一种带注油腔的多层复合轴瓦滑动轴承的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种滑动轴承，尤其涉及一种带注油腔的多层复合轴瓦滑动轴承，适 用于大型高速重载场合。
【背景技术】
[0002] 随着工程机械向着高速、重载方向的飞速发展，滑动轴承用于大型的汽轮机等旋 转机械上日趋广泛。和滚动轴承相比，滑动轴承具有承载能力高、抗振性好、工作平稳可靠、 噪声小、寿命长等优点，滑动轴承中形成的油膜使得滑动表面被润滑油分开而不发生直接 接触,可大大减少摩擦损失和表面磨损，从而增加轴承的寿命；另外,具有一定的吸振能力 的润滑油膜有利于提高轴承运转的稳定性和运转精度。对高速运转稳定性影响最直接的就 是转子系统中滑动轴承的支承特性，即刚度特性和阻尼特性。例如：当汽轮机高速运转时， 滑动轴承刚度阻尼较小时，易造成汽轮机转子系统产生激烈地振动，造成汽轮机转子的破 坏等机组事故。
[0003] 目前，一般通过以下几种方法来改变滑动轴承的轴瓦、轴颈的结构来提升轴承的 刚度和阻尼：1、通过改变轴瓦的曲率半径以提高轴承的刚度阻尼，但轴瓦的曲面加工不容 易实现；2、将轴颈经非圆修形形成多个油楔以提高轴承刚度阻尼作用，但这只适合轴颈固 定不转的场合；3、通过在轴瓦外圈上开一周的油槽，由加工出不同宽度的油槽改变轴承刚 度，但加工不同宽度的油槽对于已经处于工作中的轴承不好实现；4、用螺栓把弹性垫块连 接在轴瓦外圈上，在弹性垫块和轴瓦中加入垫圈，从而调节轴瓦与轴颈油膜间隙以影响轴 承的刚度阻尼，但该方法同样对于已经安装好的轴承不方便实施。5、通过控制系统控制执 行单元螺杆的伸缩调整可倾瓦块与轴颈之间间隙，以改变轴承的刚度阻尼大小，此方法实 现了智能化操作方便，但结构复杂，实现存在一定的困难。
[0004] 因此，目前对滑动轴承结构方面的改进，虽然能够提高轴承的刚度和阻尼，但存在 结构复杂、加工不易和操作不便等问题。
[0005] 油膜间隙对轴承油膜刚度阻尼的影响，上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院陆 金铭、周海港、顾卫俊用ANSYS及MATLAB软件分析计算轴承油膜对推进轴系动态校中的影 响，得到轴承间隙增大，油膜刚度减小的结论(参见：陆金铭，周海港，顾卫俊.船舶轴系动 态校中轴承油膜的影响计算.船舶工程，2009 (9) :69-72);东北电力大学张艾萍、王德、李 守海通过理论分析得到当外载增加时，轴瓦与轴颈的间隙减小，油膜厚度变薄，油膜刚度变 大，机组振动幅值减小的结论(参见；张艾萍，王德，李守海.汽轮机组振动幅值与轴承载荷 及油膜刚度之间的关系.汽轮机技术，2002(4) :257-258);因此合理选择油膜间隙对改善 轴承的性能有着重要意义。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的是为克服现有技术存在的问题，提出一种结构简单、易加工实现、操 作简单的带注油腔的多层复合轴瓦轴承，通过注油腔注入高压油促使油膜厚度变薄即可实 现轴承刚度阻尼的改变。
[0007] 本发明采用的技术方案是：本发明包括轴瓦、轴颈及轴承座，轴承座有上轴承座和 连接在上轴承座下方的下轴承座组成，轴承座中间的空腔中设轴瓦和轴颈，轴瓦与轴承座 固定连接且轴瓦有间隙地套在轴颈外，所述轴瓦是由内轴瓦与外轴瓦组成的复合轴瓦，在 内轴瓦的下端外壁上开有弧形凹槽状的注油腔，注油腔与内轴瓦内壁之间形成内轴瓦薄壁 部分；外轴瓦同轴紧密套在内轴瓦外，外轴瓦和内轴瓦固定连接为一体，内轴瓦的内壁与轴 颈之间的间隙形成楔形腔；在内轴瓦上开有与注油腔相连通的注油孔，注油孔向注油腔内 注入的是高压油；在上轴承座以及复合轴瓦上开有进油孔，进油孔连通楔形腔，从进油孔注 入的是普通压力的润滑油。
