一种推力轴承的制作方法

技术领域：
本发明涉及轴承装置领域，尤其涉及及发电机或电动机推力轴承。
背景技术：
：轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。按运动元件摩擦性质的不同，轴承可分为滚动轴承和滑动轴承两大类。滚动轴承一般由内圈、外圈、滚动体和保持架四部分组成，内圈的作用是与轴相配合并与轴一起旋转；外圈作用是与轴承座相配合，起支撑作用；滚动体是借助于保持架均匀的将滚动体分布在内圈和外圈之间，其形状大小和数量直接影响着滚动轴承的使用性能和寿命；保持架能使滚动体均匀分布，防止滚动体脱落，引导滚动体旋转起润滑作用。滑动轴承，是在滑动摩擦下工作的轴承，其轴承支承的轴部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。滑动轴承具有工作平稳、可靠、无噪声的优点，但由于摩擦较大，其轴颈与轴瓦之间通过润滑油分开而不发生直接接触。在液体润滑条件下，可以大大减小摩擦损失和表面磨损，同时，油膜还具有一定的吸振能力。另外，为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。滑动轴承应用场合一般在低速重载工况条件下，或者是维护保养及加注润滑油困难的运转部位。轴承是用于支撑发电机、电动机、转轮、飞轮等的必不可少的部件，在用于大型发电机时，如水轮发电机，由于水轮发电机轴承所承接的径向力和轴向力非常大，其摩擦产热也非常大，需要特定的冷却结构对其摩擦面进行降热。现有水轮发电机采用的推力轴承，如图1所示，包括轴承座a1、轴承盖a2、推力瓦a3、油泵a4、第一油腔a5、第二油腔a6和冷却器a7；所述轴承盖a2盖合在轴承座a1上，所述推力瓦a3通过螺栓固定在轴承座a1上；所述第一油腔a5为轴承盖a2与轴承座a1盖合形成的密封腔；所述第二油腔a6位于第一油腔a5下方，所述第二油腔a6的上腔壁设有进油道a61和出油道a62，所述第二油腔a6通过进油道a61连通第一油腔a5，所述第二油腔a6内安装冷却器a7，所述第二油腔a6的冷却油通过出油道a62由油泵a5导入到推力瓦a3与轴承座a1的间隙内，冷却油流经推力摩擦面，从推力瓦a3外径侧排出到第一油腔a5。现有水轮发电机轴承中常用的冷却器a7，如图2所示，包括冷却铜管a71、边环流道隔板a72和中心流道隔板a73，冷却铜管a71贯穿边环流道隔板a72和中心流道隔板a73；如图3所示，所述边环流道隔板a72的环边与第二油腔a6的腔壁之间为用于流过冷却油的边环流道a74，如图4所示，中心流道隔板a73的中心为用于流过冷却油的中心流道a75。上述现有技术中采用的轴承冷却器结构，存在如下不足：冷却油只在第二油腔a6上半部流通，第二油腔a6下半部的冷却油滞留，导致冷却器a7与冷却油的热交换效率偏低，冷却油的循环油温偏高。目前水电站均采用上述现有的轴承冷却器结构，在水轮发电机推力轴承运行三小时后，推力瓦a3温度普遍在57℃以上，油温在53℃以上。由于现有的冷却油主要采用46号汽轮机油或32号汽轮机油，46号汽轮机油在40℃下的运动粘黏度为45.8，其较佳运行温度范围为44-46℃；32号汽轮机油在40℃下的运动粘黏度为32，其较佳运行温度范围为38-40℃；现有的冷却油运行过程中需控制在65℃以下，当冷却油温度过高，粘黏度变小，会导致润滑不良，摩擦系数变大，摩擦产热加剧，油温迅速升高，且油温居高不下，加剧滑动摩擦面的磨损；现有轴承采用此冷却结构，为了防止油温过高造成磨瓦，需对轴承中油温进行监控，当温度偏高时，需增大需加大冷却体的进水流量，当温度过高时，进行报警，并停止运行。