CN1013293B - 推力轴承结构 - Google Patents

Abstract

一种推力轴承结构，最好包括有许多级轴承装置。这些轴承装置都是联接在推力负荷调整机构上(带有行程限制的第一类型，不带行程限制的第二类型)由于这样设置的结果，该轴承结构通过各轴承装置开始承担的负荷可以由一个可调整的起始压力确定。

Description

本发明涉及一种推力轴承结构，特是是，用于高推力的，带有轴承装置支持住该轴的，并大致安装在一个推力轴承壳体内的推力轴承结构。

迄今已知的这种型式的推力轴承结构，例如在文件DE2113250中所述，包含有许多个单个平面轴承在轴向一个位于另一个后面地安置着用以承载推力，在各个平面轴承之间设有不同大小的轴承间隙。该轴承始终由一个恒定的油液流作用于其上。

该推力轴承结构所具有的缺点是，在制造中和装配中产生在各轴承上的间隙和误差只可以通过高速润滑油液流或多或少地抵消。因此，动力损失和辅助设备的费用是很高的。

与此相反，本发明的目的是提供一种推力轴承结构，其中可将载荷以预先确定的而且可以调整或控制的方式分布到整个各级轴承上。

按照本发明，用于承受轴上的高推力的推力轴承结构，包括有推力轴承壳体和安置在该推力轴承壳体内的轴承装置，该轴承装置具有多个用于承受推力的轴承件，该轴承装置包括第一和第二推力调整机构，该机构分别设置在轴向相互分开的第一和第二轴承级内，每个推力调整机构包括有：安装在推力轴承壳体上的推力调整机构壳体;固定在调整机构壳体上的第一压力部件;位于调整机构壳体内，相对第一压力部件分开设置的第二压力部件，该部件随轴上的推力而相对第一压力部件作轴向运动，第二压力部件具有第一和第二面，且至少一个轴承件装在第二压力部件的第一面上;用于提供低抗压力部件相向运动的抗力的抗力装 置;用于调整各级轴承所承受的那部分推力的调整装置。此外，本发明的推力轴承结构也可以具有下面附图中及详细说明中所述的各种特征。

本发明的推力轴承结构的各种优点包括最好是对于单个轴承部位上所能承载推力载荷的非常不同的可调整性，以及对于这种可调整性具有均匀分配载荷的可能性，或者以一种分级的方式或者以一种适合于可能发生的各种工作状态的方式分配载荷的可能性。与此同时，对轴可能发生弯曲的抵消能力要充分保持，而这种能力对承载特性不会产生任何干扰作用。在这点来说，推力轴承结构也可以制成能够进行摆动的。

通过参照附图以实施例为例的方式进行描述可进一步了解本发明的细节和特点。其中：

图1a表示一个其推力载荷为0的推力轴承结构;

图1b表示一个其推力载荷大于0的推力轴承结构;

图2a表示一个可以摆动的推力轴承结构（为详细示图）;

图2b表示一个可以摆动的推力轴承结构（为一顶视图）;

图3表示一个阻尼机构;

图4表示推力轴承结构的一个液压改进型;

图5表示一个分离的推力轴承结构。

轴1（图1a）带有三个法兰形轴环2，3，4并安装在一个径向轴承内（未显示）。轴承件5在每个轴环2，3，4的第一端2.1，3.1，4.1的对面以通常推力轴承的安置方式设置着。这些轴承装置最好是片状的推力轴承。这些轴承件5中的每一个都是保持在至少一个支承6上，每个支承至少与一个推力调整装置7，8相连。这些推力调整机构7，8都安置在一个推力轴承壳体9内，该壳体安装在一个径向轴承壳体上或另一个机器壳体10上。在轴1的端部，轴环2的对面，至少有一个第一类型的推力调整机构7与轴承件5的支承6相连，而在其它内部轴环3和4的对面，两个第二类型的推力轴承调整机构8与轴承件5的支承6相连。

第一类型的推力调整机构7包括有一个推力调整机构壳体7.1，该壳体安装在推力轴承壳体9上并至少携带一个第一类型的用于滑动位移的第一压力板7.2。这种第一类型的第一压力板7.2至少带有一个支持元件7.3，该元件朝着第二压力板7.4伸出并能对着该压力板承载。该第一类型的第一压力板7.2可以通过轴承件5的支承6的一侧，对着止挡件7.5进行承载。第二压力板7.4通过一个调整装置18可改变地和可调整地连接在机构壳体7.1上。至少一个弹性元件，例如至少一个螺旋弹簧7.6设置在这两个压力板之间，对着这两个压力板承载。

