[发明专利]有支臂上瓦块的轴承及其制造方法

说明书

本申请为本申请人已提交之待批准国际专利申请第PCT/US88/01841号，及其相应美国专利申请第07/283，529号之部分延续申请，请求根据美国法典35号，第120条享受权益，该07/283，529申请曾请求根据已弃权之1987年5月29日呈交美国专利申请第07/055，340号享受权益。

本发明与流体动压轴承有关。这种轴承由静止的轴承瓦块利用诸如油，空气或水之类的加压流体支承一个诸如轴之类的旋转物体。流动动压轴承利用的原理，是当旋转物体旋转时，不是在流体的顶层上滑动。相反，与旋转物体接触的流体粘附着旋转物体，而旋转动作伴随有沿流体膜全部高度的流体颗粒之间的滑动或剪切。因此，假如已知旋转物体及接触层流体的速度，则可知流体厚度中间高度上流体运动的减速率，直到与静止轴承瓦块接触的流体在瓦块上粘着而变为静止。瓦块由于支持旋转物体的受压载荷，产生与旋转物体间有一个小角度的偏斜时，流体便被吸入这楔形空间，于是流体膜产生足以承受载荷的压力。这原理被用于水轮机和船舶螺旋浆轴的推力轴承，以及传统的流体动压轴颈轴承。

这推力轴承及径向轴承或轴颈轴承的一般特点，都是（支持轴的）轴承瓦块围绕一条轴线间距放置。瓦块间距地围绕的轴线，一般与推力轴承及轴颈轴承支持的轴的纵向轴线重合。这轴承轴线可称为主轴线。

在一种理想的流体动压轴颈轴承中，流体动压楔形在轴承瓦块的全表面上横过，流体膜的厚度仅足以支持载荷，轴承主轴线及轴的轴线重合，从轴承瓦块表面前后缘附近的瓦块端漏出的流体极小，因此在轴刚开始旋转时流体膜便形成，如为推力轴承，各瓦块有相同的载荷。虽然理想的流体动压轴承还有待实现，但据称已设计出基本可取得上述目的的轴承，可取得最佳化的流体动压楔形。

流体动压轴承有时称为活动瓦块轴承，本发明涉及这种轴承及其制造方法。这种轴承的一般安装方法为使其可以活动，使相对活动的部件间形成润滑剂的楔形膜。由于流体过多会造成不利的摩擦和功率损失，流体厚度最好仅是足以支持最大载荷。楔形形成最佳化时可做到这点。大体而言，瓦块的动作为围绕瓦块表面上的一个中点作旋转或摆动，轴承的摩擦倾向将楔形开放。楔形形成最佳化时，在瓦块的全部表面上横过。此外楔形应在尽可能低的转速下形成，理想情况是在轴开始旋转时。

在已知的径向瓦块型轴承中，过去认为在轴承和受支承的旋转物体之间，必须形成精确确定的间隙，使轴承瓦块适当偏折，形成流体动压的楔形。在制造气体润滑轴承时，严的公差要求特别费事。气体润滑轴承的另一问题，是流体膜在高速时破坏。这些问题限制了气体润滑流体动压轴承的使用。

颁发特伦普勒（Trumpler）的美国专利第3，107，955号揭示了一种轴承的举例，有在横梁上安装的轴承瓦块，移动时有一个围绕瓦块表面前侧上一个中点的旋转或摆动动作。这种轴承与先有领域中的许多轴承相似，仅以瓦块的二维偏移的模式作基础。因此不能取得最佳楔形。

在颁发霍尔（Hall）的美国专利第2，137，487号中，揭示一种流体动压活动瓦块轴承，因瓦块沿球形表面滑动，形成流体动压的楔形。在许多情况下，瓦块粘滞，不能形成相应的楔形。在颁发格林（Greene）的美国专利第3，930，691号中，用弹性体促使摆动，而弹性体易受污染并变质。

在颁发埃起翁（Etsion）的美国专利第4，099，799号中，揭示一种非单体悬臂安装的弹性瓦块气体轴承。揭示的轴承使用一种安装在矩形悬臂梁上的瓦块，产生瓦块表面和旋转轴间的润滑楔形。揭示了推力轴承，和径向或轴颈轴承。

在颁发爰德（Ide）的美国专利4，496，251号中揭示了一种瓦块，随腹板式的连接件偏移，从而在相对活动的部件之间形成润滑剂的楔形薄膜。

美国专利第4，515，486号揭示的流体动压推力及轴颈轴承有若干轴承瓦块，各有一个表面件和一个支承件，用一种弹性体材料分离或接合。

美国专利第4，526，482号揭示的流体动压轴承，目的主要为进行有润滑的运转，就是轴承的设计为在流体中工作。流体动压轴承中形成载荷承受表面的中心部分，比轴承的其余部分有较大的柔性，从而在载荷下偏折，形成承受高载荷的加压流体穴。