由于现有的水轮发电机轴承普遍存在热交换效率偏低的问题，发电机容易出现报警停机，该问题不仅影响电站的输出效能和经济效益，且电站的停机和启动过程对电站其它设备的使用寿命影响较大。存在的上述问题的原因主要是：由于冷却油的密度和粘黏度受到油温变化的影响较大，冷却油温越高，密度和粘黏度越小，冷却油经冷却铜管a71冷却降温后，其降温量较大的冷却油下沉，且流速变小，其降温量较小的冷却油上浮，导致第二油腔a6的下部区降温量较大的冷却油滞留，而上部区的降温量较小的冷却油流速变快，并从出油道a62流出，导致出油道a62流出的冷却油处于高温状态。另外，现有技术中的轴承，还存在如下问题：1.现有推力轴承的推力瓦与推力盘间的冷却油直接通过油泵从推力瓦的外径侧压入，该种方式结构简单，但由于受到离心力的阻碍，其冷却油较难压入到推力瓦的内径侧，容易导致推力瓦内径侧高温烧瓦；2.轴承的大部件采用铸造工艺，国标铸造工艺允许2%缺陷，其部件的使用寿命较短，极大影响了整机安装后的稳定性；3.轴瓦安装架通过左右两个螺丝进行固定，在水轮发电机出现故障时会产生径向振动，导致轴瓦松动，主轴易出现偏振，导致主轴形变。技术实现要素：本发明的主要目的在于提供一种推力轴承，旨在提高推力轴承的热交换效率，降低轴瓦和冷却油的温度，避免轴瓦磨损或烧毁，增长推力轴承的使用寿命。为了实现上述目的，本发明提供了一种推力轴承，特征在于，包括轴承座、轴承盖、瓦座、推力瓦、正推力盘，第一油腔、第二油腔、冷却器和带油罩，所述轴承盖用于盖合在轴承座上方，所述瓦座固定在轴承座上，所述带油腔内设有挡油片，正推力盘贴合在正推力瓦的前端；所述第一油腔为轴承盖与轴承座盖合形成的密封腔；所述第二油腔为设置在轴承座下部的腔体，所述第二油腔位于第一油腔下方，所述第二油腔包含热油进油口和冷油出油口，所述第二油腔通过热油进油口连通第一油腔；所述冷却器安装在第二油腔内；所述带油罩安装在正推力盘的外径侧；所述推力瓦的内径侧与瓦座间的环形间隙空腔为甩油腔；所述正推力盘的径向外侧壁为带油面，所述带油罩与带油面之间形成带油腔，所述带油腔呈环形，带油腔内一侧设有挡油片，所述挡油片的一端固定在所述带油罩的内壁上，所述挡油片的另一端滑动接触带油面；所述带油腔的顶部设有高压出油口，所述带油腔的底部设有抽油口；所述带油腔的抽油口连通第二油腔的冷油出油口，所述带油腔的高压出油口连通甩油腔。以上技术方案中，所述高压出油口的通过油道连通到甩油腔，用于对推力瓦滑动接触面的冷却，并从推力瓦的外径侧甩出到第一油腔。优选地，瓦座的外径侧设有第二环形储油腔，所述带油腔的高压出油口通过第二环形储油腔连通甩油腔。优选地，所述瓦座通过至少两组固定螺丝固定在轴承座上。采用该种固定方式，能有效防止瓦座发生翘动。优选地，所述推力瓦为分立式瓦体，包括至少两个环形分布的扇形瓦体，所述扇形瓦体的前侧面为推力接触面，相邻扇形瓦体之间的间隙为甩油槽。优选地，所述带油面设有环形的带油槽，所述带油槽中环形分布有叶片。优选地，所述带油面设有用于密封的第一密封滑槽，所述带油罩的后侧端通过第一密封滑槽与所述带油面密封接触，主轴设有第二密封滑槽，带油罩的前侧端通过第二密封滑槽与主轴密封接触。优选地，所述热油进油口和冷油出油口均位于第二油腔的边端部。采用该种结构，第二油腔内的油路路径增长，有利于降低冷却油的温度，从而提高热交换效率；另外，冷油出油口位于位于第二油腔端部，可延长高压出油口与抽油口之间的路径长度，由于高压出油口与抽油口之间的路径长度越大，其高压出油口与抽油口之间的压差也越大，因此，上述结构方式，能提高高压出油口的油压，从而提高冷却油流动速度。