第二类型的推力调整机构8实际上与推力调整机构7的结构是一样的。它同样地也带有一个机构壳体8.1，该壳体安装在推力轴承壳体9内并至少携带一个用于滑动位移的第二类型的第一压力板8.2。该第二类型的第一压力板8.2可以通过靠近用于轴承件5的支承6的一侧对着一个止挡件8.5进行承载。在第二类型的第一压力板的对面有一个第二压力板8.4，通过一个调整机构18可改变地或者可调整地连接在机构壳体8.1上，并且至少有一个弹性元件，例如至少一个螺旋弹簧8.6设置在这两个压力板之间，对着这两个压力板进行承载。

在轴环2的第二外部端面上，具有一个通常在静止状态下的轴承间隙，对面是一个承受反向推力的反向轴承11，该轴承同样地安装在推力轴承壳体9内。该反向轴承可同样地采用具有常规结构的转动片状轴承的结构形式并设置有轴承间隙调整机构17以便调整与主轴承之间的轴承间隙。

用于向轴承装置供给油液的装置和其它附属装置都可以常规的结构形式构成。

在静止状态，也就是说具有一个轴向推力A，其值为0，该轴环2是在反向轴承11和第一类型的推力调整机构7的轴承装置之间。其它轴环3，4也都在与其配合的轴承件5的前面，或者在轴环3，4和与其配合的轴 承件5之间具有一个小的间隙。

在第一种工作型式中，在与三个轴环2，3，4相联的单个的各级内，装有单个或多个相同的第一类型或第二类型的推力调整机构，但是级与级之间的预应力是不同的，其中弹性元件都通过第二压力板7.4或8.4和设置在每个这些压力板和与之对应的机构壳体7.1，8.1之间的调整机构18来施加起始压力。轴承间隙在各单个级之间的大小也是不同的，而且这些间隙由机器壳体10向外是增加的。

当轴向推力A开始增加时，根据推力调整机构所预置的起始压力或反向推力值，轴环4首先承受负荷紧跟着就是轴环3和轴环2承受负荷。当轴向推力A进一步增加时，轴1就产生位移一直到至少一个第一类型的推力调整机构的支持元件7.3对着第二压力板7.4承载。再进一步增加的轴向推力都由压力板7.4来承受。

在推力轴承结构的第二种工作型式中，轴环2，3，4可以相对于轴承装置5具有相同的安装间隙，这样作的结果是当轴向推力A增加时，所有各级轴承都同时开始承受负荷。而且此处轴1的轴向位移一直到至少一个第一类型的推力调整机构7的支持元件7.3开始接触第二压力板承受负荷时才产生，而且该支持元件将承受进一步剩余的全部或部分的轴向推力A。

由各个单级，以不同程度地承受轴向推力可以通过不同的弹性元件来实现，也就是说这些弹性元件是以不同的特性曲线用以承受其相对的作用力。

在图1b中，推力轴承结构被描述为其所引入的轴向推力大小已达到使所有各级轴承都是承载轴承，而且其第一类型的第一压力板7.2的支持元件7.3是对着第二压力板7.4承载的。

在一种推力轴承结构的改进型中，不采用连接在机构壳体7.1，8.1上的第二压力板7.4，8.4，而是采用一个定位和微调机构18用于代替第二 压力板作用并产生起始压紧力，这可能是很有利的。

但是，也可以设置一个不带弹性元件7.6的第一类型的推力调整机构7，也就是说实际上属于固定形式的轴承。在这种情况下，轴承的间隙必须调整好，以便使轴环3和4首先承受推力负荷，紧跟着支持元件7.3对着第二压力板7.4承受负荷。

按照本发明的推力轴承结构的另一种形式的实施例中（如图2），一个第一类型的推力调整机构7可以只设置在一个轴承级内，而且甚至只设置在其一部分内。这种结构方案所具有的优点是各级轴承可以摆动。

按照本发明的推力轴承结构还有另一种形式的实施例，当多个推力调整机构7，8应用于每一级轴承时，这些调整机构可以在一级轴承内进行调整，以便使轴环2或3或4至少在各级轴承中的一级内，在不同时间，对着轴承装置5承载。

但是，也可以在每个推力调整机构7，8中设置一个阻尼装置12，13（图3）以便将轴的轴向振动进行阻尼。这种阻尼装置12，13可以是，例如在推力调整机构7，8的机构壳体7.1，8.1内一体形成，其壳体和压力板都具有油密封结构。在壳体7.1，8.1的一个部位上开有一个通向补偿槽（未显示）的联接管12，该联结管配置一个可以调节的节流阀13，而这些部分就构成一个阻尼装置。此外，压力板之一可以例如具有一个排气螺栓（19）。这种排气螺栓也可以由一个可调节流阀的形式构成。

