CN106286596A - 一种考虑热流固耦合含有渐变织构的液体静压推力轴承 - Google Patents

一种考虑热流固耦合含有渐变织构的液体静压推力轴承 Download PDF

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Abstract

本发明公开一种考虑热流固耦合含有渐变织构的液体静压推力轴承，包括推力轴承静盘、动盘、进油口、油腔、以及静盘端面表面织构。其特征在于：在液体静压推力轴承静盘端面封油边处设计有序渐变尺寸的表面织构，所述变尺寸织构由毫米级的多组凹坑组成，所述织构呈周期性均布规律，所述渐变尺寸沿径向逐渐变小。本发明的效果主要有：改善液体静压轴承端面润滑情况，抵抗润滑油膜失效，有效提高承载力，增强高速重载静压轴承运行稳定性与可靠性。

Description

一种考虑热流固耦合含有渐变织构的液体静压推力轴承
技术领域
本发明涉及一种考虑热流固耦合含有渐变织构的液体静压推力轴承，具体涉及一种含有在轴承端面边缘周期性均布的径向逐渐变小的毫米级凹坑织构的液体静压推力轴承，特别适用于高速重载等工况。
背景技术
液体静压推力轴承从入油口注入高压润滑油，润滑油流经静压油腔和端面封油边流出，在轴承端面间形成高压油膜以提供轴向承载力，在各类机械***中广泛应用。
在高速重载工况下，液体静压推力轴承摩擦加剧，温度升高，油膜产生热弹变形容易导致油膜破裂，出现烧瓦现象，如何提高高速重载工况液体静压推力轴承承载力是当前亟待解决的热点问题。
研究表明，在液体轴承表面设计织构能够改善润滑性能，这是因为众多的表面织构充当了无数个动压轴承从而提高了承载力。
然而，高速重载工况下，现有技术提高承载能力有限，液体静压推力轴承油膜热弹变形失效的问题还亟待解决。
发明内容
为了解决现有技术中液体静压推力轴承高速重载工况油膜抵抗变形能力差等问题，本发明提供一种考虑热流固耦合含有渐变织构的液体静压推力轴承。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案。
一种考虑热流固耦合含有渐变织构的液体静压推力轴承，所述液体推力轴承主要包括推力轴承静盘Ⅰ、动盘Ⅱ、进油口Ⅲ、油腔IV、以及静盘端面表面织构V，其特征在于：在液体静压推力轴承静盘本体Ⅰ端面封油边设计有序渐变尺寸的表面织构V，所述变尺寸织构由毫米级的多组凹坑VI组成，所述织构呈周期性均布规律,所述织构尺寸沿径向方向向外逐渐变小。
所述有序渐变织构单一凹坑VI可采用椭圆形1、矩形2、球形3、菱形4、三角形5。
所述有序渐变织构单一凹坑VI深度之间；织构单一凹坑VI径向间距之间；任意两列织构夹角之间；凹坑VI比例因子之间。
所述轴承中油腔形式可为扇形6、环形7、圆形8、椭圆形9以及矩形10；油腔数目为1-15之间。
本发明既可以适用于单方向旋转机械，也适用于双向旋转机械。
本发明的轴承在启动时，高压润滑油从静盘Ⅰ进油口Ⅲ进入油腔IV，再经静盘Ⅰ上含有织构表面V的封油边与动盘Ⅱ的间隙流出，降低环境压力，在静盘Ⅰ与动盘Ⅱ间形成高压液体润滑油膜。在高速重载工况下，油膜润滑油被动盘Ⅱ带动旋转，经静盘Ⅰ上含有织构表面V时产生局部动压效应，且速度越高，其动压效应越明显，同时凹坑尺寸沿径向逐渐变小的特点使得径向运动受阻，缓慢流出降至环境压力，在静盘Ⅰ与动盘Ⅱ间形成高压液体润滑油膜。
