专利名称：多楔面塑料复合轴瓦的制作方法
技术领域：
多楔面塑料复合轴瓦属于机械类向心卧式滑动轴承分类。
背景技术：
现有塑料复合轴瓦是由金属瓦、弹性金属线层和塑料瓦面镶嵌钎焊的平面形状复合结合体。它首先应用在推力轴承中。1996年又推广到立式分块向心轴承中应用，取得了良好的运行效果。专利ZL96902226.4。描述了它的技术特征。1999年，塑料复合轴瓦又应用在立式向心轴承中运行成功。专利99101414.6，描述了这种塑料复合轴瓦的特征。由于塑料复合轴瓦所特有的很多优良性能希望在卧式向心滑动轴承中发挥出来。有的照搬巴氏合金轴瓦的计算进行加工也没有成功。分析其中原因发现，塑料瓦在运行前瓦温一般在5-10℃，称之为冷态。运行时由于磨擦产生热量，使瓦温升高到40-50℃稳定运行，称之为热态，冷热态温差35-40℃。塑料瓦面的热胀系数量12.5×10-5，而钢瓦基的热胀系数为1.17×10-5。两者相差10余倍。虽然弹性金属丝镶嵌钎焊层缓解了它们之间的应力，但是瓦面的变形却变得更加复杂了。例如，当轴瓦内径为φ300毫米时，钢瓦基的周向热胀仅有0.18毫米，而塑料瓦面周向热胀是1.57毫米。由于弹性金属丝的作用在水平合口面旋转方向的20-40弧度和120-165弧度处产生向圆心方向凸起0.10-0.30毫米。而现有的设计标准规定该处的轴与瓦面的间隙值只有0.10-0.30毫米。这便阻碍了润滑油的进入，使轴与瓦处于干磨擦状态，干磨擦又使瓦面湿度急骤升高，又导致了更大的变形，如此恶性循环，则导致了烧瓦事故发生。
发明内容
多楔面塑料复合轴瓦所要解决的技术问题是轴瓦的结构和形状能适应向心卧式滑动轴承的运行。
多楔面塑料复合轴瓦的技术方案。本轴瓦是由上轴瓦和下轴瓦组成。上、下轴瓦依靠销柱螺栓紧同成圆筒形状。上、下轴瓦的结构是在金属的瓦基内圆弧面钎焊弹性金属丝层，弹性金属线层再与塑料瓦面层镶嵌复合形成圆筒层状复合结构体。下轴瓦面是多楔面圆弧形状—储油槽，进油楔面、承重面、稳定楔面、出油楔面。储油槽楔同是在下轴瓦合口面沿旋转方向与合口面呈45度角设置。距合口面约10毫米。进油楔面接着储油槽从合口面到旋转方向0至60度弧度设置。进油楔面的弧面直径大于承重面弧面直径0.5-0.3毫米。进油楔面的圆心应高于承重面弧面的圆心。承重面接着进油楔面的圆弧，从合口沿旋转方向55度到135度弧度内，承重面圆弧圆心是整个轴瓦的圆心。承重面圆弧的直径是轴颈直径加上增量，增量根据轴颈直径的大小为0.30至1.50毫米，可按表1选择。
表1塑料承重面直径与增量表单位毫米
当转速高，例如大于10米/秒供油条件好泵循环时，可以再比上表的增量大20-30％，按下式计算承重面直径承重面直径＝轴直径φ+增量Δ(120-130)％当轴颈较大，运行稳定性要求高时，应设置稳定楔面。稳定楔面圆弧的圆心低于承重面。其直径小于承重面直径。其形状是按旋转方向起始处低于承重面0.10-1.00毫米，沿旋转方向其终止处于承重面圆弧延长面相交形成逐渐收敛的月牙楔尖形状。出油楔面接着稳定楔同。当不设稳定楔面时出油楔面的圆心高于承重面圆弧的圆心，其圆弧半径大于承重面圆弧半径。
多楔面塑料复合轴瓦的有益效果。本新型的弹性金属层具有弹性变形和恢复功能，能吸收金属瓦基和塑料瓦面之间的热胀应力。由于塑料瓦面被分割成多个楔面，因而缓解了塑料周向热澎胀产生的变形。设置的承重面比轴直径的增量在0.3-1.5毫米之间，即包括了轴的热胀和塑料面热膨胀凸起，又留有了产生油膜的空间。当轴瓦从冷态过渡到热态时，不会因塑料面的热胀应力和变形而影响油膜的运行状态。轴与瓦间隙增大以后，为了确保轴承运行的稳定性，稳定楔面起了扶助的作用。所以多楔面塑料复合轴瓦能应用在卧式向心滑动轴承之中。
图1是进油楔面与出油楔面为同一圆心和直径的多楔面塑料复合轴瓦轴向剖视图。图2是图1的下轴瓦面展开图。图3是有稳定楔面的多楔面塑料复合轴瓦轴向剖视图。图4是图3的下轴瓦面展开图。
图中数字1是轴颈，其图心OC，轴颈半径RC。2是上半轴瓦基内半径RH。3是上半轴瓦弹性金属丝层。4是上半轴瓦塑料面，圆心OB，半径RB。5是下半轴瓦基。6是下半轴弹性金属丝层。7是下半轴塑料面。图中E-E为瓦剖视位置，箭头V所指为轴颈旋转方向。M-N是上、下半轴瓦合口面。MA内弧面为储油槽。AB内弧面为进油楔面。BC内弧面是承重面。图1的CN和图3的DN分别是出油楔面。CD是稳定楔面。OA是进油楔面的圆心，RA是半径。OB是承重楔面的圆心，RB是承重楔面的半径。OC是轴颈的圆心，RC是轴颈的半径。OD是稳定楔面的圆心，RD是稳定楔面的半径。图4的F是补充油槽。