[0008] 进一步地，注油腔8的径向截面是弧型且关于内轴瓦径向截面上的垂直中心线左 右对称，注油腔的弧长占内轴瓦周长的八分之一；内轴瓦薄壁部分的径向壁厚是内轴瓦径 向壁厚的八分之一。
[0009] 润滑油注入后，当轴颈旋转时，润滑油产生的油膜力不能使内轴瓦薄壁部分发生 塑性变形；当轴颈受到外载荷大时，通过注油孔注入高压油至注油腔中，高压油所产生的压 力使内轴瓦薄壁部分发生塑形变形。
[0010] 本发明具有的有益效果是： 1、本发明通过在复合轴瓦内轴瓦上开注油腔，在注油腔中加入高压油可使复合轴瓦内 轴瓦发生一定的弹性变形量，弹性变形量的存在可以促使油膜厚度变薄，可以改变轴承间 隙大小，间接影响了阻尼刚度，提高油膜阻尼刚度大小，也即改变了转子的临界转速，而提 高转子的临界转速，能规避转子跨越临界转速，旋转机械工作的稳定性得到保证。
[0011] 2、本发明能根据根据大型重载中的转子实际工况来调节滑动轴承油膜力大小实 现转子平稳运转。
[0012] 3、本发明由内轴瓦与外轴瓦组合成的这种复合轴瓦由于不是内型腔，而是通过外 轴瓦实现对注油腔的密封效果，所以外轴瓦对注油腔起到了密封防止润滑油的泄露，同时 这种结构能够避免内型腔的加工，降低了轴瓦结构的加工难度，轴瓦结构简单。
[0013] 4、本发明中楔形腔形成的油膜使得滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，则 可以大大减少摩擦损失和表面磨损从而增加轴承的寿命；另外，具有一定的吸振能力的润 滑油膜有利于提高轴承运转的稳定性和运转精度。
[0014] 5、在圆瓦滑动轴承中，轴瓦的偏心率大小通常是由轴颈的受力决定的，而滑动轴 承用在重载场合较多，当外载很大时，本发明可以通过调整轴瓦位置直接达到改变油膜力 大小，进一步增大轴瓦的承载能力。
【附图说明】
[0015] 下面结合附图和【具体实施方式】对本发明作进一步详细说明： 图1为本发明所述一种带注油腔的多层复合轴瓦滑动轴承的主视剖视图； 图2为图1的俯视图； 图3为图1中复合轴瓦的结构图； 图4为图3中内轴瓦结构局部受力变形放大图；其中，图4 (a)为内轴瓦局部受力放 大示意图；图4 (b)为内轴瓦受力变形放大示意图； 图5为本发明中注油腔压力与轴承承载力关系图； 图6为本发明中注油腔压力与油膜刚度关系图； 图7为本发明中注油腔压力与油膜阻尼关系图。
[0016] 图中1.油孔；2-1.上轴承座；2-2.下轴承座；3.外轴瓦；4.内轴瓦；5.轴颈； 6.楔形腔；7.注油孔；8.注油腔；9.螺栓孔；10.底座槽；11.螺栓孔；12.销轴；13.内轴 瓦薄壁部分。
【具体实施方式】
[0017] 参见图1和图2所示，本发明包括三部分：带注油腔的复合轴瓦、高速旋转的轴颈 5以及起固定作用的轴承座。其中，轴承座有上轴承座2-1和连接在上轴承座2-1下方的 下轴承座2-2组成，上轴承座2-1和下轴承座2-2上下对合并固定连接在一起组成轴承座。 固定时，在上轴承座2-1和下轴承座2-2均开有4个螺栓孔9,螺栓孔9均为通孔，用螺栓 通过螺栓孔9把上轴承座2-1和下轴承座2-2固定连接在一起。在轴承座的底座上开有4 个螺栓孔11，用于固定整个轴承，把轴承受的冲击转移至底座上。在轴承座的底座底部有 两对称分布的底座槽10,螺栓孔9经过底座槽10,与底座槽10相通，底座槽10便于上轴承 座2-1和下轴承座2-2通过螺栓的连接，其次当轴承受到冲击载荷时，底座槽10部分的刚 度远远小于未带底座槽的刚度，此时底座槽10的各个侧面产生挠曲、压缩和拉伸变形，起 到了阻尼作用，从而有效缓冲轴承冲击载荷的作用。
[0018] 在轴承座中间的空腔中安装复合轴瓦和