优选地，所述第二油腔包含至少一个分腔，所述各分腔串联连通，各个分腔内安装有冷却器，所述各冷却器的流道通过串联连通。优选地，所述第二油腔包含至少一个分腔，所述各分腔串联连通，各个分腔内安装有冷却器，所述各冷却器的流道通过串联连通，所述各冷却器的液流方向与各分腔内油流方向相反。优选地，所述冷却器包括冷却管、底孔流道隔板和顶孔流道隔板，所述冷却管包含进水端和出水端，冷却管的进水端和出水端分别连接有连接法兰；所述底孔流道隔板和顶孔流道隔板间隔分布，所述底孔流道隔板的底部设有第一通道孔，所述顶孔流道隔板的顶部设有第二通道孔，所述底孔流道隔板和顶孔流道隔板的板面分布有用于穿插冷却管的穿孔，冷却管通过穿孔穿插在底孔流道隔板和顶孔流道隔板上。优选地，所述冷却器包含至少两根冷却管，各冷却管并联，各冷却管的进水端共同连接一个连接法兰，各冷却管的出水端共同连接到另一个连接法兰。优选地，所述底孔流道隔板和顶孔流道隔板垂直于冷却管。优选地，所述冷却器中的底孔流道隔板和顶孔流道隔板的总数为三至八片。优选的，所述轴承座、轴承盖和瓦座采用焊接工艺制作成型。现有的轴承座、轴承盖和瓦座采用铸造成型，铸造成型工艺，容易出现浇注缺陷，根据工艺标准，缺陷占比允许2%以内，其缺陷通过补焊方式修补，铸造成型的工件存在质量不稳定的缺点；采用焊接工艺制作成型，其工艺简单，加工方便，且能提高轴承座、轴承盖和瓦座的质量稳定性，杜绝铸造缺陷。本发明的工作原理是：本发明所述的推力轴承，由于所述带油腔的内径面为带油面，带油面在旋转过程中带动冷却油从抽油口流到高压出油口，并导致抽油口与高压出油口存在压差，高压出油口为相对高压，抽油口为相对负压，从而抽油口不断从外部向带油腔进油，高压出油口不断向外部出油。由于所述抽油口连通第二油腔，高压出油口连通甩油腔，所述第二油腔内的冷却油从抽油口抽入带油腔，并从高压出油口压入到甩油腔；所述甩油腔内的冷却油在正压压强和离心力作用下进入到推力瓦与正推力盘的滑动摩擦面上，将摩擦热吸入到冷却油中，并从推力瓦的外径侧排出到第一油腔中。由于所述第二油腔通过热油进油口连通第一油腔，所述第一油腔内的高温冷却油通过热油进油口进入第二油腔，并在第二油腔内与冷却器发生热交换。另外，本发明所述的推力轴承，在其优化技术方案中，所述第二油腔包含至少一个分腔，所述各分腔串联连通，各个分腔内安装有冷却器，所述各冷却器的流道通过串联连通，所述各冷却器的液流方向与各分腔内油流方向相反；该种结构方式，其油腔出液端可冷却至冷却器内的进液温度，其冷却器内冷却液可较大程度地吸收冷却油内的热能。相对于现有技术的技术效果：现有技术中的轴承，热交换油的循环通过油泵驱动。本发明所述的推力轴承，设有带油腔，热交换油无需采用液泵驱动，能实现自驱动热交换油的循环。现有技术中的轴承，推力瓦与推力盘间的冷却油直接通过油泵从推力瓦的外径侧压入，该种方式结构简单，但由于受到离心力的阻碍，其冷却油较难压入到推力瓦的内径侧，其滑动摩擦面的油膜流速较小，油膜的吸热速率较低，导致滑动摩擦面和油膜温度偏高，容易导致推力瓦内径侧高温烧瓦。本发明所述的推力轴承，设有甩油腔，并将甩油腔设置在推力瓦的内径侧，其冷却油由内向外流动，甩油腔内的冷却油可同时受到油压压强和离心力的驱动作用，推力瓦与正推力盘之间的油膜的流速能得到较大程度地增大，能较大程度的降低推力瓦的温度。其滑动摩擦面内油膜流速能得到较大程度地增大，滑动摩擦面和油膜的温度能维持较低的水平。