[发明专利]具有组件式结构和多偏斜性轴瓦的液力动力推力和轴颈滑动轴承

说明书

本发明涉及液力动压轴承。在这种轴承中借助压力流体例如油、空气或水，由固定的轴承支撑旋转物体例如轴。液力动压轴承具有的优点是当旋转物体运动时，其不会沿着流体顶部滑动。不是与旋转物体接触的流体紧密粘接旋转物体，而且伴随着滑动和剪切运动，这些运动发生在整个流体薄膜高度范围内的流体粒子之间。因此，如果旋转物体和相接触的流体层以已知的速度运动，流体薄膜中部高度的速度以已知的速度减小，直到与固定轴瓦接触处，粘接到轴瓦上的流体层不运动。由于旋转物体支承部分受载荷作用，使轴瓦相对于旋转元件偏斜一小角度，流体被引入楔形开口，在流体薄膜中将产生足够的压力，以便支撑载荷。这些技术已用于水轮机和轮船的驱动轴，以及常规的液力动压轴颈滑动轴承中。

推力轴承和径向或轴颈轴承的基本特征是支撑轴的轴瓦沿轴线间隔设置。间隔设置的轴瓦轴线与推力的轴颈轴承支撑的轴的纵向轴线大体上相对应。这条轴线称为主轴线。

在理想的液力动压轴承中，液力动压棒沿整个轴瓦表面伸展，流体膜的厚度正好足以支撑载荷，轴承的主轴线和轴的轴线对准，与液体膜的引导和拖拉边缘相邻的轴瓦表面端部流体的泄漏被限制到最小，轴一开始转动就使流体膜展开，在使用推力轴承的情况下，轴瓦以相同的方式承载，获得理想的液力动压轴承同时，所述的专门设计出的轴承可以达到上述目的。在轴承中形成完善的液力动压楔。用于任何特殊场合中的“完善楔”在其它诸因素中还依赖于承受的载荷量。如果承受重载荷，需要相当厚的流体膜，另外，薄流体膜可以减小摩擦阻力，并且降低与摩擦相联系的能量损失。

本发明主要涉及液力动压轴承，其有时也被认为是轴瓦可移动的轴承，以及制造这种轴承的方法。通常这些轴承的轴瓦以能够运动的方式安装，以便在相对运动的部件之间形成楔形润滑油膜。因为过量的流体会引起不可预见的摩擦和能量损失，流体厚度最好恰恰能够支撑最大载荷。这才是真正形成的完善楔。最基本的是，轴瓦相对于轴瓦表面前方的中心位置，由枢轴或摆动运动产生位移，轴承摩擦趋于打开流体楔，当形成完善楔时，楔沿整个轴瓦表面展开。此外，理想的是轴一开始旋转，流体楔就能以最慢的速度形成。

Trumpler的美国专利US-3，107，955公开了一种轴承的实例，这种轴承具有安装轴瓦的梁架，轴瓦相对于轴瓦表面前方的中心位置由枢轴或摆动运动产生位移，这种轴承象许多已有技术中的轴承一样，仅仅在两个尺寸方向上产生轴瓦偏斜，因此，不能获得完善楔。

在Hall的美国专利US-2，137，487中，具有可看到的液力动压的可移动轴瓦轴承，通过使轴瓦沿球形表面滑动展开其液力动压楔。在许多情况下，轴瓦粘连，因而不能展开流体楔。

在Greene的美国专利US-3，930，691中，用橡胶弹性体产生摆动，这种弹性体会被污染和产生变质。

Etsion的美国专利US-4，099，799公开了一种安装有弹性轴瓦的非整体形悬臂梁的气体轴承。在这种公开的轴承中，将轴瓦安装到矩形悬臂梁上，以便在轴瓦和旋转轴之间产生润滑楔。并且公开了这种类型的推力轴承和轴颈或径向轴承。

Lde的美国专利US-4，496，251中，发明人公开了一种轴瓦，其随着片状带产生偏斜，从而在相对运动的部件之间形成楔形润滑油膜。

还有Lde的美国专利US-4，515，486公开了液力动压推力轴承和轴颈轴承，其中包括若干个轴承瓦块，每个轴承瓦块具有分开的轴瓦表面元件和支承元件。通过弹性材料将它们连接到一起。

Lde的美国专利US-4，526，482公开了一种液力动压轴承，其主要用于改善润滑的场合，即设计的轴承在有效的流体条件下工作，而不用特殊的润滑流体。液力动压轴承由载荷承受表面的中心部分形成，这个中心部分比轴承表面的其余部分柔软，以致在载荷作用条件下，中心部分将偏斜，从而形成液体压力槽，或变成偏心。

本申请特别相关于液力动压推力和轴颈轴承。当在这种轴承中形成完善的液力动压楔时，作用在沿圆周间隔分布的轴瓦表面上的载荷完全与作用在推力轴承中轴瓦表面上的载荷相同。

迄今为止，最广泛采用的液力动压推力轴承是所谓金斯帕里（Kings    bury）靴形轴承。金斯帕里靴形轴承的特征在于结构复杂，其中包括铰接的靴形物，推力环随轴旋转，并向靴形物施加载荷，底环支撑靴形物，机壳或支架包容和支撑内部的轴承元件，润滑系统和冷却系统。这种复杂结构的结果是金斯帕里靴形轴承是典型的需要支付昂贵费用的轴承。