[發明專利]一種推力軸承

在審

• 申請號: 201710086922.2
• 申請日: 2017-02-17
• 公開（公告）號: CN106763237A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發明（設計）人: 郭遠軍
• 申請（專利權）人: 郭遠軍
• 主分類號: F16C37/00
• 分類號: F16C37/00;F16C35/02;F03B11/06
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技術領域

本發明涉及軸承裝置領域，尤其涉及及發電機或電動機推力軸承。

背景技術

軸承是當代機械設備中一種重要零部件。它的主要功能是支撐機械旋轉體，降低其運動過程中的摩擦系數，并保證其回轉精度。按運動元件摩擦性質的不同，軸承可分為滾動軸承和滑動軸承兩大類。

滾動軸承一般由內圈、外圈、滾動體和保持架四部分組成，內圈的作用是與軸相配合并與軸一起旋轉；外圈作用是與軸承座相配合，起支撐作用；滾動體是借助于保持架均勻的將滾動體分布在內圈和外圈之間，其形狀大小和數量直接影響著滾動軸承的使用性能和壽命；保持架能使滾動體均勻分布，防止滾動體脫落，引導滾動體旋轉起潤滑作用。

滑動軸承，是在滑動摩擦下工作的軸承，其軸承支承的軸部分稱為軸頸，與軸頸相配的零件稱為軸瓦。滑動軸承具有工作平穩、可靠、無噪聲的優點，但由于摩擦較大，其軸頸與軸瓦之間通過潤滑油分開而不發生直接接觸。在液體潤滑條件下，可以大大減小摩擦損失和表面磨損，同時，油膜還具有一定的吸振能力。另外，為了改善軸瓦表面的摩擦性質而在其內表面上澆鑄的減摩材料層稱為軸承襯。軸瓦和軸承襯的材料統稱為滑動軸承材料。滑動軸承應用場合一般在低速重載工況條件下，或者是維護保養及加注潤滑油困難的運轉部位。

軸承是用于支撐發電機、電動機、轉輪、飛輪等的必不可少的部件，在用于大型發電機時，如水輪發電機，由于水輪發電機軸承所承接的徑向力和軸向力非常大，其摩擦產熱也非常大，需要特定的冷卻結構對其摩擦面進行降熱。

現有水輪發電機采用的推力軸承，如圖1所示，包括軸承座a1、軸承蓋a2、推力瓦a3、油泵a4、第一油腔a5、第二油腔a6和冷卻器a7；所述軸承蓋a2蓋合在軸承座a1上，所述推力瓦a3通過螺栓固定在軸承座a1上；所述第一油腔a5為軸承蓋a2與軸承座a1蓋合形成的密封腔；所述第二油腔a6位于第一油腔a5下方，所述第二油腔a6的上腔壁設有進油道a61和出油道a62，所述第二油腔a6通過進油道a61連通第一油腔a5，所述第二油腔a6內安裝冷卻器a7，所述第二油腔a6的冷卻油通過出油道a62由油泵a5導入到推力瓦a3與軸承座a1的間隙內，冷卻油流經推力摩擦面，從推力瓦a3外徑側排出到第一油腔a5。

現有水輪發電機軸承中常用的冷卻器a7，如圖2所示，包括冷卻銅管a71、邊環流道隔板a72和中心流道隔板a73，冷卻銅管a71貫穿邊環流道隔板a72和中心流道隔板a73；如圖3所示，所述邊環流道隔板a72的環邊與第二油腔a6的腔壁之間為用于流過冷卻油的邊環流道a74，如圖4所示，中心流道隔板a73的中心為用于流過冷卻油的中心流道a75。

上述現有技術中采用的軸承冷卻器結構，存在如下不足：

冷卻油只在第二油腔a6上半部流通，第二油腔a6下半部的冷卻油滯留，導致冷卻器a7與冷卻油的熱交換效率偏低，冷卻油的循環油溫偏高。

目前水電站均采用上述現有的軸承冷卻器結構，在水輪發電機推力軸承運行三小時后，推力瓦a3溫度普遍在57℃以上，油溫在53℃以上。

由于現有的冷卻油主要采用46號汽輪機油或32號汽輪機油，46號汽輪機油在40℃下的運動粘黏度為45.8，其較佳運行溫度范圍為44-46℃；32號汽輪機油在40℃下的運動粘黏度為32，其較佳運行溫度范圍為38-40℃；現有的冷卻油運行過程中需控制在65℃以下，當冷卻油溫度過高，粘黏度變小，會導致潤滑不良，摩擦系數變大，摩擦產熱加劇，油溫迅速升高，且油溫居高不下，加劇滑動摩擦面的磨損；現有軸承采用此冷卻結構，為了防止油溫過高造成磨瓦，需對軸承中油溫進行監控，當溫度偏高時，需增大需加大冷卻體的進水流量，當溫度過高時，進行報警，并停止運行。

由于現有的水輪發電機軸承普遍存在熱交換效率偏低的問題，發電機容易出現報警停機，該問題不僅影響電站的輸出效能和經濟效益，且電站的停機和啟動過程對電站其它設備的使用壽命影響較大。

存在的上述問題的原因主要是：由于冷卻油的密度和粘黏度受到油溫變化的影響較大，冷卻油溫越高，密度和粘黏度越小，冷卻油經冷卻銅管a71冷卻降溫后，其降溫量較大的冷卻油下沉，且流速變小，其降溫量較小的冷卻油上浮，導致第二油腔a6的下部區降溫量較大的冷卻油滯留，而上部區的降溫量較小的冷卻油流速變快，并從出油道a62流出，導致出油道a62流出的冷卻油處于高溫狀態。