CN104169597B - 滑动止推轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种滑动推力轴承，具有设置在两个平面的、圆环形的、彼此压力加载的滑动面之间的滑环，该滑动推力轴承是过负荷可靠的，同时还相对于轴向振动是不易振动的，在加工技术上简单地制成并且易于装配，并且没有卡住效应。按照本发明的滑动推力轴承，具有设置在平面的、圆环形的轴承面（2）与平面的、圆环形的、压力加载的滑动面之间的滑环（3），其特征尤其在于，所述滑环由内部的支承环（4）构成，在其圆周上均匀分布地、射线形地设置多个短臂（5），其中在每个短臂（5）上与支承环以环缝（6）间隔地分别这样设置径向滑动扇形段（7），使每个滑动扇形段具有平面的、径向连接在短臂上的、在轴承的起动状态平面地顶靠在滑动面上支承面（8），在其上在两侧这样设置在轴承面方向上略微倾斜角度的圆环扇形面，在滑环的每个支承面上在滑动面的旋转方向上设置导向面（10）和与滑动面旋转方向（9）相反地设置承载面（11），其中所述承载面远大于导向面。

Description

滑动止推轴承

技术领域

本发明涉及一种滑动止推轴承，具有设置在两个平面的、环形的、彼此压力加载的滑动面之间的滑环。

背景技术

在径向滑动轴承中在彼此滑动的圆柱形外壳之间的圆周上、可能根据润滑间隙、润滑剂粘度并且与所期望的最低转速相结合建立楔形的润滑间隙，具有液力的润滑压力，在滑动轴承里面旋转的轴悬浮在润滑压力上并且保证在绝对耐磨性时的最低摩擦损失。

现在为了在滑动止推轴承中产生这种对于承载的液力润滑压力所需的、楔形润滑间隙，需要特别高的加工技术方面的费用。因此在现有技术中一方面使滑动面配有在回转方向上收缩的楔形面，它们分别从径向延伸的润滑槽开始并且在其上连接用于在静止状态支承轴的定位面。但是这种略微倾斜的楔形面必需以高昂的加工费用通过铣削或磨削加入。现在为了降低在加工这种楔形面时的加工费用，在DE1208952A中并且也在DE102009031760A1中已经建议，在平面的彼此加载的压力面之间设置一通过塑性变形由弹簧钢加工的、均匀波浪形的滑环片，它在轴承圆周上构成许多楔角，它们由于弹性变形根据轴向负荷变化并因此可以在压力面之间建立动态的浮力。

由于在按照DE1208952A和DE102009031760A1的解决方案中所建议的通过冲压强烈变形的几何形状，必需使壁厚适配于所力求的轮廓环几何形状，因此壁厚必需相对较薄。

在DE1208952A中设想的、波浪形的滑环片仅仅悬浮地设置在滑动推力轴承的两个压力面之间，而在DE102009031760A1中建议的、设置在两个彼此加载的压力面之间的波浪形的滑环片不仅悬浮地、而且一侧或两侧位置固定地设置在滑动推力轴承的压力面之间。

由于零部件造成使用薄壁板/弹簧钢用于加工这种波浪形滑环片，随着楔形面部位在轴向负荷下增加的变形产生楔形部位不利的几何形状变化，它在轴向负荷进一步增加时导致楔形作用的损失。上述解决方案的波浪形滑环片存在缺陷，在超过极限负荷时（它在常见的楔扇形轴承中对应于每个扇形段约30至40bar的平均压力加载）产生薄板环的薄壁弧形扇形的变形，由此由于薄壁结构产生滑环片承载部位的展平，它不可避免地对于所期望的楔形面“承载”功能产生不利影响。

其中随着轴向负荷继续增加通过“波浪”给定的楔形斜度严重地这样变化，使得产生盘簧效应，它在润滑楔作用完全损失时明显地对于滑动推力轴承的液力承载性产生不利影响。由此与混合摩擦部位的过渡相关，它与由弹簧钢制成的强烈预紧的波浪形滑环片相结合导致明显的磨损，并且由此可能导致滑动推力轴承的完全失效。

