浮动轴承用轴承座系统及在轴承座内浮动地支承轴承的方法与流程

本发明涉及轴承座内的轴的浮动支撑系统，特别地涉及一种浮动轴承用轴承座系统及在轴承座内浮动地支承轴承的方法。

背景技术：

在已知的轴承座内的轴的浮动支撑系统中，通常由两个轴承来支撑轴，两个轴承配置在轴承座内，其中的一个轴承为固定轴承，另一个轴承为浮动轴承。浮动轴承可以沿着轴向自由地移动，以消除由温度变化引起的应力。为了实现较好的浮动功能，通常采用如下两种方式。

(1)一种方式是：保留足够的浮动空间，即在轴承座的座面和轴承的外圈之间采用松配合(loose fit)，以实现沿轴向的自由移动。

图1示出了这种轴承座内的轴的浮动支撑系统的截面的一部分。如图1所示，轴承103设置在轴101和轴承座102之间。轴承103包括内圈、外圈和滚子。轴承103的内圈经由轴套104与轴101紧密配合，从而使得轴承103的内圈与轴101一起运动。在轴承座102的径向内侧的座面与轴承103的外圈之间采用松配合，从而允许轴承103的外圈沿轴向自由移动。

固定环105与轴101紧密配合。在轴承座102的两侧通过螺栓107固定端盖106，迷宫密封件108与端盖106和固定环105配合以对轴承103进行密封。螺栓109将固定环105与迷宫密封件108安装到一起。在轴向上，轴承103的外圈与端盖106隔开预定间隙x，以允许轴承103的外圈相对于轴承座102及端盖106沿轴向移动。

另外，在轴承座102上还形成有吊架110，用于移动轴承座102及整个系统。

应当理解，在图1中，在轴101的右端由于温度变化而在轴向上移位时，轴承座102和端盖106是固定的。轴承103和轴套104可沿轴向移动。可选地，固定环105和迷宫密封件108也可沿轴向移动。

(2)另一种方式是：保留足够的浮动空间，通过液压油使轴承的外圈和承载轴承的外圈的座面分开，以减小摩擦，实现自由移动。

图2示出了这种轴承座内的轴的浮动支撑系统的截面的一部分。应当注意，图2中的部分结构与图1中的对应结构相似，将省略对这些结构的描述。

如图2所示，轴承203设置在轴201和轴承座202之间。轴承203包括内圈、外圈和滚子。轴承203的内圈与轴201紧密配合，从而使得轴承203的内圈与轴201一起运动。在轴承座202与轴承203的外圈之间设置有套筒211。

图3示出了图2中的套筒211的一个示例的立体图。如图3所示，套筒211呈圆环状，并且设置有沿径向贯穿套筒211的液压油孔2110和形成于套筒211的内周面的液压油槽2111，以确保液压油能够提供足够的压力来分离轴承203的外圈和套筒211。

回到图2，螺栓207将端盖206固定到轴承座202，保持环212通过螺栓214固定于端盖206，密封环213被保持在保持环212和端盖206的径向内侧的腿部2061之间。

截面为T形的环构件215经由穿过环构件215的腿部2151的螺栓216被固定于轴201的一端。环构件215的支撑板2152的轴向内侧端(图2中的左端)与轴承203的内圈抵接。密封环213与支撑板2152的径向外侧面接触。

上述两种方式是实现轴承浮动的两种普通方式，其基本原理是减小摩擦。第一种方式广泛地用于小尺寸轴承，但是不能确保浮动可靠性，并且对于大尺寸轴承不能实现浮动。可以使用第二种方式使大尺寸轴承浮动，但是第二种方式也不能确保浮动可靠性。

技术实现要素：

鉴于上述现有技术而作出本发明，本发明的一个目的在于提供一种确保轴承的浮动可靠性的浮动轴承用轴承座系统及在轴承座内浮动地支承轴承的方法。

本发明的上述目的可以通过下述方案来实现。

一种浮动轴承用轴承座系统，其包括轴、轴承、轴承座，在所述轴的径向上，所述轴承位于所述轴与所述轴承座之间，在所述轴由于温度变化而伸缩时，所述轴承的内圈与所述轴一起沿所述轴的轴向移动，所述轴承的外圈与所述轴承座松配合，

所述浮动轴承用轴承座系统还包括：驱动装置；以及用于检测所述轴的伸缩的检测器，

所述驱动装置根据所述检测器的检测结果驱动所述轴承的外圈沿轴向移动，以使所述轴承的外圈的移位与所述轴的伸缩量一致。

优选地，所述驱动装置安装于所述轴承的外圈与所述轴承座之间。

优选地，所述驱动装置为液压驱动装置，所述液压驱动装置包括液压施加部、管线和液压驱动缸，所述液压施加部根据所述检测器的检测结果经由所述管线向所述液压驱动缸供给液体或从所述液压驱动缸抽吸液体，以使所述轴承的外圈沿轴向移动。

