CN105114446B - 可变阶梯阻尼推力轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种可变阶梯阻尼推力轴承，该推力轴承主要由自上而下排列的压头(1)、推力盘(2)、多套可活动瓦组件、多片固定瓦(4)和支撑环(5)组成，其中：推力盘(2)通过压头(1)与该轴承的转轴连接，三者同轴线固连在一起；一套可活动瓦组件与一片固定瓦(4)贴合形成一套台阶高度可变的承载瓦组件，多套承载瓦组件周向装于支撑环(5)上，共同承担轴向总载荷；从推力盘(2)的旋转方向看，每套承载瓦组件的可活动瓦组件安装在固定瓦(4)之前。本发明可用于诸如舰船等常处于变工况运行、存在推力盘倾斜以及对承载能力和减振性能要求较高的轴承设计中。
Description
技术领域
本发明属于滑动轴承技术领域，特别涉及固定推力瓦与由阻尼垫支撑的可动推力瓦协同工作而形成的一种具有可随动变阶梯结构和减振效果的滑动轴承，亦即所谓的可变阶梯阻尼推力轴承。
背景技术
目前用于工程中的滑动轴承类型主要为固定瓦轴承[美国专利US5456535：Journal bearing,专利授权日期：1995年10月10日]和可倾瓦轴承[美国专利US5795077：Tilting Pad Journal bearing，专利授权日期：1998年8月18日]。对于承受轴向力的固定瓦推力轴承一般包括平面多沟推力轴承、斜-平面推力轴承和阶梯面推力轴承。其中常见的阶梯轴承是由Rayleigh在1918年设计的Rayleigh阶梯轴承，他通过变分法研究发现当液膜形状是两个平面区时承载能力最高。这是在给定转速和载荷下，选择的一个使轴承具有最大液膜厚度的最优承载时的阶梯高度。这对于工况特别稳定的机组是适用的，但当载荷或转速有较大波动或者需要经常变工况运行时，比如舰船推进***，由于阶梯高度为固定值，反而使得轴承服役性能达不到最优设计值。在专利文献“变结构自适应滑动轴承”(中国专利99115719.2：变结构自适应滑动轴承，专利授权日期：2002年12月4日)中，提出了一种阶梯高度可以随载荷变化而变化的变阶梯径向轴承，它采用可倾瓦杠杆原理实现阶梯高度可变，其可倾瓦支点部位存在磨损和疲劳等问题。此外，对于舰船这类对振动和噪声要求高的应用对象，常见的轴承减振和隔振效果较差，这是因为液膜阻尼效应的效果非常有限。这导致轴承容易将转轴振动传递给基座，甚至轴承本身成为振动源，因此研究有效的轴承减振隔振措施非常必要。
相对与此，本发明提出了一种采用阻尼垫支撑的可变阶梯阻尼推力轴承。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：为克服传统阶梯推力轴承不能实现变工况下承载能力最优以及减振效果较差的不足，提供一种固定推力瓦与由阻尼垫支撑的可动推力瓦组合构成的可变阶梯阻尼推力轴承。
本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：
本发明提供的可变阶梯阻尼推力轴承，主要由自上而下排列的压头、推力盘、多套可活动瓦组件、多片固定瓦和支撑环组成，其中：推力盘通过压头与该轴承的转轴连接，三者同轴线固连在一起；一套可活动瓦组件与一片固定瓦贴合形成一套台阶高度可变的承载瓦组件，多套承载瓦组件周向装于支撑环上，共同承担轴向总载荷；从推力盘的旋转方向看，每套承载瓦组件的可活动瓦组件安装在固定瓦之前。
每套可活动瓦组件主要由可活动瓦、阻尼垫、止压板和垫块组成，其中：可活动瓦与阻尼垫相贴合，它们分别被与之相连的内限位销和外限位销约束在支撑环的平面上；在可活动瓦外壁下方开设环形限位槽，止压板放置在环形限位槽中，再被紧固螺钉固定在支撑环上；垫块设置在止压板与支撑环之间。
所述的外限位销和内限位销，它们分别穿过阻尼垫的外孔和内孔后安装进可活动瓦的基体和支承环的盲孔中，其中：外限位销和内限位销与可活动瓦的基体的盲孔和阻尼垫的外孔及内孔之间均为间隙配合，与支承环上的盲孔为过盈配合。
所述的外限位销和内限位销，其外壁设置绝缘材料，防止可活动瓦与支撑环之间导电。
