一种泵用水润滑轴承及导水槽型线优化方法与流程

本发明属于水润滑轴承技术领域，特别涉及一种泵用水润滑轴承优化方法的实际运用，主要运用水润滑轴承进行降低磨粒磨损，提高承载能力。

背景技术：

近年来，随着泵行业的发展，许多以自身液体为润滑液的水润滑轴承被广泛地运用。这将成为一种不可避免的行业发展趋势，那么以水润滑的轴承将逐渐替代以油润滑的轴承。水润滑轴承之所以能够替代油润滑轴承，被广泛运用在泵行业中，它的优势是显而易见的。

首先，以水作为润滑剂能有效避免污染，保护环境；其次，会大量节省润滑油的使用；再者，由于水具有较大的比热容，其将拥有很好的冷却效果。对于高转速的泵，在轴径处将产生大量的热量，温度对轴承的结构会有一定的影响。另外，使用水润滑轴承简化了泵系统结构，对于后期的拆装都有很大的便利，节约了制造和维修成本。

水润滑轴承由于自身内部自带沟槽，对于液体中渣滓的清洗带出轴承有很大好处，但是，国内外许多专家学者对于怎么改善水润滑轴承耐磨和怎么提高轴承的承载稳定性方面还存在很大的困扰。泵轴在刚启动时，将形成干摩擦，可能对水润滑轴承槽区和台区相交处产生巨大的磨损，改变了水润滑轴承的承载能力和耐磨属性。当泵轴转速很高时，水润滑轴承压力将变大，而在水润滑轴承内径处将达到压力峰值。现今，未见有泵用水润滑轴承的相关专利报道，怎样通过改变水润滑轴承内部型线的方法减小开机时的干摩擦，从而提高轴承耐磨稳定性，是水润滑轴承优化的关键问题。此外，高速泵中的转速太高，导致的对轴承压力过大，液膜变薄问题；以及怎样优化水润滑轴承内部型线，达到快速高效输送清洗沟槽液体渣滓的问题，都是水润滑轴承面临的重要问题。

技术实现要素：

为了优化水润滑轴承的耐磨特性以及承压特性，本发明通过对其结构具体上为型线进行优化，从而使水润滑轴承的性能得到改善。

为实现上述目的，本发明采取如下的技术方案：一种泵用水润滑轴承及导水槽型线优化方法，包括以下步骤：

步骤1，设计水润滑轴承：水润滑轴承由外合金套和橡胶内嵌套组成；其中，外合金套构成了水润滑轴承的外壁；橡胶内嵌套构成了水润滑轴承的内壁；橡胶内衬套外侧边和外合金套内侧边粘连在一起，其整体截面形状为环形；其中橡胶内嵌套中包含导水槽和台区；