优选地，所述液压驱动装置包括布置于所述轴承的轴向一侧的第一液压驱动缸和布置于所述轴承的轴向另一侧的第二液压驱动缸。

优选地，所述浮动轴承用轴承座系统还包括固定到所述轴承座的端盖，

所述第一液压驱动缸和所述第二液压驱动缸均包括：与所述轴承的外圈接触的可动部；以及与所述端盖接触的固定部。

优选地，所述浮动轴承用轴承座系统还包括移位传感器，

所述第一液压驱动缸和所述第二液压驱动缸中的至少一者的所述固定 部的底部设置有第一孔，所述移位传感器通过所述第一孔测量所述可动部的轴向移位，

所述液压施加部将所述可动部的移位量与所述轴的伸缩量相比较，用于反馈控制所述液压驱动缸。

优选地，所述浮动轴承用轴承座系统还设置有警报系统，在所述检测器检测到的所述轴的伸缩量与所述移位传感器检测到的所述可动部的移位量之间的差超过预定阈值时，给出警报。

优选地，在所述固定部的径向外侧部形成有半孔，在所述轴承座的径向内侧部的与所述半孔对应的位置处也形成有半孔，所述固定部的半孔和所述轴承座的半孔一起形成完整孔，通过将销插入所述完整孔来防止所述固定部相对于所述轴承座转动。

优选地，在所述固定部的径向外侧部形成有第二孔，在所述轴承座的对应位置设置有通孔，通过所述管线、所述通孔和所述第二孔来将所述液压施加部与所述液压驱动缸连接起来。

优选地，所述可动部包括圆环形的凸条，所述固定部包括与所述凸条滑动接合的圆环形的凹槽；或者

所述可动部包括圆环形的基部和从所述基部突出的多个凸块，所述固定部包括圆环状的基部和从所述固定部的基部的表面向内凹入的、与所述凸块滑动接合的多个凹陷部。

优选地，所述检测器为检测所述轴的温度的温度传感器。

优选地，所述可动部与所述轴承的外圈的端面接触，所述第一液压驱动缸和所述第二液压驱动缸的轴线与所述轴的中心轴线平行。

一种在轴承座内浮动地支承轴承的方法，其中，轴承套在轴上，在所述轴的径向上，所述轴承位于所述轴与所述轴承座之间，在所述轴由于温度变化而伸缩时，所述轴承的内圈与所述轴一起沿所述轴的轴向移动，所述轴承 的外圈与所述轴承座松配合，

设置驱动装置，

使用检测器检测所述轴的伸缩，

所述驱动装置根据所述检测器的检测结果驱动所述轴承的外圈沿轴向移动，以使所述轴承的外圈的移位与所述轴的伸缩量一致。

应当理解，本发明的上述浮动轴承用轴承座系统的一个或多个方案或特征也可以适当地应用于本发明的在轴承座内浮动地支承轴承的方法中。

在上述浮动轴承用轴承座系统及在轴承座内浮动地支承轴承的方法中，利用驱动装置来驱动轴承的外圈、克服摩擦，可以根据轴的伸长或缩短主动地驱动轴承外圈移动，从而确保了浮动可靠性。

由于在轴伸长或缩短时，驱动装置开始工作，所以可以使轴承总是免受内部应力，可以有效地延伸轴承的使用寿命。

当轴伸长或缩短时，整个系统自动地运行，因此自动程度高。

附图说明

图1示出了现有技术的轴承座内的轴的浮动支撑系统的截面的一部分。

图2示出了另一现有技术的轴承座内的轴的浮动支撑系统的截面的一部分。

图3示出了图2中的套筒的立体图。

图4示出了根据本发明的浮动轴承用轴承座系统的一个实施方式的示意性截面图。

图5示出了图4中的液压驱动缸的示意性截面图。

图6示出了图5中的部分Y的放大图。

图7示出了图5中的部分Z的放大图。

图8示出了图4中的部分A的放大图。

图9示出了液压驱动缸的可动部的一种变形。

具体实施方式

下面参照附图描述本发明的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于教示本领域技术人员如何实施本发明，而不用于穷举本发明的所有可行的方式，也不用于限制本发明的范围。

如图4所示，根据本发明的一个实施方式的浮动轴承用轴承座系统包括轴10、液压施加部20、温度传感器S1，两条液体(例如，液压油)连通用管线L1和L2、轴承座30、两个液压驱动缸40、两个端盖50、轴承60、销70和一些其它的轴承座配件。