因此在DE1065671A中已经建议，使静止的止推面在背面配有径向空隙，由此使止推面只平放在各个小底面上。通过定位背面的这种结构可以使滑动面在无承载的位置上通过百分之几毫米的压力顶压。由此产生楔形的、细分的滑动面，它们在对应滑动盘旋转时建立液力的压力，并由此保证承载能力。但是这个解决方案的缺陷是，通过尚存的变形构成的楔面对于所有的应用情况具有相同的形状。

润滑间隙不能自动最佳地适配于那些负荷特性，用于由此保证轴承的最佳承载能力，由此在这种轴向轴承中要考虑剧烈的混合摩擦，它可能在持续运行中导致轴承失效。

现在在DE1957058A中建议，使由轴承材料、尤其复合轴承材料制成的平面环片在两面锯齿形地变形“凹凸”，并且接着平面地加工作为定位背面的侧面，其中在滑动面上存在的楔面具有0.5‰至3‰、最好1‰的升高。

在按照DE1957058A的这个解决方案中也仍然存在重要缺陷，楔面的那个固定的升高随着轴向力的增加不再变化，由此使滑动推力轴承总是只对于运行状态（转速、负荷等）最佳地设计。在此这种轴承对于轴的略微倾斜位置是特别敏感的，因为由于一侧的过负荷引起环片的个别部位棱边挤压，因此在这个解决方案中仍然要考虑剧烈的混合摩擦，对于在困难的运行条件下使用的轴承，例如在泵结构中水润滑时，可能在持久运行中导致轴承失效。

此外由US3495886A已知一种用于推力轴承的轴承结构，它由冲压板件构成，并且它由于加工工艺与已经结合DE1208952A和DE102009031760A1的解决方案一样，仍然要使用薄板。

这种由薄板制成的薄板轴承的系列实验已经证实，这种薄板轴承是非常易于振动的，并且在出现轴向振动时薄壁的薄板轴承在非常短的时间以内被损坏。其中在发生这种损坏的时间经常位于5分钟以下。

但是由于在US3495886A中选择的冲压技术不能增加在按照US3495886A解决方案中的壁厚。

发明内容

因此本发明的目的是，研制一种滑动推力轴承，具有设置在两个平面的、环形的、彼此压力加载的滑动面之间的滑环，该滑动推力轴承克服上述现有技术的缺点，在此尤其比在楔扇形轴承中常见的每个楔扇形约30至40bar的平均压力加载以约30%至80%更加抗过负荷，同时还更加不易于轴向振动，同时加工技术简单地加工并且易于装配，并且润滑楔作用在任何情况下都不会引起极为不利的“卡住效应”，由此即使在困难的运行条件下也总是保证有针对性地适配于运行条件的最佳楔角变化，并且在明显扩大最佳动态承载范围的同时总是可以保证滑动推力轴承在长使用寿命时的高度可靠性。

按照本发明这个目的通过一个滑动推力轴承得以实现，它具有按照本发明的独立权利要求特征的衬入到滑动推力轴承里面的滑环。

本发明的有利实施例、细节和特征由从属权利要求以及下面按照本发明的解决方案的描述结合本发明的五个附图给出。

附图说明

附图示出：

图1按照本发明的推力轴承俯视图，具有衬入到外壳固定的轴承面2里面的滑环3

图2按照图1的A-A剖面线的按照本发明的推力轴承剖面图，具有滑环，

图3按照本发明的没有滑环3的推力轴承的外壳固定的滑环容纳体的俯视图，具有轴承面2，

图4按照图3的B-B剖面线的按照本发明的推力轴承的外壳固定的滑环容纳体剖面图，

图5按照本发明滑环3的俯视图。

具体实施方式

图1示出按照本发明的滑动推力轴承俯视图，具有在平面的、圆环形的、压力承载的、配有一个或多个润滑槽1的外壳固定的轴承面2和与这个轴承面2对置的、在图1中未示出的、平面的、圆环形的、压力承载的、在推力轴承运行状态中在旋转方向9上回转的滑动面之间的、具有如图1所示衬入到外壳固定的轴承面2里面的滑环3。

