[发明专利]轴颈轴承的旋转轴支承结构和该轴承的组装方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种直接润滑型可倾轴瓦式轴颈轴承的旋转轴支承结构，譬如位于蒸汽轮机、气轮机和发电机这样的大型旋转机器中，并特别地涉及一种旋转轴支承结构，通过该结构可以实现在上轴承轴瓦的支承表面上形成高压油膜。

背景技术

具有可倾轴瓦的自对准轴颈轴承已经被用作大尺寸旋转机器的轴颈轴承。

本发明的申请人设计的一种具有可倾轴瓦的轴颈轴承在专利文献(日本特开专利申请No.5-332355)中公开。如在专利文献1中所公开的，每一个可倾轴瓦由球形枢轴和可调整衬里所支承，可调整衬里被接收在可倾轴瓦背侧面中限定的凹部和轴承壳体内侧面中限定的凹部中，使得轴瓦可以绕平行于旋转轴的轴线摆动(可圆周摆动)和绕垂直于旋转轴轴向的方向摆动(可轴向摆动)。

由于轴瓦可以根据轴颈的运动而圆周摆动和轴向摆动，可倾轴瓦式轴颈轴承具有自对准动能。

由此其可以稳定地支承轴颈并且优选地适用于高速旋转机器。

球形枢轴被接收在可倾轴瓦中的凹部和轴承壳体中的凹部中，从而它用作可倾轴瓦的止动器，即防止可倾轴瓦被轴颈的旋转圆周地拽动。

存在两种类型的可倾轴瓦式轴颈轴承，即油浴润滑型(oil flooded  lubrication type)和直接润滑型。在油浴润滑型中，可倾轴瓦的两个轴向端部侧都被密封，从而在可倾轴瓦和相邻可倾轴瓦之间的间隙被润滑油所充满。使用该类型，机械效率由于侧面密封的摩擦损失和可倾轴瓦之间间隙中的油的搅动损失而降低。

将参考从专利文献1中引用的图8来说明机械效率降低的出现。图8是示出了在机械损失和油浴型轴颈轴承中的轴颈旋转速度之间关系的图。在图中，总机械损失与旋转速度的平方几乎成比例。它包括在施加有轴承负荷的下部轴瓦的支承表面和轴颈表面之间的摩擦损失X，没有施加轴承负荷的上部轴瓦的支承表面和轴颈外圆周之间的摩擦损失Y，以及机械损失Z，该机械损失Z为由于侧面密封导致的摩擦损失和轴瓦之间的间隙中的由于轴颈旋转的搅拌导致的油搅动损失之和。

直接润滑型可倾轴瓦径向轴承曾被提出用以消除机械损失Z。在直接润滑型中，供油喷嘴被设置在相对于轴颈旋转方向处于上游的每一个可倾轴瓦的上游侧，并且润滑油被供应到每一个可倾轴瓦的支承表面，并且侧面密封被取消。直接润滑型现在被广泛采用，因为可以消除机械损失Z。专利文献1的可倾轴瓦式轴颈轴承是直接润滑型的。

另一种类型的直接润滑型可倾轴瓦式径向轴承在专利文献2(日本特开专利申请No.2000-274432)中提出。在直接润滑型的可倾轴瓦式轴颈轴承中，存在所谓的在专利文献2的段落[0009]中所述的润滑油转移(carryover)问题。该现象是上游可倾轴瓦的被润滑油所润滑的支承表面被转移在旋转轴颈上，以被引到相邻的下游可倾轴瓦的支承表面。

由于轴颈的旋转导致的在轴颈圆周表面和可倾轴瓦的支承表面之间的缝隙(下文中称为可倾轴瓦的支承间隙)中润滑油中的剪力，润滑油在该缝隙中温度升高。在上游可倾轴瓦的支承间隙中温度升高的润滑油被转移到相邻下游可倾轴瓦的支承间隙中，从而润滑油在下游可倾轴瓦的支承间隙中温度进一步升高，这可导致可倾轴瓦的支承表面的过热和发生轴承咬死。

在专利文献2中提出了防止直接润滑型可倾轴瓦式轴颈轴承中的润滑油转移问题的装置。

在专利文献3(日本特开专利申请No.2006-112499)提出了另一装置，防止在直接润滑型可倾轴瓦式轴颈轴承中的润滑油温度过度升高。使用该装置，供油喷嘴在相对于轴颈旋转方向的可倾轴瓦上游侧端部和下游侧端部每一处设置到轴承壳体上，且冷却路径与轴瓦的支承表面圆周平行地形成在外壳中。从位于下游侧端部的供油喷嘴喷出的一部分油被引导为能被引到冷却路径中，由此从可倾轴瓦的支承表面下方冷却可倾轴瓦的支承表面，以抑制支承表面的温度升高。

如专利文献2段落[0004]所述，可倾轴瓦的支承间隙(在轴颈表面和可倾轴瓦的支承表面之间的间隙)被润滑油所填充，轴瓦被静止的轴承壳体所支承，且轴颈在填充间隙的油中高速地旋转。由此，在轴瓦的支承表面和轴颈表面之间的油中产生非常大的速度差异。由于该速度差异楔形油膜形成在轴瓦的支承表面和轴颈表面之间，且在油膜中产生油压以支承从轴颈施加到轴瓦支承表面上的负荷。