所述的阻尼垫，其外孔和内孔处于阻尼垫的对称中心线上，装配时该阻尼垫与可活动瓦两者的对称中心线重合，使可活动瓦主要做轴向直线运动。
所述的阻尼垫，其外孔和内孔处于阻尼垫的对称中心线上，装配时该阻尼垫与可活动瓦两者的对称中心线相交，相交时夹角与可活动瓦的包角的比值取0.55～0.6，使可活动瓦在运转过程中能利用阻尼垫变形自动调节倾角，形成动压润滑。
所述的阻尼垫采用高分子粘弹阻尼材料或智能阻尼材料制成。
所述的固定瓦用螺钉紧固在支撑环上。
本发明提供的上述的可变阶梯阻尼推力轴承，该轴承用于水润滑或油润滑中。
本发明提供的上述的可变阶梯阻尼推力轴承，其在一个工况范围内均具有最优承载能力，提高轴承变工况工作性能，特别适合舰船等对振动噪声要求高的场合。
本发明的目的是这样实现的，它包括推力盘、可活动瓦组件、固定瓦和支撑环。可活动瓦与固定瓦组合构成承载瓦，可活动瓦与固定瓦周向贴合形成承载台阶，固定瓦被固定在支撑环上，可活动瓦被具有弹性的阻尼垫支撑。工况变化后，阻尼垫随之变形，导致活动瓦与固定瓦之间形成最优承载力下的阶梯高度，从而实现变工况时轴承最优承载；阻尼垫还会吸收转轴传递过来的振动能量以及可活动瓦块的自激振动能量，实现减振和隔振的目的；而且阻尼垫变形有利于减少各瓦之间承受负载的差别，起到均载作用。
本发明与现有技术相比具有以下主要的优点：
1.可以随工况变化自适应地形成最优承载能力下的阶梯高度，克服普通阶梯轴承只在单一工况下最优承载的局限，而具有变工况时的最优承载，特别适合于诸如舰船等常处于变工况工作的场合。
2.当支撑可活动瓦的阻尼垫与可活动瓦的对称中心线之间存在夹角时，可活动瓦会随着阻尼垫的变形而倾斜，从而与推力盘之间形成楔形承载间隙，此时，本发明同时具有固定瓦推力轴承和可倾瓦推力轴承的特点，提高了轴承承载能力和变工况适应能力。
3.阻尼垫可以吸收转轴传递过来的振动能量以及可活动瓦的自激振动能量，实现减振和隔振的目的。
4.阻尼垫变形有利于减少各瓦承受负载的差别，起到均载作用，从而改善推力盘倾斜带来的轴承性能恶化的问题。
附图说明
图1是本发明的轴承装配示意图。
图2是本发明的固定瓦安装示意图。
图3是本发明的可活动瓦安装示意图。
图4是本发明的原理图。
图5是本发明的可活动瓦组件的第一种实施例结构示意图。
图6是本发明的可活动瓦组件的第二种实施例结构示意图。
图中：1.压头；2.推力盘；3.可活动瓦；4.固定瓦；5.支撑环；6.可活动瓦外限位销孔；7.外限位销；8.环形限位槽；9.紧固螺钉；10.止压板；11.垫块；12.支撑环外限位销孔；13.可活动瓦的表层；14.可活动瓦基体；15.可活动瓦内限位销孔；16.内限位销；17.阻尼垫；18.支撑环内限位销孔；19.固定瓦的表层；20.固定瓦基体；21.定位螺纹孔；22.定位螺钉；23.沉头通孔；24.阻尼垫内孔；25.阻尼垫外孔。
具体实施方式
下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。
本发明提供的一种可变阶梯阻尼推力轴承，其结构如图1所示，主要由自上而下排列的压头1、推力盘2、多套可活动瓦组件、多片固定瓦4和支撑环5组成。其中推力盘2通过压头1与转轴连接，三者同轴线固连在一起。一套可活动瓦组件与一片固定瓦形成一套承载瓦组件，多套承载瓦组件共同承担轴向总载荷。从推力盘2的旋转方向看，每套承载瓦组件的可活动瓦组件安装在固定瓦之前。
所述一套可活动瓦组件的结构如图2所示，包括可活动瓦3、阻尼垫17、外限位销7、内限位销16、紧固螺钉9、止压板10和垫块11。可活动瓦3的可活动瓦基体14的下表面设置两个盲孔，分别是可活动瓦外限位销孔6和可活动瓦内限位销孔15。支承环5上表面对应设置两个盲孔，分别是支撑环外限位销孔12和支撑环内限位销孔18。所述外限位销7和内限位销16分别穿过阻尼垫外孔25和阻尼垫内孔24后安装进可活动瓦基体14和支承环5的盲孔中，其中，外限位销7和内限位销16与可活动瓦基体14的盲孔和阻尼垫17的通孔之间均为间隙配合，与支承环5上的盲孔为过盈配合。这种结构是为了对可活动瓦3和阻尼垫17进行周向和径向限位。外限位销7和内限位销16的外壁设置绝缘材料，防止可活动瓦与支撑环之间导电。为了防止轴承沿与轴线水平方向安装时瓦块掉落，设置可活动瓦3的轴向运动限位结构，具体为：在可活动瓦3外壁下方开设环形限位槽8，止压板10放置在环形限位槽8中，再被紧固螺钉9固定在支撑环5上，其中止压板10与支撑环5之间设置有垫块11，根据可活动瓦3的轴向运动距离需要调整垫块11的高度。