在图2中以按照图1的A-A剖面线的剖面图示出按照本发明的推力轴承，具有衬入的按照本发明的滑环3。

图3以俯视图示出按照本发明的没有滑环3的推力轴承的外壳固定的滑环容纳体。

在图4中以按照图3的B-B剖面线的剖面图示出按照本发明的外壳固定的滑环容纳体。

图5示出按照本发明的滑环3俯视图，按照本发明其特征是，这个按照本发明的滑环3由内部的支承环4构成，在其圆周上设置均匀分布的、射线形的多个短臂5，其中在每个短臂5上与支承环4以环缝6间隔地分别设置径向滑动扇形段7。在此特征是，按照本发明的每个扇形段7具有平面的、径向连接在短臂5上的、在轴承的起动状态直接顶靠在滑动面上的支承面8。

按照本发明在这个支承面8两侧、在外壳固定的轴承面方向上设置两个略微倾斜（楔形）角度的圆环扇形面。这些略微倾斜（楔）角度的圆环扇形面的特征是，它们在滑动面的旋转方向9上在滑环3的每个支承面8上构成导向面10和对置的、即与滑动面旋转方向9相反地在滑环3的每个支承面8上构成承载面11。按照本发明，承载面11远大于导向面10。

特征还是，承载面11的有角度的自由棱边在轴承的起动状态如图2所示平面地顶靠在轴承面2上，其中在滑动扇形7之间、即在各相邻的滑动扇形7的导向面10与承载面11之间总是设置润滑缝隙12。

按照本发明“安装的”导向面10在负荷下还使有角度的承载面11稳定，由此即使在困难的运行条件下也总是保证有针对性地、适配于运行条件的最佳楔角变化，在明显扩大最佳动态承载范围的同时总是可以保证滑动推力轴承在长使用寿命时的高度可靠性。

在此本解决方案由于按照本发明的环缝6的布置结合按照本发明的多功能的润滑缝隙12保证最佳地解决按照本发明提出的任务，润滑缝隙使滑动扇形7不仅静态地而且动态地去耦联，同时由润滑槽1最佳地以润滑剂供给承载面11。

在此设置在每个滑动扇形7两侧的润滑缝隙12与按照本发明的滑环结构相结合，对于在顶靠在滑环3上的压力承载的滑动面，随着轴向力的增加按照本发明同时能够有目的地使承载面上的润滑楔角展平，由此可靠地避免滑动扇形7“卡住”，通过按照本发明的解决方案完全排除极大损害润滑楔效果的“卡住效应”。

由于按照本发明随着轴向负荷的增加引起的、在承载面上润滑楔角的确定的展平，同时实现按照本发明总是扩大动态承载范围。与此相关有利的是，承载面11大约是导向面10的3倍至5倍。

但是本发明重要的也是，滑环3外径在承载面11部位与滑环3板厚的比例小于/等于33比1，由此避免推力轴承的损坏。在这个发明申请准备阶段进行的实验范围里面，对于在这里所建议的解决方案已经求得滑环3外径在承载面11部位与滑环3板厚的比例小于/等于33比1，抑制自振动的危险。滑环3外径在承载面11部位与滑环3板厚的比例在33:1至20:1的范围是特别有利的。即使上述比例继续下降到16:1，对于在这里所建议的解决方案在技术上也没有问题并且与特别高的单位负荷相结合是有意义的。

但是重要的也是，如同在图1,2和5中所示的那样，承载面11的大小约为导向面10尺寸的4倍。

滑环3的加工最好由铝板、黄铜板或者青铜合金板制成。

在滑环上相对于支承面8成角度设置的承载面11在未承载的状态以约0.3‰至5‰倾斜，如同例如在图2中所示的那样。

按照本发明这一点在加工技术上在加工由上述金属/金属合金制成的上述滑环时由此实现，通过在两个平板之间平面地挤压完成预压制的滑环到一起，分别使成对地在预压制后倒棱边的承载面11部位、也包括导向面10的部位又局部地再变形。由此根据所使用的材料并且与对于剩余变形按照专业选择的滑环毛坯厚度相结合、根据在材料中的弹性调整按照本发明所期望的承载面11偏角作为剩余变形。

