[發明專利]徑向滑動軸承

無效

• 申請號: 201210307032.7
• 申請日: 2012-08-27
• 公開（公告）號: CN103075425A
• 公開（公告）日: 2013-05-01
• 發明（設計）人: 方靜輝
• 申請（專利權）人: 浙江富春江水電設備股份有限公司
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06;F16C33/04
• 代理公司: 杭州賽科專利代理事務所 33230
• 代理人: 陳輝

技術領域

本發明涉及一款臥式水輪發電機組用徑向滑動軸承，尤其是應用于重型載荷和低速機組的徑向滑動軸承。?

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背景技術

徑向滑動軸承是一款動壓滑動軸承，利用主軸運行時，主軸外表面與軸瓦內表面形成的楔形油膜產生動壓力，使動壓力的合力與軸承載荷相平衡。此類軸承具有承載能力大、應用范圍廣等優點，在水輪發電機、汽輪機發電機、船舶等行業中有廣泛應用。?

徑向滑動軸承的結構型式較多，有圓柱滑動軸承、橢圓滑動軸承、固定多油楔滑動軸承、分塊可傾式滑動軸承等。?

臥式水輪發電機組轉動部件一般采用兩個徑向滑動軸承支撐結構，單軸承載荷一般在70t~150t之間、主軸線速度在3m/s～15m/s之間、設計名義面壓在2MPa左右，通常采用圓柱徑向滑動軸承和橢圓徑向滑動軸承，該類軸承加工工藝簡單，安裝方便。但隨著臥式水輪發電機組朝著巨型容量發展，與之相應的徑向滑動軸承也朝著重型載荷和低速方向發展，軸承載荷可能會突破200t，最低安全線速度也會下降，原有圓柱式滑動軸承和橢圓軸承在該工況下，都會出現承載區域大幅度減小、油膜峰值壓力急劇增大、油膜最小厚度減小等現象，嚴重危險機組的安全運行。?

業內對于此類巨型機組的徑向滑動軸承，目前常采用分塊可傾瓦結構滑動軸承，但該類軸承的裝配精度要求高，設計難度也大。另外，業內也嘗試采用塑料瓦徑向滑動軸承，但是由于塑料瓦加工工藝的復雜性，對于大尺寸軸承，制造難度相當高。因此，非常有必要去尋找一種新的徑向滑動軸承結構，其制造、裝配難度比以上兩種結構低，又能保證軸承在重載、低速下長期安全運行。?

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發明內容

為了克服原有圓柱滑動軸承承載區域小、油膜峰值壓力大等缺點及分塊可傾式導軸承安裝難度高等困難，本發明設計了一款可以大幅度增大滑動軸承承載區域、減小峰值壓力、增大油膜厚度、降低最小臨界安全轉速又能方便安裝的新型徑向滑動軸承。?

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：原有圓柱徑向滑動軸承和橢圓軸承的承載油膜是一條連續的楔形油膜，橢圓滑動軸承油膜厚度的表達公式為：?　　　（１）?

式中ｃ為軸瓦內徑與主軸半徑之差、ｅ為主軸靜平衡時的軸心偏心距、為垂線正向沿主軸轉動方向的轉角、為主軸靜平衡時的偏位角，為軸瓦圓弧與軸承中心的預置偏心距，為軸瓦圓弧圓心與軸承垂線正方向的夾角。

表征油膜壓力分布特性的是雷諾方程：　　（２）?

　　式中，為潤滑油密度，為潤滑油動力黏度，為主軸旋轉角速度，為圓周方向坐標，為軸向坐標，Ｐ為油膜動壓。

由聯合解析雷諾方程和油膜厚度方程可知，圓柱滑動軸承和橢圓軸承油膜的承載范圍集中在最小油膜厚度處周圍，楔形油膜進油處由于油膜厚度大，承載能力很小。另一方面，楔形油膜是產生動壓潤滑的必要條件，在油膜最小厚度處沿主軸轉動方向下游側，油膜形狀出現反楔形，失去了承載能力，因此，此處的承載能力亦很小。?

理想的徑向滑動軸承應具有更大的承載區域，使油膜峰值壓力下降，現根據以上理論可知，將油膜楔形處入口的厚度減小且保持楔形，就可以增大該處油膜的承載能力；同時，將油膜最小厚度處沿主軸轉動方向下游側的反楔形修正為沿主軸轉動方向的正楔形，也可以提高此處的承載能力，使原有承載區域的承載負荷下降。?

根據上述分析，結合油膜厚度公式可知，為了使第一條油膜在考慮軸承靜平衡運行時的厚度與第二、三條油膜相當，則、；第一、三條圓弧圓心應布置于軸承垂線的兩側，與軸承垂線的夾角、可以根據具體的油膜厚度要求，由油膜厚度計算公式推算。待各條圓弧的偏心距和圓心夾角確定之后，可根據幾何關系計算各條圓弧的包角。?

綜上，本發明解決上述技術問題所采用的技術方案是：徑向滑動軸承，其包括主軸、上軸瓦、下軸瓦，徑向滑動軸承下軸瓦的內壁采用三條圓弧拼接而成，三條圓弧的半徑設置為相等（也可根據實際案例設置為不等），相對于軸承中心，沿主軸旋轉方向，第一條圓弧圓心的預置偏心距大于第二、第三條圓弧，第二、第三條圓弧圓心的預置偏心距一致，可以簡化加工工藝。?

第二條圓弧的圓心位于軸承垂向上，在明確了設計要求的壓力分布特性和厚度分布特性之后，我們可以依據油膜厚度公式(1)和雷諾方程(2)推算出第一、第三段圓弧圓心與軸承中心連線與軸承垂線的夾角、，各段圓弧的夾角確定之后，可以根據厚度計算公式及油膜楔形形狀要求計算出圓弧的預置偏心距，，。這樣，在運行過程中，三條不同心圓弧形成三個連續的楔形油膜，油膜形狀接近，油膜厚度相當，可以實現多油楔承載的效果，從而降低原有橢圓、圓柱滑動軸承。?