(zhuǎn)機(jī)械上日趨廣泛。和滾動(dòng)軸承相比，滑動(dòng)軸承具有承載能力高、抗振性好、工作平穩(wěn)可靠、 噪聲小、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，滑動(dòng)軸承中形成的油膜使得滑動(dòng)表面被潤(rùn)滑油分開(kāi)而不發(fā)生直接 接觸,可大大減少摩擦損失和表面磨損，從而增加軸承的壽命；另外,具有一定的吸振能力 的潤(rùn)滑油膜有利于提高軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和運(yùn)轉(zhuǎn)精度。對(duì)高速運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性影響最直接的就 是轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中滑動(dòng)軸承的支承特性，即剛度特性和阻尼特性。例如：當(dāng)汽輪機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)， 滑動(dòng)軸承剛度阻尼較小時(shí)，易造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子系統(tǒng)產(chǎn)生激烈地振動(dòng)，造成汽輪機(jī)轉(zhuǎn)子的破 壞等機(jī)組事故。
[0003] 目前，一般通過(guò)以下幾種方法來(lái)改變滑動(dòng)軸承的軸瓦、軸頸的結(jié)構(gòu)來(lái)提升軸承的 剛度和阻尼：1、通過(guò)改變軸瓦的曲率半徑以提高軸承的剛度阻尼，但軸瓦的曲面加工不容 易實(shí)現(xiàn)；2、將軸頸經(jīng)非圓修形形成多個(gè)油楔以提高軸承剛度阻尼作用，但這只適合軸頸固 定不轉(zhuǎn)的場(chǎng)合；3、通過(guò)在軸瓦外圈上開(kāi)一周的油槽，由加工出不同寬度的油槽改變軸承剛 度，但加工不同寬度的油槽對(duì)于已經(jīng)處于工作中的軸承不好實(shí)現(xiàn)；4、用螺栓把彈性墊塊連 接在軸瓦外圈上，在彈性墊塊和軸瓦中加入墊圈，從而調(diào)節(jié)軸瓦與軸頸油膜間隙以影響軸 承的剛度阻尼，但該方法同樣對(duì)于已經(jīng)安裝好的軸承不方便實(shí)施。5、通過(guò)控制系統(tǒng)控制執(zhí) 行單元螺桿的伸縮調(diào)整可傾瓦塊與軸頸之間間隙，以改變軸承的剛度阻尼大小，此方法實(shí) 現(xiàn)了智能化操作方便，但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，實(shí)現(xiàn)存在一定的困難。
[0004] 因此，目前對(duì)滑動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)方面的改進(jìn)，雖然能夠提高軸承的剛度和阻尼，但存在 結(jié)構(gòu)復(fù)雜、加工不易和操作不便等問(wèn)題。
[0005] 油膜間隙對(duì)軸承油膜剛度阻尼的影響，上海交通大學(xué)船舶海洋與建筑工程學(xué)院陸 金銘、周海港、顧衛(wèi)俊用ANSYS及MATLAB軟件分析計(jì)算軸承油膜對(duì)推進(jìn)軸系動(dòng)態(tài)校中的影 響，得到軸承間隙增大，油膜剛度減小的結(jié)論(參見(jiàn)：陸金銘，周海港，顧衛(wèi)俊.船舶軸系動(dòng) 態(tài)校中軸承油膜的影響計(jì)算.