对于特殊的应用条件、例如使用水或者冷却水作为润滑剂的推力轴承按照本发明的滑环3当然也可以由耐温塑料预成形地制成。按照本发明也能够在外壳固定的轴承面2的外圆周上设置定心环带13，它在推力轴承的运行状态中最佳地稳定所建立的润滑楔，由此也在低转速范围中保证滑动面在滑环3的承载面11部位中悬浮在按照本发明构成的润滑楔上。

按照本发明与此相关地如图1所示，所有支承面8（它们在连接在其上的导向面10和承载面11上分别以定位短臂14径向突出）和在用于容纳定位短臂14的定心环带13中设置定位槽15，由此可以保证滑环3在外壳固定的轴承面2部位中的旋转固定。但是不必一定需要滑环3的这种旋转固定。

由于在滑环两侧上的不同摩擦特性按照本发明还产生自优化效应，它使得滑环3也在轴承面上/里面没有形状锁合的定位时不旋转地或者在起动状态只略微旋转地在滑动面的旋转方向9上一起运动。

附图标记清单

1润滑槽

2轴承面

3滑环

4支承环

5短臂

6环缝

7滑动扇形段

8支承面

9（相邻设置的滑动面的）旋转方向

10导向面

11承载面

12润滑缝隙

13定心环带

14定位短臂

15定位槽。

Claims (7)

1.一种滑动推力轴承，具有设置在平面的、圆环形的、压力加载的、配有一个或多个润滑槽(1)的外壳固定的轴承面(2)和与这个轴承面(2)对置的、平面的、圆环形的、压力加载的滑动面之间的滑环(3)，其特征在于，

-所述滑环(3)由内部的支承环(4)构成，在其圆周上均匀分布地、射线形地设置多个短臂(5)，其中在每个短臂(5)上与支承环(4)以环缝(6)间隔地分别这样设置径向滑动扇形段(7)，

-使每个滑动扇形段(7)具有平面的、径向连接在短臂(5)上的、在轴承的起动状态平面地顶靠在滑动面上的支承面(8)，在其上在两侧这样设置在轴承面(2)方向上略微倾斜角度的圆环扇形面，

-在滑环(3)的每个支承面(8)上在滑动面的旋转方向(9)上设置导向面(10)和与滑动面的旋转方向(9)相反地设置承载面(11)，它们这样构成，

-所述承载面(11)远大于导向面(10)，其中在轴承的轴向未承载状态所述承载面(11)的有角度的、自由棱边平面地放置在轴承面(2)上，并且在滑动扇形段(7)之间、即在每个导向面(10)与每个承载面(11)之间分别设置润滑缝隙(12)，并且

-所述滑环(3)的外径在承载面(11)部位与滑环(3)壁厚的比例为小于/等于33比1。

2.如权利要求1所述的滑动推力轴承，其特征在于，所述承载面(11)具有3至5倍的导向面(10)尺寸。

3.如权利要求1所述的滑动推力轴承，其特征在于，在滑环未承载时所述承载面(11)与支承面(8)相比具有0.3‰至5‰斜度的角度。

4.如权利要求1所述的滑动推力轴承，其特征在于，在外壳固定的轴承面(2)外圆周上设置定心环带(13)。

5.如权利要求1所述的滑动推力轴承，其特征在于，多个支承面(8)分别以定位短臂(14)径向突出于连接在支承面上的导向面(10)和承载面(11)。

6.如权利要求1所述的滑动推力轴承，其特征在于，所有的支承面(8)分别以定位短臂(14)径向突出于连接在支承面上的导向面(10)和承载面(11)。

7.如权利要求4所述的滑动推力轴承，其特征在于，在定心环带(13)里面为了容纳定位短臂(14)设置定位槽(15)。