[發(fā)明專利]一種超重載水潤滑滑動(dòng)推力軸承及其制造方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011470337.0
• 申請日: 2020-12-14
• 公開（公告）號(hào): CN112727919A
• 公開（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 梁興鑫;劉正林
• 申請（專利權(quán)）人: 武漢理工大學(xué)
• 主分類號(hào): F16C27/02
• 分類號(hào): F16C27/02;F16C27/08;F16C33/04;F16N15/04;B23P15/00;F03B11/06
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 周舒蒙

本發(fā)明公開了一種超重載水潤滑滑動(dòng)推力軸承及其制造方法，該制造方法包括：制備硬質(zhì)合金基底；金剛石微粉燒結(jié)在硬質(zhì)合金基底上形成聚晶金剛石層，二者構(gòu)成雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)；金剛石層表面拋光處理；在雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)上切割推力環(huán)和推力瓦環(huán)，雙層復(fù)合結(jié)構(gòu)的硬質(zhì)合金基底構(gòu)成第一基底層和第二基底層，燒結(jié)形成的聚晶金剛石層構(gòu)成第一工作層和第二工作層；在推力瓦環(huán)上切割水槽，形成推力瓦；在第一基底層和/或第二基底層的外側(cè)面增設(shè)有緩沖墊。本發(fā)明的有益效果為：推力瓦在整塊聚晶金剛石復(fù)合結(jié)構(gòu)上切割水槽后形成，各推力瓦高度差小，平面度精度高；推力瓦不存在焊接過程，不會(huì)產(chǎn)生高溫高壓，有效避免了金剛石石墨化的風(fēng)險(xiǎn)；同時(shí)整塊切割的水潤滑滑動(dòng)推力軸承具有超高承載能力和耐磨損性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種推力軸承，具體涉及一種超重載水潤滑滑動(dòng)推力軸承及其制造方法。

背景技術(shù)

當(dāng)前，在船舶水下推進(jìn)領(lǐng)域或潮汐能發(fā)電領(lǐng)域，水潤滑推力軸承的承載性能和使用壽命已成為限制這些裝備功率提升和大規(guī)模應(yīng)用的瓶頸技術(shù)。一方面，水的粘度低導(dǎo)致水潤滑軸承的承載能力弱，其承載面積遠(yuǎn)大于具有相同承載能力的油潤滑軸承，軸承承載面積的增大意味著推進(jìn)器或潮汐能發(fā)電機(jī)動(dòng)力元件的過流面積減小，水動(dòng)力性能下降；另一方面，當(dāng)前水潤滑軸承普遍采用橡膠、高分子聚合物、尼龍、層壓板等材料，在泥沙水環(huán)境下，這些材料很快會(huì)因磨損而失效。因此，開發(fā)具有高承載能力和耐磨性的水潤滑軸承，是解決上述問題的關(guān)鍵。

聚晶金剛石材料因具有超高的硬度、耐磨性和較好的導(dǎo)熱系數(shù)，適用于開發(fā)具有超高承載能力的水潤滑推力軸承。目前，已經(jīng)授權(quán)、公開的采用聚晶金剛石材料研制的滑動(dòng)推力軸承相關(guān)中國專利包括《金剛石滑動(dòng)推力軸承》（申請?zhí)枺?014202443508，公告號(hào)：CN203835953U）；外國專利包括《BEARING ASSEMBLIES, AND BEARING APPARATUSES ANDMOTOR ASSEMBLIES USING SAME》(US20120255789A1)；《BEARING ELEMENTS,BEARINGASSEMBLIES, AND RELATED METHODS》(US20130182980A1)；《METHODS OF OPERATING ABEARING APPARATUS INCLUDING TILTING PADS》(US20140355914A1)；《TILTING PADBEARING ASSEMBLIES, AND BEARING APPARATUSES AND METHODS OF USING THE SAME》(US20200347877A1)等。然而，以上這些滑動(dòng)推力軸承的推力環(huán)或者推力瓦環(huán)上的推力瓦由數(shù)個(gè)聚晶金剛石復(fù)合片焊接在支撐環(huán)上形成的，由于每個(gè)聚晶金剛石復(fù)合片的尺寸一致性無法保證，導(dǎo)致推力環(huán)或推力瓦環(huán)工作面的平面度公差大，通常各金剛石復(fù)合片工作面的高度差大于10 μm；且當(dāng)各復(fù)合片受熱不均時(shí)，其熱膨脹量不一致，高度差會(huì)進(jìn)一步增大，致使推力環(huán)相對推力瓦環(huán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，兩者表面的部分聚晶金剛石復(fù)合片之間會(huì)產(chǎn)生磕碰或卡阻，誘發(fā)結(jié)構(gòu)振動(dòng)、異常摩擦噪聲甚至機(jī)械故障，使設(shè)備的可靠性、靜音性能下降，尤其是對摩擦振動(dòng)和噪音要求較高的場合，無法使用這種采用聚晶金剛石復(fù)合片焊接成的推力軸承。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種超重載水潤滑滑動(dòng)推力軸承及其制造方法，解決現(xiàn)有推力軸承機(jī)構(gòu)中由于推力瓦一致性差、推力瓦的高度差大影響軸承性能的問題。

本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：一種超重載水潤滑滑動(dòng)推力軸承，包括同軸布置的推力環(huán)和推力瓦環(huán)，所述推力環(huán)與旋轉(zhuǎn)軸相連，隨旋轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動(dòng)；所述推力環(huán)包括粘結(jié)于一體的第一基底層和第一工作層，第一基底層和第一工作層均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)；所述推力瓦環(huán)與固定基座相連，推力瓦環(huán)包括第二基底層和第二工作層，第二基底層和第二工作層均為圓環(huán)結(jié)構(gòu)，第二工作層與第一工作層正對；第二工作層的外表面軸向均勻間隔開設(shè)有若干用于冷卻水流過的水槽，水槽連通第二工作層的內(nèi)圈和外圈；相鄰兩個(gè)水槽之間的凸起部分為推力瓦，推力瓦工作面表面與第一工作層工作面配對形成摩擦副，用于承載軸向力。

按上述方案，所述第一基底層和第二基底層均采用硬質(zhì)合金制作，第一工作層和第二工作層均采用聚晶金剛石制作。