现有技术中的轴承，其用于冷却油热交换的第二油腔为单腔形式，油道路径短，不便于扩充，无法进行后期热效率改造。本发明所述的推力轴承，其第二油腔包含多个分腔，该结构，可根据热效率要求匹配适当数量的冷却器，便于电站的后期热效率改造，并且冷却器能被通用；且能较大程度增长冷却油流道路径，并便于将冷却油流道与冷却器内水流流道设计成对流形式，能较大程度增大冷却器的热交换效率。本发明的优点是：本发明所述的推力轴承，可降低油温和轴瓦温度达8-20℃，具有较高的热交换效率，油温可控制在38-45℃，轴承能保持良好的润滑效果，维持轴瓦摩擦系数稳定，轴承摩擦产热小，冷却器供水量少，能有效避免油温过高导致的发电机报警停机，能有效避免轴瓦和冷却油温度过高而导致磨瓦或烧瓦的现象。附图说明此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：图1为现有的轴承的结构示意图；图2为现有冷却器a7的结构示意图；图3为现有边环流道隔板a72的结构示意图；图4为现有中心流道隔板a73的结构示意图；图5为本发明实施例一中正推力盘51横截面结构示意图；图6为本发明实施例一中A-A截面示意图；图7为本发明实施例一中轴承座1俯视结构示意图；图8为本发明实施例一中推力瓦42结构示意图；图9为本发明实施例一中带油罩9截面剖视结构示意图；图10为本发明实施例一中冷却器8和分腔73的垂直截面结构示意图；图11为本发明实施例一中冷却器8和分腔73的水平截面结构示意图；图12为本发明实施例一中顶孔流道隔板83的结构示意图；图13为本发明实施例一中底孔流道隔板82的结构示意图；图14为本发明实施例六中正推力盘51轴向剖视结构示意图；图15为本发明实施例六中正推力盘51径向剖视结构示意图；图中：a1为轴承座，a2为轴承盖，a3为推力瓦，a4为油泵，a5为第一油腔，a6为第二油腔，a61为进油道，a62为出油道，a7为冷却器，a71为冷却铜管，a72为边环流道隔板，a73为中心流道隔板，a74为边环流道，a75为中心流道；1为轴承座，2为轴承盖，3为瓦座，31为甩油腔，33为第二环形储油腔，34为固定螺丝，42为正推力瓦，42a为扇形瓦体，421为推力接触面，422为甩油槽，51为正推力盘，511为带油面，512为带油槽，513为叶片，6为第一油腔，7为第二油腔，71为热油进油口，72为冷油出油口，73为分腔，8为冷却器，81为冷却管，82为底孔流道隔板，83为顶孔流道隔板，84为连接法兰；821为第一通道孔，831为第二通道孔，c1为穿孔，9为带油罩，91为带油腔，911为高压出油口，912为抽油口，s1为第一密封滑槽，s2为第二密封滑槽，10为主轴。具体实施方式下面可以参照附图1以及文字内容理解本发明的内容以及本发明与现有技术之间的区别点。下文通过附图以及列举本发明的一些可选实施例的方式，对本发明的技术方案（包括优选技术方案）做进一步的详细描述。需要说明的是：本实施例中的任何技术特征、任何技术方案均是多种可选的技术特征或可选的技术方案中的一种或几种，为了描述简洁的需要本文件中无法穷举本发明的所有可替代的技术特征以及可替代的技术方案，也不便于每个技术特征的实施方式均强调其为可选的多种实施方式之一，所以本领域技术人员应该知晓：可以将本发明提供的任意技术手段进行替换或将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到新的技术方案。