本发明相比现有技术所产生的有益效果：静盘Ⅰ上含有的织构表面V能够产生局部动压效应，同时凹坑尺寸沿径向逐渐变小的特点可以实现端面锁油润滑，还可以补偿热弹变形，进一步防止端面泄漏加剧，从而抵抗油膜变形失效，实现有效提高承载力，增强轴承运行稳定性与可靠性。
附图说明
图1是本发明提供的有序渐变织构液体静压推力轴承结构示意图。
图2是本发明提供的有序渐变织构参数示意图。
图3是本发明提供的有序渐变织构凹坑形状图。
图4是本发明提供的有序渐变织构液体静压推力轴承的油腔形状图。
具体实施方式
本发明提供一种考虑热流固耦合含有渐变织构的液体静压推力轴承，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以及参照附图对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供一种考虑热流固耦合含有渐变织构的液体静压推力轴承，如图1-2所示，它主要推力轴承静盘Ⅰ、动盘Ⅱ、进油口Ⅲ、油腔IV、以及静盘端面表面织构V。在液体静压推力轴承静盘本体Ⅰ端面封油处设计有序渐变尺寸的表面织构V，所述变尺寸织构由毫米级的多组凹坑VI组成。
所述织构呈周期性均布规律。
所述织构尺寸沿径向方向向外逐渐变小。
所述有序渐变织构单一凹坑VI深度之间；织构单一凹坑VI径向间距之间；任意两列织构夹角之间；凹坑VI比例因子之间。
具体参数符号对照如表1所示。
表1参数符号对照表
。
参照图3，本实施例中，有序渐变织构单一凹坑VI可采用椭圆形1、矩形2、球形3、菱形4、三角形5，作为一种优选，织构凹坑VI采用球形3结构。
参照图4，本实施例中，油腔形式可为扇形6、环形7、圆形8、椭圆形9以及矩形10，作为一种优选，油腔Ⅱ设计为扇形3油腔形式。
参照图1，轴承在启动时，高压润滑油从静盘Ⅰ进油口Ⅲ通入压力润滑油进入油腔IV，再经静盘Ⅰ上含有织构表面V的封油边与动盘Ⅱ的间隙流出，降低环境压力，在静盘Ⅰ与动盘Ⅱ间形成高压液体润滑油膜。在高速重载工况下，油膜润滑油被动盘Ⅱ带动旋转，经静盘Ⅰ上含有织构表面V时产生局部动压效应，且速度越高，其动压效应越明显，同时凹坑尺寸沿径向逐渐变小的特点使得径向运动受阻，缓慢流出降至环境压力，在静盘Ⅰ与动盘Ⅱ间形成高压液体润滑油膜。静盘Ⅰ上含有的织构表面V能够产生局部动压效应，同时凹坑尺寸沿径向逐渐变小的特点可以实现端面锁油润滑，还可以补偿热弹变形，进一步防止端面泄漏加剧，从而抵抗油膜变形失效，实现有效提高承载力，增强轴承运行稳定性与可靠性。
本说明书实施例所述的内容仅仅是对发明构思的实现形式的列举，本发明的保护范围的不应当被视为仅限于实施例所陈述的具体形式，本发明的保护范围也及于本领域技术人员根据本发明构思所能够想到的等同技术手段。

Claims (3)

1.一种考虑热流固耦合含有渐变织构的液体静压推力轴承，包括推力轴承静盘、动盘、进油口、油腔、以及静盘端面织构；其特征在于：在液体静压推力轴承静盘端面封油边处设计有序渐变尺寸的表面织构，所述变尺寸织构由毫米级的多组凹坑组成，所述织构呈周期性均布规律，所述渐变尺寸沿径向逐渐变小。
2.根据权利要求1所述的有序渐变织构，其特征在于：所述变尺寸织构单一凹坑可采用椭圆形、矩形、球形、菱形、三角形。
3.根据权利要求1所述的有序渐变织构，其特征在于：所述变尺寸织构单一凹坑深度之间；织构单一凹坑径向间距之间；任意两列织构夹角之间；凹坑比例因子之间。
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