在另一种形式的推力轴承结构的实施例中，推力调整机构（第一类型和第二类型）7.8可以由单向作用或双向作用的活塞-油缸装置15构成，这种活塞-油缸装置与常规的控制或调节线路14联接，以代替弹性元件（图4）。在这种情况下，第一类型的第一压力板可以实现一个活塞，压力板和/或支持元件的功能。

在另一种形式的推力轴承结构的实施例中，某些轴承级与其它轴承 级的设置可以是空间分离的。例如用以限制轴向移动的轴承级（该轴承级包括第一类型的推力调整机构）可以位于一个透平发动机附近，而其它各轴承级则由联轴节和中介轴分开地设置在一个齿轮的范围内（图5）。特别是与一个反向轴承11相配合时，透平发动机的最大限度的保护就可以通过对其转子的非常精密的轴向装配来实现，因为只有很少另件会由于热膨胀而对产生位移起作用。

在另外一种形式的实施例中，至少一个第一类型的推力调整机构7设置在至少一个第二级轴承上。但是在这种情况下，属于各级的第一类型式的推力调整机构都经过调整，以便使它们不同时地以其支持元件7.3对着特定的第二压力板7.4承载。也就是说，无弹性的负荷承载能够相继地施加，而且仅仅当其它级轴承已经被损坏了（例如由于材料的缺陷，超负荷，润滑不良等）并在实际上已不能使用时起作用。在这种情况下，当负荷已开始施加，一个信号可以经过在该级中的支持元件7.3产生，该信号被传输至操纵监控***的仪器板上，并在该仪器板上指示出该设备能继续工作下去的某个最大负荷。

按照本发明的推力轴承结构可以用在当由于材料或者结构造成的原因通过单级推力轴承不再能够承受所产生的非常高的轴向推力负荷的情况。这种情况在透平发动机中，螺旋挤压机类设备中会出现。

Claims (26)

1、一种用于承受轴上的高推力的推力轴承结构，包括有推力轴承壳体和安置在该推力轴承壳体内的轴承装置，该轴承装置具有多个用于承受推力的轴承件，其特征在于该轴承装置包括第一和第二推力调整机构，该机构分别设置在轴向相互分开的第一和第二轴承级内，每个推力调整机构包括有：

安装在所述推力轴承壳体上的推力调整机构壳体；

固定在所述调整机构壳体上的第一压力部件；

位于所述调整机构壳体内，相对所述第一压力部件分开设置的第二压力部件，该部件随所述轴上的推力而相对所述第一压力部件作轴向运动，所述第二压力部件具有第一和第二面，且至少一个所述轴承件装在所述第二压力部件的第一面上；

用于提供抵抗所述压力部件相向运动的抗力的抗力装置；

用于调整各级轴承所承受的那部分推力的调整装置。

2、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于所述调整装置是一种可调整至使所述推力轴承结构中的所有轴承装置同时开始承受一部分所述推力的装置。

3、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于所述调整装置是一种可调整至使按摆动结构布置的所有轴承装置可及时地开始承受所述推力的装置。

4、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于所述调整装置是一种可调整至使所述第二推力调整机构直到所述第一推力调整机构承受了一个预定的负荷之后才开始承受一部分所述推力的装置。

5、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于所述调整装置还包括有用于调整在第二级的轴承件承受一部分所述推力之前由第一级的轴承件承受的推力大小的装置。

6、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于所述各轴承级中的至少两个级是由联轴节分离开的。

7、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于所述各轴承级是相互紧接着设置的。

8、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于所述推力调整机构包括有一个限位装置，用于限制所述第一和第二压力部件彼此相向的运动。

9、根据权利要求8所述的推力轴承结构，其特征在于所述限位装置包括一个固定在所述压力部件之一上并伸向另一个压力部件的止挡件。

10、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于所述各轴承级中的各抗力装置提供彼此不同的抗力。

11、根据权利要求10所述的推力轴承结构，其特征在于所述各抗力装置的每一个都包括有多个有预应力的弹簧，不同级中的弹簧的预应力是不同的。

12、根据权利要求10所述的推力轴承结构，其特征在于所述推力调整机构是单个地进行控制。

13、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于还包括有多个所述轴上带有的用于与所述轴承件相配合的轴环，其中各轴承件与相配的轴环之间的间隙彼此不同，从而所述各级的第二压力部件在不同时间开始运动。

14、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于还包括有至少一个反向轴承装置，该反向轴承装置具有至少一个用于承受反向力的反向轴承件。