本实施例内的任何技术特征以及任何技术方案均不限制本发明的保护范围，本发明的保护范围应该包括本领域技术人员不付出创造性劳动所能想到的任何替代技术方案以及本领域技术人员将本发明提供的任意两个或更多个技术手段或技术特征互相进行组合而得到的新的技术方案。需要说明的是，以下描述中的“前侧”、“后侧”、“上部”、“下部”或“中部”的方位描述，是参照图的方位描述，其方位描述只是为了更清楚地描述实施方式，并非实现本发明的绝对方位，不限制本发明的保护范围。实施例一一种推力轴承，如图5和图6所示，包括轴承座1、轴承盖2、瓦座3、推力瓦42、正推力盘51、第一油腔6、第二油腔7、冷却器8和带油罩9；所述轴承盖2用于盖合在轴承座1上方，所述瓦座3固定在轴承座1上，所述带油腔91内设有挡油片92，正推力盘51贴合在正推力瓦42的前端；所述第一油腔6为轴承盖2与轴承座1盖合形成的密封腔；所述第二油腔7为设置在轴承座1下部的腔体，所述第二油腔7位于第一油腔6下方，所述第二油腔7包含热油进油口71和冷油出油口72，所述第二油腔7通过热油进油口71连通第一油腔6；所述冷却器8安装在第二油腔7内；所述带油罩9安装在正推力盘51的外径侧；所述推力瓦42的内径侧与瓦座3间的环形间隙空腔为甩油腔31；所述正推力盘51的径向外侧壁为带油面511，所述带油罩9与带油面511之间形成带油腔91，所述带油腔91呈环形，带油腔91内一侧设有挡油片92，所述挡油片92的一端固定在所述带油罩9的内壁上，所述挡油片92的另一端滑动接触带油面511；所述带油腔91的顶部设有高压出油口911，所述带油腔91的底部设有抽油口912；所述带油腔91的抽油口912连通第二油腔7的冷油出油口72，所述带油腔91的高压出油口911连通甩油腔31。作为上述实施方式的进一步具体说明，如图6所示，瓦座3的外径侧设有第二环形储油腔33，第二环形储油腔33的进油端连通所述带油腔91的高压出油口911，所述第二环形储油腔33的出油端连通甩油腔31。作为上述实施方式的进一步具体说明，如图7所示，所述瓦座3通过三组固定螺丝34固定在轴承座1上。采用该种固定方式，能有效防止瓦座3发生翘动。作为上述实施方式的进一步具体说明，如图8所示，所述推力瓦42为分立式瓦体，包括至少两个环形分布的扇形瓦体42a，所述扇形瓦体42a的前侧面为推力接触面421，相邻扇形瓦体42a之间的间隙为甩油槽422。作为上述实施方式的进一步具体说明，如图9所示，所述带油面511设有用于密封的第一密封滑槽s1，所述带油罩9的后侧端通过第一密封滑槽s1与所述带油面511密封接触，主轴10设有第二密封滑槽s2，带油罩9的前侧端通过第二密封滑槽s2与主轴10密封接触。作为上述实施方式的进一步具体说明，所述热油进油口71和冷油出油口72均位于第二油腔7的边端部。作为上述实施方式的进一步具体说明，如图10和图11所示，所述第二油腔7包含八个分腔73，所述各分腔73串联连通，各个分腔73内安装有冷却器8，所述各冷却器8的流道通过串联连通，所述各冷却器8的液流方向与各分腔73内油流方向相反；所述冷却器8包括冷却管81、底孔流道隔板82和顶孔流道隔板83，所述冷却管81的两端分别设有连接法兰84；所述底孔流道隔板82和顶孔流道隔板83垂直于冷却管81，所述底孔流道隔板82和顶孔流道隔板83间隔分布，如图12和图13所示，所述底孔流道隔板82的底部设有第一通道孔821，所述顶孔流道隔板83的顶部设有第二通道孔831，所述底孔流道隔板82和顶孔流道隔板83的板面均分布有用于穿插冷却管81的穿孔c1，冷却管81通过穿孔c1穿插在底孔流道隔板82和顶孔流道隔板83上；所述冷却器8包含至少两根冷却管81，所述冷却管81内流道并联，并共同连接到连接法兰84；所述冷却器8中的底孔流道隔板82和顶孔流道隔板83的总数为三片。