具体实施方式
多楔面塑料复合轴瓦的最佳方式是采用稳定楔面的结构，结合实例其实施方式参阅图3和图4叙述如下某水轮发电机组的水导轴承多楔面塑料复合轴瓦。机组功率15000千瓦，转速80转/分，负荷280吨。其轴颈1的半径RC＝430毫米，直径2×RC＝φ860毫米。轴瓦外径φ1100毫米。轴瓦由上、下两半轴瓦组成。上、下轴瓦合口面MN。上、下轴瓦用销柱螺栓紧固。上轴瓦由上瓦基2、弹性金属丝层3和塑料层4组成。下轴承由下轴瓦基5，弹性金属丝层6和塑料瓦面7组成。上、下瓦基2和5均为30号铸钢件径加工合口面MN，用销柱螺栓紧固后车削成内圆半径RH＝438+0.10毫米，外圆直径＝φ1100-0.20毫米，宽680毫米的圆筒形状。在上、下瓦基2和5的内圆面上钎焊弹性金属丝层3和6，弹性金属丝层厚度5毫米。弹性金属丝层3和6与塑料面4和7镶嵌复合。形成钎焊镶嵌复合结构体。上轴瓦的塑料面4和弹性金属层3只在上轴瓦基内圆面两端80毫米宽处镶嵌钎焊。下轴瓦的塑料面7和弹性金属丝层6与下轴瓦基5内圆面全部镶嵌钎焊。下轴瓦塑料面7的表面形成多楔面形态，其位置和构造按轴旋转方向从M处起始为0度弧度，到N为180度弧度依次排列被分成5段楔面MA储油槽。MA储油槽的弧面与MN合口面呈45度角，A处距MN合口面距离为10毫米，距轴表面1.3毫米，宽720毫米，面端留边各80毫米。该面使油液存储更方便进入进油楔面。AB进油楔面从A到55度弧面位置的B处，其弧面圆心OA高于合口面MN，其半径RA＝431.0+(021～0.30)该面宽度720毫米。AB进油楔面与承重面圆周呈月牙油楔状的收敛楔面。这样不但消除了塑料在该处的热应力变形，而且还有利于油膜的形成。BC承重面从B处到135度弧度的C处。其弧面圆心OB是轴瓦的几何轴心。其直径2×RB＝860+(0.90+0.95)毫米。该弧面与轴之间的间隙正好包括了塑料面的热变形和油膜厚度。CD稳定楔面从C到D处175度弧度。该处弧面圆心OD低于轴瓦的圆心OB，其弧面半径RD＝430-(0.83-0.90)毫米。进口C处低于承重面0.20毫米，到D处与承重面圆周相交，这样CD弧面与轴之间就形成与进口楔面AB相似的月牙楔形收敛楔面，这个楔面产生的压力可以保持轴运行的稳定性。DN出油楔面从D到N，其形状与MA储油槽形状相同。上轴瓦塑料面4的表面圆弧与BC承重面是同一个圆柱面。图4中的F是下轴瓦展开图中承重面BC中心的油槽，起着为CD稳定面加油增压的作用。其进口20毫米，深2毫米，出口15毫米，深1毫米。
权利要求1.多楔面塑料复合轴瓦属于机械类向心卧式滑动轴承分类，它是由上、下两半轴瓦组成的，其特征是上、下两半轴瓦的结构是由金属瓦基钎焊弹性金属丝层，弹性金属丝层再镶嵌塑料面层形成圆筒层状复合状；下轴瓦面是多楔面圆弧形状—储油槽、进油楔面、承重面、稳定楔面和出油楔面；进油楔的位置从合口面到沿旋转方向的60度弧度，其弧面圆心高于承重面圆弧的圆心，其弧面直径大于承重面直径0.5-3.0毫米；承重面位置从合口面沿旋转方向55到135度弧度，其弧面圆心是轴瓦的几何圆心，其直径比轴颈大0.3-1.5毫米a、当轴颈是120-200毫米时，承重面直径比轴颈大0.30-0.45毫米；b、当轴颈是200-400毫米时，承重面直径比轴颈大0.45-0.60毫米；c、当轴颈是400-630毫米时，承重面直径比轴颈大0.60-0.75毫米；d、当轴颈是630-800毫米时，承重面直径比轴颈大0.75-0.90毫米；e、当轴颈是800-1000毫米时，承重面直径比轴颈大0.90-1.25毫米；f、当轴颈是1000-1200毫米时，承重面直径比轴颈大1.25-1.50毫米。
2.如权利要求1所述的多楔面塑料复合轴瓦，其特征是转速超过10米/秒或强迫油循环时，塑料承重面的直径是轴直径加上增量的120-130％。
专利摘要多楔面塑料复合轴瓦属于机械类向心卧式滑动轴承分类。它解决了轴瓦的结构和形状能适应向心卧式滑动轴承的运行问题。它的技术要点是上、下两半轴瓦是金属瓦基、弹性金属丝层和塑料面层的镶嵌钎焊圆筒层状复合结构体。下轴瓦分为储油槽、进油楔面,承重面,稳定楔面,出油楔面。进油楔面直径比承重面直径大0.5—3.0毫米。承重面在55到135度,其直径比轴颈大0.3—1.5毫米。本新型应用于大型向心卧式滑动轴承。
文档编号F16C33/04GK2509371SQ0120253
公开日2002年9月4日 申请日期2001年1月2日 优先权日2001年1月2日
发明者孙守驯, 孙晶, 邹高万, 孙守连 申请人:孙守连, 孙守驯