15、根据权利要求14所述的推力轴承结构，其特征在于所述反向轴承装置包括用于调整至少一个轴承件与至少一个所述反向轴承件之间的间隙的轴承间隙调整装置。

16、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于所述推力调整机构包括用于预定所述轴的轴向位置的装置。

17、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于所述抗力装置还包括有至少一个用于在所述第一和第二压力部件之间提供流体压力以便对所述轴的轴向振动进行阻尼的压力装置。

18、根据权利要求1所述的推力轴承结构，其特征在于在至少一个所述推力调整机构中的抗力装置包括有至少一个设置在所述压力部件之间的弹性元件，并且所述调整装置包括有用于调整所述弹性元件的弹性力的装置。

19、根据权利要求1所述的推力轴承装置，其特征在于在至少一个所述推力调整机构中的抗力装置包括有用于在所述第一和第二压力部件之间流体压力的压力装置，并且所述调整装置包括有用于调整该流体压力的装置。

20、一种用于承受轴上的高推力的推力轴承结构，包括有推力轴承壳体和安置在该推力轴承壳体内的轴承装置，该轴承装置具有至少一个用于承受推力的轴承件，其特征在于该轴承装置包括至少一个推力调整机构，该推力调整机构包括有：

安装在所述推力轴承壳体上的推力调整机构壳体;

固定在所述调整机构壳体上的第一压力部件;

安置在所述调整机构壳体内，相对所述第一压力部件分开设置的第二压力部件，该部件随所述轴上的推力而相对所述第一压力部件作轴向运动，所述第二压力部件具有第一和第二面，且至少一个所述轴承件装在所述第二压力部件的第一面上;

抗力装置，该装置包括有设置在所述第一和第二压力部件之间的用于提供抵抗所述压力部件相向运动的弹性力的弹性元件;

止挡装置，该装置紧挨着所述第二压力部件设置，用于保持所述第二压力部件处于使所述弹性元件获得初始预应力的位置;

用于限制所述轴的轴向位移的限位装置;

用于调整所述弹性力大小的调整装置。

21、根据权利要求20所述的推力轴承结构，其特征在于所述调整装置的设置用于调整所述弹性元件的初始预应力。

22、根据权利要求20所述的推力轴承结构，其特征在于所述调整装置包括用于预定所述轴的轴向位置的装置。

23、根据权利要求20所述的推力轴承结构，其特征在于所述轴承装置设置成多级的形式并且至少有两级包括有推力调整机构，其中在轴承件与配合的装在轴上的轴环之间的间隙是彼此不同的，以使所述轴承装置以逐级的形式承受所述轴上的推力。

24、一种用于承受轴上的高推力的推力轴承结构，包括有推力轴承壳体和安置在该推力轴承壳体内的轴承装置，该轴承装置具有至少一个用于承受推力的轴承件，其特征在于该轴承装置包括至少一个推力调整机构，该机构包括有：

安装在所述推力轴承壳体上的推力调整机构壳体;

固定在所述调整机构壳体上的第一压力部件;

安置在所述调整机构壳体内，相对所述第一压力部件分开设置的第二压力部件，该部件随所述轴上的推力而相对所述第一压力部件作轴向运动，所述第二压力部件具有第一和第二面，且至少一个所述轴承件装在所述第二压力部件的第一面上;

抗力装置，该装置包括有设置在所述第一和第二压力部件之间的用于提供抵抗所述压力部件相向运动的弹性力的弹性元件;

用于调整所述弹性力大小的调整装置。

25、根据权利要求24所述的推力轴承结构，其特征在于所述轴承装置包括多个以多级形式沿轴向相互分开设置的所述轴承件，并且所述级中的至少两个级的每一级都设置有一个相配合的所述推力调整机构。

26、根据权利要求24所述的推力轴承结构，其特征在于所述轴承装置包括有多个以至少两级的形式设置的所述轴承件，其中一级具有所述至少一个推力调整装置且另一级具有一个第二推力调整装置，该装置包括有：

安装在所述推力轴承壳体上的第二推力调整机构壳体;

固定在所述第二推力调整机构壳体上的第三压力部件;

安装在所述第二调整机构壳体内，相对所述第一压力部件分开设置的第四压力部件，该部件随所述轴上的推力而相对所述第三压力部件作轴向运动，所述第四压力部件具有第一和第二面，且另一所述轴承件装在所述第四压力部件的第一面上;

第二抗力装置，该装置包括有至少一个用于在所述第三和第四压力部件之间提供液体压力以抵抗所述压力元件相向运动的压力装置;

用于调整所述流体压力大小的调整装置。

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