一種帶注油腔的多層復合軸瓦滑動軸承的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發明涉及一種滑動軸承，尤其涉及一種帶注油腔的多層復合軸瓦滑動軸承，適 用于大型高速重載場合。
【背景技術】
[0002] 隨著工程機械向著高速、重載方向的飛速發展，滑動軸承用于大型的汽輪機等旋 轉機械上日趨廣泛。和滾動軸承相比，滑動軸承具有承載能力高、抗振性好、工作平穩可靠、 噪聲小、壽命長等優點，滑動軸承中形成的油膜使得滑動表面被潤滑油分開而不發生直接 接觸,可大大減少摩擦損失和表面磨損，從而增加軸承的壽命；另外,具有一定的吸振能力 的潤滑油膜有利于提高軸承運轉的穩定性和運轉精度。對高速運轉穩定性影響最直接的就 是轉子系統中滑動軸承的支承特性，即剛度特性和阻尼特性。例如：當汽輪機高速運轉時， 滑動軸承剛度阻尼較小時，易造成汽輪機轉子系統產生激烈地振動，造成汽輪機轉子的破 壞等機組事故。
[0003] 目前，一般通過以下幾種方法來改變滑動軸承的軸瓦、軸頸的結構來提升軸承的 剛度和阻尼：1、通過改變軸瓦的曲率半徑以提高軸承的剛度阻尼，但軸瓦的曲面加工不容 易實現；2、將軸頸經非圓修形形成多個油楔以提高軸承剛度阻尼作用，但這只適合軸頸固 定不轉的場合；3、通過在軸瓦外圈上開一周的油槽，由加工出不同寬度的油槽改變軸承剛 度，但加工不同寬度的油槽對于已經處于工作中的軸承不好實現；4、用螺栓把彈性墊塊連 接在軸瓦外圈上，在彈性墊塊和軸瓦中加入墊圈，從而調節軸瓦與軸頸油膜間隙以影響軸 承的剛度阻尼，但該方法同樣對于已經安裝好的軸承不方便實施。5、通過控制系統控制執 行單元螺桿的伸縮調整可傾瓦塊與軸頸之間間隙，以改變軸承的剛度阻尼大小，此方法實 現了智能化操作方便，但結構復雜，實現存在一定的困難。
[0004] 因此，目前對滑動軸承結構方面的改進，雖然能夠提高軸承的剛度和阻尼，但存在 結構復雜、加工不易和操作不便等問題。
[0005] 油膜間隙對軸承油膜剛度阻尼的影響，上海交通大學船舶海洋與建筑工程學院陸 金銘、周海港、顧衛俊用ANSYS及MATLAB軟件分析計算軸承油膜對推進軸系動態校中的影 響，得到軸承間隙增大，油膜剛度減小的結論(參見：陸金銘，周海港，顧衛俊.船舶軸系動 態校中軸承油膜的影響計算.船舶工程，2009 (9) :69-72);東北電力大學張艾萍、王德、李 守海通過理論分析得到當外載增加時，軸瓦與軸頸的間隙減小，油膜厚度變薄，油膜剛度變 大，機組振動幅值減小的結論(參見；張艾萍，王德，李守海.汽輪機組振動幅值與軸承載荷 及油膜剛度之間的關系.汽輪機技術，2002(4) :257-258);因此合理選擇油膜間隙對改善 軸承的性能有著重要意義。

【發明內容】

[0006] 本發明的目的是為克服現有技術存在的問題，提出一種結構簡單、易加工實現、操 作簡單的帶注油腔的多層復合軸瓦軸承，通過注油腔注入高壓油促使油膜厚度變薄即可實 現軸承剛度阻尼的改變。
[0007] 本發明采用的技術方案是：本發明包括軸瓦、軸頸及軸承座，軸承座有上軸承座和 連接在上軸承座下方的下軸承座組成，軸承座中間的空腔中設軸瓦和軸頸，軸瓦與軸承座 固定連接且軸瓦有間隙地套在軸頸外，所述軸瓦是由內軸瓦與外軸瓦組成的復合軸瓦，在 內軸瓦的下端外壁上開有弧形凹槽狀的注油腔，注油腔與內軸瓦內壁之間形成內軸瓦薄壁 部分；外軸瓦同軸緊密套在內軸瓦外，外軸瓦和內軸瓦固定連接為一體，內軸瓦的內壁與軸 頸之間的間隙形成楔形腔；在內軸瓦上開有與注油腔相連通的注油孔，注油孔向注油腔內 注入的是高壓油；在上軸承座以及復合軸瓦上開有進油孔，進油孔連通楔形腔，從進油孔注 入的是普通壓力的潤滑油。