步骤2，确定水润滑轴承尺寸：橡胶内嵌套厚度为c，外合金套厚度为d，他们之间的比例尺寸c/d＝1.2；

步骤3，确定导水槽结构尺寸：由轴上点的旋转运动公式：得到各点坐标P(x，y)变为P₀(x₀，y₀)；其中α是旋转角度，由该公式可知，旋转存在轴心偏距e；

步骤4，导水槽型线计算：导水槽型线坐标尺寸根据经验公式，

其中，r₁为水润滑轴承橡胶内嵌套外径，r₂为水润滑轴承橡胶内嵌套内径，θ为对应点与x方向的角度；圆弧型台区和导水槽相互配合，形成镂空结构。

进一步，所述橡胶内嵌套的内侧面沿橡胶轴承四周分布若干导水槽，每个导水槽沿轴向方向延伸，导水槽与台区相间分布，内弧长比例尺寸为1.5。

进一步，所述橡胶内嵌套为自润滑材料。

进一步，所述橡胶内嵌套中的导水槽型线为楔形，导水槽底部大，顶部小。

进一步，所述导水槽底部型线两角为圆弧，所述导水槽顶部型线两角为圆弧，导水槽底部倒圆角和顶部倒圆角尺寸比例为1∶2。

进一步，橡胶内嵌套轴瓦形状为弧面型。

优选的，所说导水槽为螺旋槽。所述内嵌套的外表面镶嵌于外合金套内表面。所述内嵌套轴瓦内侧面横截面型线为圆弧型。内嵌套轴瓦厚度薄。

由此，所述的一种泵用水润滑轴承型线结构设计具有如下特点：

1，由橡胶内嵌套为自润滑材料，开机时允许一定的干摩擦，不会对水润滑轴承造成严重磨损。

2，通过尺寸比例的优化，由橡胶内嵌套导水槽底部和顶部型线的改变，加强带走水渣滓能力。减小槽区与台区交界处磨损损失，提高耐磨损能力。

3，由橡胶内嵌套轴瓦薄特点，降低轴瓦下沉量，具有耐磨，减磨特点。

附图说明

以下结合附图和具体实施方式来进一步说明本发明。

图1为本发明提供的水润滑轴承的径向截面图；

图2为本发明提供的水润滑轴承的轴向截面图；

图3为本发明提供的水润滑轴承橡胶内嵌套型线内表面展开图；

图中：1为外合金套，2为橡胶内嵌套，3为台区，4为导水槽，5为导水槽底部倒圆角r₃，6为导水槽顶部倒圆角r₄。

具体实施方式

本发明是一种泵用水润滑轴承及导水槽型线优化方法，结合图1、图2、图3。该方法的步骤包括：

步骤一：水润滑轴承结构

水润滑轴承由外合金套1和橡胶内嵌套2组成。其中，外合金套1构成了水润滑轴承的外壁。橡胶内嵌套2构成了水润滑轴承的内壁。橡胶内衬套2外侧边和外合金套1内侧边粘连在一起，构成水润滑轴承，其整体截面形状为环形。其中橡胶内嵌套2中包含导水槽4和台区3。由此构成的内嵌套2由厚度均匀的弧形台区3和弧形导水槽4依次相间形成，台区3厚度应该尽量薄，使得轴瓦承载能力更强。

该内嵌套材料为高分子橡胶自润滑材料。

步骤二：确定水润滑轴承尺寸

橡胶内嵌套2厚度为c，外合金套1厚度为d，他们之间的比例尺寸c/d＝1.2。外合金套1r₃＝82mm，橡胶内嵌套2r₁＝66mm，橡胶内嵌套厚度d＝18mm。

步骤三：确定导水槽结构尺寸

由轴上点的旋转运动公式：

x₀＝xcosa-ysina

y₀＝xsina+ycosa

得到各点坐标P(x，y)变为P₀(x₀，y₀)。其中α是旋转角度。由该公式可知，旋转存在轴心偏距e。

内嵌套2的内侧面分布了若干导水槽4，每个导水槽4沿内嵌套内侧面向外延伸。该导水槽4在内嵌套外侧面和外合金套内侧面的两相交处存在一定底部倒圆角r₃＝2(靠近外合金套)，该导水槽4在内嵌套内侧面和轴瓦外侧面的相交处存在一定的顶部倒圆角r₄＝4(靠近转轴)。另外，该导水槽4整体的横截面为内嵌套外侧面大，内嵌套内侧面小的楔形型线结构。。该导水槽4的整体型线为螺旋结构。这些导水槽4沿轴旋转方向倾斜，该导水槽4沿着周向均匀分布于橡胶内嵌套2上。该导水槽4由橡胶内嵌套2的由内到外的内凹形成，在橡胶内嵌套2的外侧面对应形成的外凸面形成台区3。导水槽4内弧长m和台区3内弧长n的比例关系为对于导水槽4数量问题可根据具体实际情况而定，本方案采用6个导水槽4，6个导水槽之间是等距分布。

步骤四：导水槽型线计算

导水槽型线坐标尺寸根据经验公式：

算的其中一条型线坐标：

其中，r₁为水润滑轴承橡胶内嵌套外径，r₂为水润滑轴承橡胶内嵌套内径。θ为对应点与x方向的角度。

总结：圆弧型台区3和导水槽4相互配合，形成镂空结构。使水润滑轴承拥有不错的空间形变能力；当轴转动时，形成良好的变形能力，当轴工作工程中，由于偏心作用产生挤压摩擦现象，而水润滑轴承则具有不错的抗磨损能力。

由于导水槽4型线为楔形结构，并且橡胶内嵌套2内侧面存在倒圆角结构，将很好的减小避免水渣滓的带来磨损破坏。

由于导水槽4型线为楔形结构，并且橡胶内嵌套2外侧面存在倒圆角结构，这将很好的降低轴启动时偏心作用带来的摩擦。

水润滑轴承的外合金套1的截面为环形对橡胶内嵌套2由很好的保护作用。水润滑轴承橡胶内嵌套2，其材料具有弹性，在轴刚转动时，具有良好的耐磨耐压特性，保证轴承有很好的可靠性和稳定性，保证水润滑轴承的使用寿命。

应理解上述施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

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