采用上述实施例实施方式，用于在轴承的推力瓦42和油温测试中，如下表1所示，运行两小时后，推力瓦42温度趋于稳定在41℃以内，推力瓦42内的油温趋于稳定在36℃左右；相对于现有常规的轴承，其轴瓦可降低达9℃，油温可降低达14℃。正推力瓦编号12345油温初始温度（℃）26.626.426.526.726.626.31h(℃)30.731.130.431.330.830.62h(℃)37.938.238.838.939.335.83h(℃)39.340.139.240.840.536.2表1实施例二与实施例一不同之处在于：如图14和图15所示，所述带油面511设有环形的带油槽512，所述带油槽512中环形分布有叶片513。采取该种结构，能提高高压出油口911的油压，从而增大冷却油的循环流速；在油温测试中，油温趋于稳定时的温度。采用上述实施例实施方式，用于在轴承的推力瓦42和油温测试中，如下表1所示，运行两小时后，推力瓦42温度趋于稳定在40.5℃以内，推力瓦42内的油温趋于稳定在35℃左右。实施例三与实施例一不同之处在于：所述第二油腔7包含两个水平并列的分腔73，所述各分腔73串联连通，各个分腔73内安装有冷却器8，所述各冷却器8的流道通过串联连通。所述各冷却器8的液流方向与各分腔73内油流方向相同。所述冷却器8包含至少两根冷却管81，所述冷却管81内流道并联，并共同连接到连接法兰84；所述冷却器8中的底孔流道隔板82和顶孔流道隔板83的总数为三片。采用上述实施例实施方式，，用于在轴承的推力瓦42和油温测试中，如下表1所示，运行两小时后，推力瓦42温度趋于稳定在44.5℃以内，推力瓦42内的油温趋于稳定在38.5℃左右。实施例四与实施例一不同之处在于：所述第二油腔7包含两个水平并列的分腔73，所述各分腔73串联连通，各个分腔73内安装有冷却器8，所述各冷却器8的流道通过串联连通。所述各冷却器8的液流方向与各分腔73内油流方向相同。所述冷却器8包含至少两根冷却管81，所述冷却管81内流道并联，并共同连接到连接法兰84；所述冷却器8中的底孔流道隔板82和顶孔流道隔板83的总数为八片。采用上述实施例实施方式，，用于在轴承的推力瓦42和油温测试中，如下表1所示，运行两小时后，推力瓦42温度趋于稳定在43.5℃以内，推力瓦42内的油温趋于稳定在37.5℃左右。上述本发明所公开的任意技术方案除另有声明外，如果其公开了数值范围，那么公开的数值范围均为优选的数值范围，任何本领域的技术人员应该理解：优选的数值范围仅仅是诸多可实施的数值中技术效果比较明显或具有代表性的数值。由于数值较多，无法穷举，所以本发明才公开部分数值以举例说明本发明的技术方案，并且，上述列举的数值不应构成对本发明创造保护范围的限制。如果本文中使用了“第一”、“第二”等词语来限定零部件的话，本领域技术人员应该知晓：“第一”、“第二”的使用仅仅是为了便于描述上对零部件进行区别如没有另行声明外，上述词语并没有特殊的含义。另外，上述本发明公开的任意技术方案中所应用的用于表示位置关系或形状的术语除另有声明外其含义包括与其近似、类似或接近的状态或形状。本发明提供的任意部件既可以是由多个单独的组成部分组装而成，也可以为一体成形工艺制造出来的单独部件。最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。当前第1页1 2 3