船舶工程，2009 (9) :69-72);東北電力大學(xué)張艾萍、王德、李 守海通過(guò)理論分析得到當(dāng)外載增加時(shí)，軸瓦與軸頸的間隙減小，油膜厚度變薄，油膜剛度變 大，機(jī)組振動(dòng)幅值減小的結(jié)論(參見(jiàn)；張艾萍，王德，李守海.汽輪機(jī)組振動(dòng)幅值與軸承載荷 及油膜剛度之間的關(guān)系.汽輪機(jī)技術(shù)，2002(4) :257-258);因此合理選擇油膜間隙對(duì)改善 軸承的性能有著重要意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是為克服現(xiàn)有技術(shù)存在的問(wèn)題，提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、易加工實(shí)現(xiàn)、操 作簡(jiǎn)單的帶注油腔的多層復(fù)合軸瓦軸承，通過(guò)注油腔注入高壓油促使油膜厚度變薄即可實(shí) 現(xiàn)軸承剛度阻尼的改變。
[0007] 本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：本發(fā)明包括軸瓦、軸頸及軸承座，軸承座有上軸承座和 連接在上軸承座下方的下軸承座組成，軸承座中間的空腔中設(shè)軸瓦和軸頸，軸瓦與軸承座 固定連接且軸瓦有間隙地套在軸頸外，所述軸瓦是由內(nèi)軸瓦與外軸瓦組成的復(fù)合軸瓦，在 內(nèi)軸瓦的下端外壁上開(kāi)有弧形凹槽狀的注油腔，注油腔與內(nèi)軸瓦內(nèi)壁之間形成內(nèi)軸瓦薄壁 部分；外軸瓦同軸緊密套在內(nèi)軸瓦外，外軸瓦和內(nèi)軸瓦固定連接為一體，內(nèi)軸瓦的內(nèi)壁與軸 頸之間的間隙形成楔形腔；在內(nèi)軸瓦上開(kāi)有與注油腔相連通的注油孔，注油孔向注油腔內(nèi) 注入的是高壓油；在上軸承座以及復(fù)合軸瓦上開(kāi)有進(jìn)油孔，進(jìn)油孔連通楔形腔，從進(jìn)油孔注 入的是普通壓力的潤(rùn)滑油。
[0008] 進(jìn)一步地，注油腔8的徑向截面是弧型且關(guān)于內(nèi)軸瓦徑向截面上的垂直中心線左 右對(duì)稱，注油腔的弧長(zhǎng)占內(nèi)軸瓦周長(zhǎng)的八分之一；內(nèi)軸瓦薄壁部分的徑向壁厚是內(nèi)軸瓦徑 向壁厚的八分之一。
[0009] 潤(rùn)滑油注入后，當(dāng)軸頸旋轉(zhuǎn)時(shí)，潤(rùn)滑油產(chǎn)生的油膜力不能使內(nèi)軸瓦薄壁部分發(fā)生 塑性變形；當(dāng)軸頸受到外載荷大時(shí)，通過(guò)注油孔注入高壓油至注油腔中，高壓油所產(chǎn)生的壓 力使內(nèi)軸瓦薄壁部分發(fā)生塑形變形。
[0010] 本發(fā)明具有的有益效果是： 1、本發(fā)明通過(guò)在復(fù)合軸瓦內(nèi)軸瓦上開(kāi)注油腔，在注油腔中加入高壓油可使復(fù)合軸瓦內(nèi) 軸瓦發(fā)生一定的彈性變形量，彈性變形量的存在可以促使油膜厚度變薄，可以改變軸承間 隙大小，間接影響了阻尼剛度，提高油膜阻尼剛度大小，也即改變了轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，而提 高轉(zhuǎn)子的臨界轉(zhuǎn)速，能規(guī)避轉(zhuǎn)子跨越臨界轉(zhuǎn)速，旋轉(zhuǎn)機(jī)械工作的穩(wěn)定性得到保證。
