[發明專利]用氣液兩相流體冷卻潤滑的滑動軸承

有效

• 申請號: 200910072175.2
• 申請日: 2009-06-03
• 公開（公告）號: CN101571163A
• 公開（公告）日: 2009-11-04
• 發明（設計）人: 王進禮;蔡林;張永銳;李立全;譚智勇;張劍平;鄭洪濤;弓海霞;李慶波;李金明
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工程大學
• 主分類號: F16C35/02
• 分類號: F16C35/02;F16C33/10;F16C37/00
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(一)技術領域

本發明涉及的是一種滑動軸承。

(二)背景技術

衡量滑動軸承的性能指標包括軸承承載力和軸承溫升值。對于傳統的滑動軸承在收斂段形成動壓油膜，對軸承起到承載作用，在擴張段產生空穴現象，壓力接近空穴壓力。如果把工作的軸承看做一個熱力系統，在系統內由摩擦力做功而產生熱量主要由滑油的流動和軸瓦與外界的熱傳導來向外界傳遞。滑油帶入的熱量+系統摩擦生成的熱量＝滑油帶出的熱量+軸瓦向外界輻射的熱量。

因此傳統滑動軸承中，對軸承的冷卻主要靠潤滑油的流動來完成，隨著載荷、轉速的提高，軸瓦最高溫度值會隨之提高，當最高溫度超過一定范圍后，會出現黏著、“燒瓦”現象。

氣液兩相流體潤滑技術已經成功應用于滾動軸承、齒輪傳動、導軌等。氣液兩相流體潤滑的優勢是換熱效率高，可靠性高，經濟性明顯。在滾動軸承中，發熱區域為滾珠與內外圈接觸的點，其它空間為非發熱區，而這些非發熱區為空氣的對流換熱提供了足夠的空間，但是在傳統的滑動軸承結構中，軸承承載區和非承載區的空間狹小阻礙冷卻氣體的流動，使得軸承換熱效率低，甚至低于傳統的油潤滑換熱。因此，氣液兩相流體潤滑應用于傳統的滑動軸承未能實現。

(三)發明內容

本發明的目的在于提供一種換熱能力高，可以大大減少軸承的溫升值的用氣液兩相流體冷卻潤滑的滑動軸承。

本發明的目的是這樣實現的：

它包括上軸承座、下軸承座，分別安裝在上軸承座與下軸承座內的上軸瓦、下軸瓦，上軸承座上開有主潤滑油進口，主潤滑油進口處安裝有主潤滑噴嘴，上軸瓦上開有主潤滑油出口，上軸承座上開有主冷卻氣體進口，主冷卻氣體進口處安裝有主冷卻噴嘴，上軸瓦上開有主冷卻氣體出口，上軸瓦內壁開有冷卻氣體流道槽。

本發明還可以包括：

1、所述的主冷卻氣體出口為矩形，所述的冷卻氣體流道槽是由上軸瓦上的主冷卻氣體出口的矩形開始至上軸瓦末端的冷卻區域、沿圓周向是漸開線形式、沿軸線開通的槽。

2、所述的主冷卻氣體出口為矩形，所述的冷卻氣體流道槽是由上軸瓦上的主冷卻氣體出口的矩形開始至上軸瓦末端的冷卻區域、沿軸線開通的人字形的槽。

3、所述的人字形的槽有1-3組。

本發明中的主潤滑噴嘴：提供軸承承載所需的潤滑油氣；上瓦座：與下瓦座配合，上面有噴嘴進口和冷卻空氣流道；上軸瓦：有開口和冷卻油氣出口槽，端部銑槽形式有利于保證高速空氣的流動性和冷卻性；下軸瓦：起支撐作用；下瓦坐：起到固定軸瓦和支撐作用；油氣冷卻出口：結構形式與冷卻油氣用量有關，一般空氣流量較大，其界面面積越大；油氣冷卻噴嘴：油氣兩相流流體由次噴嘴噴入軸承腔內，噴嘴噴射流型為扇形面，油氣在噴射過程中，沒有將滑油霧化，滑油由高速流動的空氣帶到主軸上，形成油膜起到補充供油的左右，同時高速空氣完成對軸承的冷卻。油氣冷卻噴嘴由軸承寬度和空氣壓力決定，當軸承寬度較小，供氣壓力較大時，可采用單噴嘴結構，當軸承較寬，供氣壓力相對較低時，可采用多噴嘴形式。

本發明基于熱力學第一定律和油膜承載理論的前提下，提出了應用油氣兩相流體進行潤滑冷卻的滑動軸承結構形式(軸瓦、噴嘴、瓦座內部結構)。

軸承采用雙噴嘴形式，一為供油噴嘴，向承載區提供軸承承載所需要的潤滑油；一為冷卻噴嘴，提供高速的油氣兩相流體，對軸承起到冷卻和補充供油的作用。潤滑油氣帶入的熱量+系統摩擦生成的熱量＝油氣端泄帶出的熱量+軸瓦向外界輻射的熱量+油氣高速流動帶走的熱量。

在相同的載荷和轉速下，油氣潤滑軸承產生的熱量和傳統軸承產生的熱量值相當，即軸承的發熱量基本不變；但是在非承載區由于高速油氣的冷卻作用，使得整個系統的換熱能力大大提高，可以大大減少軸承的溫升值。由于在冷卻噴嘴處高速的空氣中含有低速的滑油，滑油在噴入非承載區后會附著在主軸上，被高速旋轉的主軸帶入承載區，起到了補充供油的作用。

本發明解決了液體動壓滑動軸承在高速重載和低速重載工況下，軸承溫升過高，磨損加劇和“燒瓦”等問題。使得氣液兩相流體潤滑的滑動軸承比傳統的油潤滑軸承適合更廣的工況；由于氣液兩相流體潤滑軸承時，使軸承內腔產生正壓，對軸承起到密封作用，在高溫、有污染和腐蝕的工作環境中，氣液兩相流體潤滑的滑動軸承比傳統的油潤滑滑動軸承更具優勢。

(四)附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖；

圖2是上軸瓦的一種結構示意圖；

圖3是上軸瓦的另一種結構示意圖；

圖4是上軸承座的結構示意圖。

(五)具體實施方式

下面結合附圖舉例對本發明做更詳細地描述：