如图3所示，在支撑环5的下表面设置沉头通孔23，该孔径略大于定位螺钉22的直径，在固定瓦的基体20下表面设置定位螺纹孔21，定位螺钉22穿过沉头通孔23拧入定位螺纹孔21中，完成对固定瓦4的固定。
如图4所示，可活动瓦3与固定瓦4周向相贴合，形成台阶。推力盘2旋转后带动润滑介质进入瓦块与推力盘的间隙，润滑介质先经过可活动瓦3再到固定瓦4。润滑液膜在两个瓦块区域都是平行的，但由于两瓦块表面的连接处有一个台阶变化，为了保持流动的连续性条件，液膜中必须建立压力分布，从而实现承载。经试验表明，对于阶梯高度固定的普通阶梯轴承，普通阶梯轴承承载能力最大的条件是h1/h2＝1.866，B1/B2＝2.549。当载荷和转速恒定时，液膜厚度h2不变，阶梯高度(h1-h2)为确定值；当载荷或转速改变时，液膜厚度h2发生变化，此时为了保持普通阶梯轴承依然拥有最大的承载能力，则要求阶梯高度随之改变，但普通阶梯轴承的阶梯高度在设计和制造完成时已经被固定，因此普通阶梯轴承只能实现一个工况点的最优承载。为此，本发明提出一种由阻尼垫17支撑的可活动瓦3与固定瓦4组合形成的可变阶梯。阻尼垫受压后变形，改变了可活动瓦的轴向位置，从而改变阶梯高度，当静力平衡时阶梯高度稳定。工况改变后，阻尼垫所受压力改变，变形量发生变化，当静力平衡时阶梯高度处于新的稳定值。总之，该结构的阶梯高度可随工况自适应变化，在一个工况范围内均具有最优承载能力。此外，阻尼垫的变形效应，有利于减少各瓦之间承受负载的差别，起到均载作用，提高轴承抵抗推力盘倾斜的能力。
上述描述是针对本发明的第一种实施例，如图5所示。阻尼垫内孔24与阻尼垫外孔25处于阻尼垫17的对称中心线上。该实施例的基本特点是阻尼垫17与可活动瓦3的对称中心线重合，即外限位销7和内限位销16在可活动瓦的对称中心线上。该实施例中可活动瓦主要做轴向直线运动。
参见图6，本发明的可活动瓦组件的第二种实施例结构示意图。图中虚线为阻尼垫的轮廓线，阻尼垫17与可活动瓦3的对称中心线之间存在一个夹角α，这导致阻尼垫17承载中心并非与可活动瓦3的几何中心重合，而存在一个周向偏心，这种偏心有利于可活动瓦产生倾斜。此时，除了阶梯结构形成动压承载液膜外，可活动瓦在运转过程中能利用阻尼垫变形自动调节倾角，形成动压润滑。这种实施例在阶梯轴承的基础上引入了可倾瓦轴承的优点，使轴承即具有优秀的承载能力，又提高了稳定性，还明显降低普通可倾瓦推力轴承的高度。θ为瓦块包角，偏心率α/θ一般取0.55～0.6。
如图2中的阻尼垫17，其材料可用高分子粘弹阻尼材料或智能阻尼材料，根据运用环境、工况条件以及性能需求进行选材和性能设计，例如运用于暴露在海水中的舰船轴承，则需要具有较好的抗海水腐蚀、耐冲击、抗蠕变性和较长使用寿命。阻尼垫性能设计主要为硬度和强度设计。固定瓦的表层19和可活动瓦的表层13，其选材也应根据应用场合来定，例如油润滑时常用巴氏合金，水润滑时可考虑采用橡胶、高分子材料或浸渍石墨。此外，本发明针对的是推力滑动轴承，但其可变阶梯和阻尼减振的设计思路也可用于径向滑动轴承。
本发明提供的可变阶梯阻尼推力轴承，其工作过程如下：
轴承浸在润滑剂中，转轴带动推力盘旋转，润滑剂被推力盘带入到推力盘与承载瓦组件之间的间隙中，润滑剂经过可活动瓦与固定瓦形成的台阶时建立液膜压力分布，形成与载荷方向相反的液膜力；作用在可活动瓦上的压力迫使阻尼垫变形，台阶高度发生变化，液膜压力分布随之改变，液膜力变化；当液膜力与载荷相等时，台阶高度和液膜压力分布确定，轴承稳定工作；当工况(转速或载荷)改变时，液膜压力随之变化，阶梯高度改变，直至形成与载荷相等的液膜力，轴承重新达到稳定工作状态。轴承工作时，转轴的振动经过液膜传递到轴承瓦块上，瓦背的阻尼垫吸收振动能量，起到减振隔振的效果。