[0011] 2、本發(fā)明能根據(jù)根據(jù)大型重載中的轉(zhuǎn)子實(shí)際工況來(lái)調(diào)節(jié)滑動(dòng)軸承油膜力大小實(shí) 現(xiàn)轉(zhuǎn)子平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0012] 3、本發(fā)明由內(nèi)軸瓦與外軸瓦組合成的這種復(fù)合軸瓦由于不是內(nèi)型腔，而是通過(guò)外 軸瓦實(shí)現(xiàn)對(duì)注油腔的密封效果，所以外軸瓦對(duì)注油腔起到了密封防止?jié)櫥偷男孤?，同時(shí) 這種結(jié)構(gòu)能夠避免內(nèi)型腔的加工，降低了軸瓦結(jié)構(gòu)的加工難度，軸瓦結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
[0013] 4、本發(fā)明中楔形腔形成的油膜使得滑動(dòng)表面被潤(rùn)滑油分開(kāi)而不發(fā)生直接接觸，則 可以大大減少摩擦損失和表面磨損從而增加軸承的壽命；另外，具有一定的吸振能力的潤(rùn) 滑油膜有利于提高軸承運(yùn)轉(zhuǎn)的穩(wěn)定性和運(yùn)轉(zhuǎn)精度。
[0014] 5、在圓瓦滑動(dòng)軸承中，軸瓦的偏心率大小通常是由軸頸的受力決定的，而滑動(dòng)軸 承用在重載場(chǎng)合較多，當(dāng)外載很大時(shí)，本發(fā)明可以通過(guò)調(diào)整軸瓦位置直接達(dá)到改變油膜力 大小，進(jìn)一步增大軸瓦的承載能力。
【附圖說(shuō)明】
[0015] 下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明： 圖1為本發(fā)明所述一種帶注油腔的多層復(fù)合軸瓦滑動(dòng)軸承的主視剖視圖； 圖2為圖1的俯視圖； 圖3為圖1中復(fù)合軸瓦的結(jié)構(gòu)圖； 圖4為圖3中內(nèi)軸瓦結(jié)構(gòu)局部受力變形放大圖；其中，圖4 (a)為內(nèi)軸瓦局部受力放 大示意圖；圖4 (b)為內(nèi)軸瓦受力變形放大示意圖； 圖5為本發(fā)明中注油腔壓力與軸承承載力關(guān)系圖； 圖6為本發(fā)明中注油腔壓力與油膜剛度關(guān)系圖； 圖7為本發(fā)明中注油腔壓力與油膜阻尼關(guān)系圖。
[0016] 圖中1.油孔；2-1.上軸承座；2-2.下軸承座；3.外軸瓦；4.內(nèi)軸瓦；5.軸頸； 6.楔形腔；7.注油孔；8.注油腔；9.螺栓孔；10.底座槽；11.螺栓孔；12.銷軸；13.內(nèi)軸 瓦薄壁部分。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 參見(jiàn)圖1和圖2所示，本發(fā)明包括三部分：帶注油腔的復(fù)合軸瓦、高速旋轉(zhuǎn)的軸頸 5以及起固定作用的軸承座。其中，軸承座有上軸承座2-1和連接在上軸承座2-1下方的 下軸承座2-2組成，上軸承座2-1和下軸承座2-2上下對(duì)合并固定連接在一起組成軸承座。 固定時(shí)，在上軸承座2-1和下軸承座2-2均開(kāi)有4個(gè)螺栓孔9,螺栓孔9均為通孔，用螺栓 通過(guò)螺栓孔9把上軸承座2-1和下軸承座2-2固定連接在一起。在軸承座的底座上開(kāi)有4 個(gè)螺栓孔11，用于固定整個(gè)軸承，把軸承受的沖擊轉(zhuǎn)移至底座上。在軸承座的底座底部有 兩對(duì)稱分布的底座槽10,螺栓孔9經(jīng)過(guò)底座槽10,與底座槽10相通，底座槽10便于上軸承 座2-1和下軸承座2-2通過(guò)螺栓的連接，其次當(dāng)軸承受到?jīng)_擊載荷時(shí)，底座槽10部分的剛 度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于未帶底座槽的剛度，此時(shí)底座槽10的各個(gè)側(cè)面產(chǎn)生撓曲、壓縮和拉伸變形，起 到了阻尼作用，從而有效緩沖軸承沖擊載荷的作用。
[0018] 在軸承座中間的空腔中安裝復(fù)合軸瓦和