如图4所示，轴承60包括内圈、滚子和外圈。在轴10或轴承60的径向(以下简称径向)上，轴承60设置在轴10和轴承座30之间。轴承60的内圈与轴10紧密配合，从而(例如，在轴10由于温度的改变而伸长或缩短时)与轴10一起移动。当然，轴承60的内圈也可以经由轴套与轴10紧密配合。轴承60的外圈与轴承座30之间采用松配合，从而允许轴承60的外圈相对于轴承座30沿轴向自由移动。

注意，本实施方式中的浮动轴承用轴承座系统的一些结构与图1、图2中的结构相同或类似，对于这些结构将省略或简单说明。

图8示出了图4中的部分A的放大图，但是图8中未示出管线L1和L2。如图8所示，端盖50通过螺栓53固定于轴承座30。保持环52通过螺栓54固定于端盖50。在轴10或轴承60的轴向(以下简称轴向)上，密封环12被保持在端盖50的径向内侧的腿部51和保持环52之间。轴套11与轴10紧密配合。密封环12与轴套11的径向外侧面接触。

回到图4，轴承60的外圈的端面与液压驱动缸40的可动部(活塞部)42(参见图6)面接触。

液压驱动缸40的固定部(即限定供可动部42进出的槽部的缸体部)41与端盖50接触，优选地，固定部41与端盖50连接到一起。例如，固定部41可以通过焊接、嵌合、螺纹连接等与端盖50连接到一起。当然，本发明不限于此。液压驱动缸40的轴线与轴10的中心轴线重合。

应当理解，图4中左侧的液压驱动缸40和右侧的液压驱动缸40除了安装方向相反之外，具有基本上相同的结构。另外，应当理解，下面说明的移位传感器S2可以仅设置于图4中的左侧的液压驱动缸40或右侧的液压驱动缸40，也可以为两个液压驱动缸40均设置移位传感器。

参照图6，为了确保液压驱动缸40的密封效果，优选地，在可动部42和固定部41之间设置有密封件43。在一个示例中，密封件43安装于可动部42的内周面和外周面中形成的凹槽中。密封件43可以由橡胶、弹性体、软质塑料等材料形成。当然，本发明不限于此。

如图4、7所示，在固定部41的径向外侧部形成有半孔411，该半孔411优选地沿轴向延伸，在轴承座30的径向内侧部的与半孔411对应的位置处也形成有半孔，固定部41的半孔411和轴承座30的半孔可以一起形成一个完整孔。通过将销70(参见图4)插入该完整孔可以防止固定部41转动。

如图6所示，在液压驱动缸40的固定部41的径向外侧部形成有优选地沿径向延伸的第二孔412。在轴承座30的对应位置设置有通孔312(参见图8)。通过管线L1、L2、通孔312和第二孔412可以将液压施加部20与液压驱动缸40连接起来。从而在液压施加部20和液压驱动缸40之间进行液体的交换，改变液压驱动缸40的可动部42的位置(活塞部42的行程)。

液压施加部20可以处理来自温度传感器S1的信号，并最终将该温度信号转换成液体流动信号。该温度传感器S1优选地用于测量轴10的温度。温度传感器S1可以通过有线或无线方式与液压施加部20连接。

另外，如果需要，还可以在液压驱动缸40的固定部41的底部(上述槽部 的底部，图7中的左侧部)设置第一孔413，该第一孔413沿轴向延伸，可以通过该第一孔413将移位传感器S2的至少一部分容纳在固定部41的槽部中，以检测液压驱动缸40的可动部42(活塞头)的移位。可以根据该移位来反馈控制液压施加部。该移位可以用于与液体流动进行相互验证，当该移位与根据温度传感器S1的检测结果计算出的轴的移位的差超过预定的阈值时，可以给出警报。当然，还可以通过其它方式来安装该移位传感器S2，只要其可以测量可动部42的移位(运动)即可。移位传感器S2可以通过有线或无线方式与液压施加部20连接。

在本发明的一个实施方式中，采用如下原理。

ΔL＝α×L×ΔT (公式1)

ΔL—轴10的伸长量

α—轴10的热膨胀系数

L—轴10的原始长度

ΔT—温度变化量

在图4中，假设轴10的左侧(未示出)向左延伸并被固定(例如，由固定轴承支撑)。当温度升高时，轴10沿轴向膨胀伸长，即轴10的图4示出的右端向右移动。根据热膨胀系数公式1，轴10的伸长量与温度变化成正比。温度传感器S1的信号被发送到液压施加部20，液压施加部20开始工作。一方面，液体从液压施加部20通过连接到轴承60的左侧(轴向内侧)的液压驱动缸40的管线L2流到左侧的液压驱动缸40，另一方面，液体通过连接到轴承60的右侧(轴向外侧)的液压驱动缸40的管线L1从右侧的液压驱动缸40返回到液压施加部20。从而，左侧的液压驱动缸40内的压力大于右侧的液压驱动缸40内的压力，液压驱动缸40驱使轴承60的外圈沿轴伸长方向(向右)移动，左侧液压驱动缸40的(槽部的)伸长量ΔL′由下面的液体改变量公式2确定。