[0008] 進一步地，注油腔8的徑向截面是弧型且關于內軸瓦徑向截面上的垂直中心線左 右對稱，注油腔的弧長占內軸瓦周長的八分之一；內軸瓦薄壁部分的徑向壁厚是內軸瓦徑 向壁厚的八分之一。
[0009] 潤滑油注入后，當軸頸旋轉時，潤滑油產生的油膜力不能使內軸瓦薄壁部分發生 塑性變形；當軸頸受到外載荷大時，通過注油孔注入高壓油至注油腔中，高壓油所產生的壓 力使內軸瓦薄壁部分發生塑形變形。
[0010] 本發明具有的有益效果是： 1、本發明通過在復合軸瓦內軸瓦上開注油腔，在注油腔中加入高壓油可使復合軸瓦內 軸瓦發生一定的彈性變形量，彈性變形量的存在可以促使油膜厚度變薄，可以改變軸承間 隙大小，間接影響了阻尼剛度，提高油膜阻尼剛度大小，也即改變了轉子的臨界轉速，而提 高轉子的臨界轉速，能規避轉子跨越臨界轉速，旋轉機械工作的穩定性得到保證。
[0011] 2、本發明能根據根據大型重載中的轉子實際工況來調節滑動軸承油膜力大小實 現轉子平穩運轉。
[0012] 3、本發明由內軸瓦與外軸瓦組合成的這種復合軸瓦由于不是內型腔，而是通過外 軸瓦實現對注油腔的密封效果，所以外軸瓦對注油腔起到了密封防止潤滑油的泄露，同時 這種結構能夠避免內型腔的加工，降低了軸瓦結構的加工難度，軸瓦結構簡單。
[0013] 4、本發明中楔形腔形成的油膜使得滑動表面被潤滑油分開而不發生直接接觸，則 可以大大減少摩擦損失和表面磨損從而增加軸承的壽命；另外，具有一定的吸振能力的潤 滑油膜有利于提高軸承運轉的穩定性和運轉精度。
[0014] 5、在圓瓦滑動軸承中，軸瓦的偏心率大小通常是由軸頸的受力決定的，而滑動軸 承用在重載場合較多，當外載很大時，本發明可以通過調整軸瓦位置直接達到改變油膜力 大小，進一步增大軸瓦的承載能力。
【附圖說明】
[0015] 下面結合附圖和【具體實施方式】對本發明作進一步詳細說明： 圖1為本發明所述一種帶注油腔的多層復合軸瓦滑動軸承的主視剖視圖； 圖2為圖1的俯視圖； 圖3為圖1中復合軸瓦的結構圖； 圖4為圖3中內軸瓦結構局部受力變形放大圖；其中，圖4 (a)為內軸瓦局部受力放 大示意圖；圖4 (b)為內軸瓦受力變形放大示意圖； 圖5為本發明中注油腔壓力與軸承承載力關系圖； 圖6為本發明中注油腔壓力與油膜剛度關系圖； 圖7為本發明中注油腔壓力與油膜阻尼關系圖。
[0016] 圖中1.油孔；2-1.上軸承座；2-2.下軸承座；3.外軸瓦；4.內軸瓦；5.軸頸； 6.楔形腔；7.注油孔；8.注油腔；9.螺栓孔；10.底座槽；11.螺栓孔；12.銷軸；13.內軸 瓦薄壁部分。
【具體實施方式】
[0017] 參見圖1和圖2所示，本發明包括三部分：帶注油腔的復合軸瓦、高速旋轉的軸頸 5以及起固定作用的軸承座。其中，軸承座有上軸承座2-1和連接在上軸承座2-1下方的 下軸承座2-2組成，上軸承座2-1和下軸承座2-2上下對合并固定連接在一起組成軸承座。 固定時，在上軸承座2-1和下軸承座2-2均開有4個螺栓孔9,螺栓孔9均為通孔，用螺栓 通過螺栓孔9把上軸承座2-1和下軸承座2-2固定連接在一起。在軸承座的底座上開有4 個螺栓孔11，用于固定整個軸承，把軸承受的沖擊轉移至底座上。在軸承座的底座底部有 兩對稱分布的底座槽10,螺栓孔9經過底座槽10,與底座槽10相通，底座槽10便于上軸承 座2-1和下軸承座2-2通過螺栓的連接，其次當軸承受到沖擊載荷時，底座槽10部分的剛 度遠遠小于未帶底座槽的剛度，此時底座槽10的各個側面產生撓曲、壓縮和拉伸變形，起 到了阻尼作用，從而有效緩沖軸承沖擊載荷的作用。
[0018] 在軸承座中間的空腔中安裝復合軸瓦和