Claims (9)
1.一种可变阶梯阻尼推力轴承，其特征是该轴承主要由自上而下排列的压头(1)、推力盘(2)、多套可活动瓦组件、多片固定瓦(4)和支撑环(5)组成，其中：推力盘(2)通过压头(1)与该轴承的转轴连接，三者同轴线固连在一起；一套可活动瓦组件与一片固定瓦(4)贴合形成一套台阶高度可变的承载瓦组件，多套承载瓦组件周向装于支撑环(5)上，共同承担轴向总载荷；从推力盘(2)的旋转方向看，每套承载瓦组件的可活动瓦组件安装在固定瓦(4)之前；
每套可活动瓦组件主要由可活动瓦(3)、阻尼垫(17)、止压板(10)和垫块(11)组成，其中：可活动瓦(3)与阻尼垫(17)相贴合，它们分别被与之相连的内限位销(16)和外限位销(7)约束在支撑环(5)的平面上；在可活动瓦(3)外壁下方开设环形限位槽(8)，止压板(10)放置在环形限位槽(8)中，再被紧固螺钉固定在支撑环(5)上；垫块(11)设置在止压板(10)与支撑环(5)之间。
2.根据权利要求1所述的可变阶梯阻尼推力轴承，其特征在于所述的外限位销(7)和内限位销(16)，它们分别穿过阻尼垫(17)的外孔和内孔后安装进可活动瓦(3)的基体和支撑环(5)的盲孔中，其中：外限位销(7)和内限位销(16)与可活动瓦(3)的基体的盲孔和阻尼垫(17)的外孔及内孔之间均为间隙配合，与支撑环(5)上的盲孔为过盈配合。
3.根据权利要求2所述的可变阶梯阻尼推力轴承，其特征在于所述的外限位销(7)和内限位销(16)，其外壁设置绝缘材料，防止可活动瓦与支撑环之间导电。
4.根据权利要求2所述的可变阶梯阻尼推力轴承，其特征在于所述的阻尼垫(17)的外孔和内孔处于阻尼垫(17)的对称中心线上，装配时该阻尼垫(17)与可活动瓦(3)两者的对称中心线重合，使可活动瓦(3)主要做轴向直线运动。
5.根据权利要求2所述的可变阶梯阻尼推力轴承，其特征在于所述的阻尼垫(17)的外孔和内孔处于阻尼垫(17)的对称中心线上，装配时该阻尼垫(17)与可活动瓦(3)两者的对称中心线相交，相交时夹角与可活动瓦(3)的包角的比值取0.55～0.6，使可活动瓦(3)在运转过程中能利用阻尼垫变形自动调节倾角，形成动压润滑。
6.根据权利要求1所述的可变阶梯阻尼推力轴承，其特征在于所述的阻尼垫(17)采用高分子粘弹阻尼材料或智能阻尼材料制成。
7.根据权利要求1所述的可变阶梯阻尼推力轴承，其特征在于所述的固定瓦(4)用螺钉紧固在支撑环(5)上。
8.根据权利要求1至7中任一权利要求所述的可变阶梯阻尼推力轴承的用途，其特征在于该轴承用于水润滑或油润滑中。
9.根据权利要求8所述的用途，其特征在于用于水润滑或油润滑中时，该轴承在一个工况范围内均具有承载能力，提高轴承变工况工作性能，适合舰船对振动噪声要求的场合。
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Family Cites Families (9)
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| JP2002106551A (ja) * | 2001-08-29 | 2002-04-10 | Daido Metal Co Ltd | 半割スラスト軸受 |
| JP5635245B2 (ja) * | 2009-06-24 | 2014-12-03 | 株式会社Ihi | 水潤滑用スラスト軸受の構造 |
| US8814433B2 (en) * | 2010-10-06 | 2014-08-26 | Eagle Industry Co., Ltd. | Sliding component |
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