[實用新型]柵格柱式推力軸承支撐結構

有效

• 申請號: 201220282067.5
• 申請日: 2012-06-15
• 公開（公告）號: CN203189513U
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 陳志祥;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: F16C17/06
• 分類號: F16C17/06;F16C33/10
• 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

　　本實用新型專利涉及一種動壓潤滑滑動推力軸承支撐結構，可用于各類分塊式推力軸承結構中。

背景技術

　　動壓潤滑滑動推力軸承是大型旋轉機械設備中至關重要的部件，在水力機械、汽輪機、球磨機等設備中均有應用，用來承載轉動部件的軸向載荷。目前在大型推力軸承中，常采用分塊可傾瓦結構，這種結構由推力瓦、支撐結構組成，其中，支撐結構能滿足推力瓦的負載需要，同時可允許推力瓦通過空間傾斜的方式調整姿態以達到最佳的潤滑油膜形狀。

　　動壓潤滑滑動推力軸承的運行機理是依靠推力鏡板與推力瓦之間形成動壓楔形油膜，該油膜具備軸向承載能力，從而實現承載。所以在設計推力軸承時，需要考慮其能夠滿足形成楔形油膜的前提條件。動壓潤滑推力軸承性能設計涉及熱彈流潤滑理論，特性分析比較負載。一方面要考慮潤滑油膜非等壓、非等厚、非等溫等特點，另一方面在潤滑油膜的上述非均勻分布特性的作用下，推力瓦和推力鏡板將會出現非均勻熱彈變形，兩者結果間存在相互耦合作用。最終要求推力軸承潤滑油膜的最小厚度大于推力瓦面與鏡板面表面粗糙度之和，以免引起干摩擦，最終造成燒瓦事故。

　　鑒于以上推力軸承油膜潤滑特性的復雜性，推力軸承的支撐方式非常考究。對于分塊可傾式推力軸承，它至少需要具備以下的特性：

　　ａ、可以支撐推力軸承的負荷；

　　ｂ、利用球面支撐、非等剛度支撐面來實現推力瓦的可傾性。

　　推力軸承傳統的支撐結構有彈性油箱支撐、彈性圓盤支撐、小彈簧簇支撐、小支柱支撐等方式，他們都具有可以使推力軸承整體結構傾斜的功能，整體支撐中心位于推力軸瓦偏心位置上等特點。

實用新型內容

　　本實用新型要解決的是利用非均勻截面積和非均勻布置的柵柱來支撐推力瓦，使推力瓦的熱彈變形符合最佳潤滑油膜形狀要求。

為了實現上述目的，本實用新型采用如下技術方案：

柵柱式推力軸承支撐塊結構，其是在支撐塊上設有非均勻截面積和非均勻布置的陣列柵柱，支撐塊的內外徑、各個柵柱的內外徑、各個柵柱的周向跨度、柵柱間的間隙跨度、支撐塊的總高度、柵柱的高度是本構方程求解得到的油膜特性結果結合固體剛度矩陣推算得到。

　　本結構可利用單塊鋼坯機加工得到成品，這樣避免了傳統支撐結構存在，可以適當降低加工精度，削減加工成本。

　　由柵柱式推力軸承支撐塊結構實現支撐的推力軸承的動壓潤滑特性可根據以下的方程組求解。

　　動壓潤滑滑動推力軸承潤滑油膜的壓力分布滿足如下雷諾方程：

　　　　　　　　(1)

式(1)中，，，，ｒ為推力軸瓦的徑向尺寸，?為推力軸瓦的周向角度，為旋轉部件的角速度，ρ為潤滑油密度，ｈ為油膜厚度，ｚ為軸向矢量，為潤滑油粘度，P為承載面壓。

　　動壓潤滑滑動推力軸承潤滑油膜的油膜厚度滿足如下公式：

??????????(2)

式(2)中，為推力軸承裝配時的油膜厚度，為推力軸瓦和鏡板的熱彈變形量。

　　動壓潤滑滑動推力軸承潤滑油膜的溫度分布滿足如下能量方程：

　　　(3)

式(3)中，ρ為潤滑油密度，為潤滑油熱傳導率，為潤滑油徑向速度，為潤滑油周向速度，ｒ為推力軸瓦的徑向尺寸，為推力軸瓦的周向角度，為潤滑油熱擴散率，為潤滑油四周側熱對流系數，P為承載面壓，T為油膜溫度，ｚ為軸向矢量。

　　推力瓦和推力鏡板的熱彈變形可以通過有限元分析軟件求解得到。

　　推力軸承的最終潤滑特性可以通過式(1),(2),(3)計算結果和推力軸瓦、鏡板熱彈變形計算結果之間的相互迭代求得。

通過以上設計，可以使推力瓦在運行過程中產生有利于最佳潤滑油膜形狀的瓦面熱彈變形，使推力軸承的潤滑特性更佳。

本實用新型的柵柱式推力軸承支撐塊結構是利用非均勻截面積的支撐柱具備非均勻剛性的特點，在推力瓦支撐面壓小的區域布置小面積支撐柱，在推力瓦支撐面壓大的區域布置大截面支撐柱，同時兼顧推力瓦周向進口側和內外徑側支撐剛度較小的要求，以利于形成楔形油膜。這樣就等效的實現了推力瓦的可傾性。柵柱的高度根據剛度的要求計算得到。

附圖說明

圖１　傳統的采用小支柱簇支撐的推力軸承結構；

圖2?是本實用新型所述的柵柱式支撐塊結構示意圖；

圖3柵柱式支撐塊模型圖；

圖4　下油膜壓力分布；

圖5　油膜厚度分布特性；

圖6　油膜溫度分布特性；

圖7　推力瓦熱彈變形特性；

圖8　推力鏡板熱彈變形特性。