ΔL′＝ΔV/S (公式2)

ΔV—液体改变量，即流入(或流出)一个液压驱动缸的流体的总量(体积)

S—液压驱动缸的横截面面积

在公式2中的ΔL′与公式1中的ΔL相等时，表示轴承60的外圈的移位与轴10的伸长量(轴承60的内圈的移位)相等，轴承60的外圈的移动是适当的。在公式2中的ΔL′与公式1中的ΔL不一致时，轴承60的外圈的移动量可能不准确，此时，可以给出报警。

当温度降低时，轴10将沿着轴向收缩，液体的流向与上面的温度升高时的流向相反，轴承60的外圈沿相反的方向移动。简单来说，左侧的液压驱动缸40缩短，而右侧的液压驱动缸40伸长。

应当理解，在图4中，液压驱动缸40的可动部42可以为圆环形的凸条的形式，液压驱动缸40的固定部41的供可动部42进出的槽部可以为圆环形的凹槽的形式。

液压施加部20可以包括用于收容液体的液体收容部和用于驱动液体(例如，液压油)的泵，液压施加部20还可以包括用于处理信号的处理器或者控制液压施加部20运行的控制部。

本发明还提供使用上述浮动轴承用轴承座系统的在轴承座内浮动地支承轴承的方法。

下面简单说明本发明的上述实施方式的作用和效果。

在一般的浮动轴承用轴承座系统中，轴承的内圈随着轴的伸缩而沿轴向移动，该移动不能完全传递到轴承的外圈，从而容易在内圈和外圈之间产生轴向错开、应力等。在大尺寸轴承的情况下，这种问题尤其明显。

在本发明的上述实施方式的浮动轴承用轴承座系统及在轴承座内浮动地支承轴承的方法中，利用外部液压来克服摩擦，可以根据温度改变主动地驱动轴承外圈移动，从而确保了浮动可靠性。

在同时设置了温度传感器S1和位移传感器S2的情况下，可以验证可动部/轴承的外圈的移位量是否与轴的移动量(伸缩量)一致。在不能实现浮动功能(可动部不能移位或移位量不正确)的情况下，可以给出警报。由此，可以有效地避免轴承的由不能浮动引起的早期故障。并且，在轴承故障的情况下给出警报可以防止整个设备或系统出现更大的故障。

由于在温度改变时，外部压力(油压)开始工作，所以可以使轴承总是能够免受内部应力，可以有效地延伸轴承的使用寿命。

在通过移位传感器S2来测量液压驱动缸40的可动部42的移位(浮动距离)的情况下，可以根据所测得的移位(浮动距离)来决定液压施加部的运行/停止及运行方式，可以确实地实现期望的(即与轴10的伸长或缩短一致的)移位。

在本发明中，当温度改变时，整个系统自动地运行，因此自动程度高。

本发明不限于上述实施方式，本领域技术人员当然可以对上述实施方式作出各种变形，而不脱离本发明的主旨和范围。

例如，图9示出了液压驱动缸40的可动部42的一种变形。代替图4中的可动部42，图9的可动部42包括圆环状的基部421和从圆环状的基部421突出的多个(图示为3个)突块(活塞部)422。对应地，未示出的固定部41可以包括圆环状的基部和从该圆环状的基部的表面向内凹入的凹陷部。在图9所示的结构中，液压驱动缸(可动部42)的轴线与轴10的中心轴线平行。在图9所示的结构中，优选地，全部凹陷部与液压施加部流体连接。

在图4中，示出了为左侧液压驱动缸40和右侧液压驱动缸40各设置了一条管线。然而，也可以在每个液压驱动缸40的多个位置设置管线，从该多个位置和多条管线为液压驱动缸40供给液体，或从液压驱动缸40抽出液体。

在上述实施方式中，通过测量轴10的温度来控制液压施加部。然而，本发明不限于此。例如，也可以通过测量轴10的与轴承60对应的部分的位置改 变(位移)来控制液压施加部20。

在上述实施方式中，使用液压来驱动轴承的外圈。然而，本发明不限于此。例如，还可以使用诸如马达等其它驱动装置来驱动轴承的外圈。然而，可以理解，在设置诸如马达的驱动装置的情况下，可以用电线来代替管线L1、L2。