一种贯流水轮发电机径向导轴承弹性金属塑料瓦的制作方法

本实用新型涉及贯流水轮发电机技术领域，特别是涉及一种贯流水轮发电机径向导轴承弹性金属塑料瓦。

背景技术：

上世纪末年，我国分别从俄罗斯引进了推力弹性金属塑料轴瓦，和从欧洲引进了贯流式水轮发电机组两项技术。但是，当国产的推力弹性金属塑料轴瓦刚开始应用之初，却了出现了葛洲坝、大化、岩滩等水电站严重的烧瓦事故。经进一步研究发现原来进口的推力弹性金属塑料轴瓦虽属于平面型的，但其塑料轴瓦表面不是平面的，而是由微小的进油平面，承重平面、微小的出油平面组成的塑料型面，这是与传统的合金瓦截然不同的。这种微小的塑料型面起到了消除塑料、弹性金属层和金属瓦基之间的热膨胀系数不一致所产生的变形效应、塑料边缘效应的影响，保证了塑料轴瓦运行的安全可靠性。因此，2014年修改的机械行业标准JB/T10180－2014[水力发电机推力弹性金属塑料轴瓦技术标准]中特意补写进了推力弹性金属塑料轴瓦应有合理塑料型面条款。现在，除了三峡以外的所有大、中型水电站中的立式水轮发电机组都广泛应用国产的推力弹性金属塑料轴瓦，取得了显著的运行效果。由于塑料轴瓦摩擦系数小、磨损低仅仅是合金瓦的二十分之一，特别是在低转速，大负荷的状态下更能发挥其优势，一经装机不需维修，不用刮研，寿命可达20年以上。因此我国大、中水电站已经基本杜绝了过去经常发生过的推力瓦事故的现象，事故率几乎为零。

贯流式水轮发电机组属于小型发电设备。引进后因其水头只大于3米就能发电，淹没移民少、投资小、建设快、过流量大、效率高的优点，特别适合我国广大的小落差、大流量的江河。一经引进便获得了突飞猛进的发展。国产的贯流机组从引进的1万千瓦单机容量逐步发展到了10万千瓦，目前已经自主建有了上百座贯流式水电站。贯流式水轮发电机组是卧式机组，其轴承系统是由正、反两个推力轴承和水轮机侧、发电机侧两个径向导轴承组成的。国产贯流机组的正、反推力轴承已经普遍应用了推力弹性金属塑料轴瓦。而引进和国产机组的水轮机侧、发电机侧两个径向导轴承应用的仍然是传统的圆筒型径向合金轴瓦。贯流式水轮发电机组的转速低只有几十转到百十来转。轴颈大一般直径都在500毫米以上，大的有1800毫米，而且还有向更大发展的趋势。转轴承重大，最小也有几十吨，有的达到几百吨，轴承的负荷很大。转轴与轴瓦之间只存在着标准的配合间隙。为了保证运行安全，不得不经常对合金瓦进行刮研，就像立式机组未进行推力塑料瓦改造前的合金推力轴瓦运行状态相仿佛，轴承事故时有发生。而低转速，大负荷正是弹性金属塑料轴瓦的优势领域。自2000年起就有许多贯流水电站提出过应该将弹性金属塑料轴瓦应用到贯流式水轮发电机组的卧式径向导轴承中要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种贯流水轮发电机径向导轴承弹性金属塑料瓦，以解决上述现有技术存在的问题，使机组运行更安全，效率更高。

为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：

本实用新型提供一种贯流水轮发电机径向导轴承弹性金属塑料瓦，包括相对于发电机侧导轴承和水轮机侧导轴承弹性金属塑料瓦的上瓦基和下瓦基，所述上瓦基和下瓦基均为半园筒状结构，所述上瓦基内壁的两端均分别设置有上档边，所述上档边内侧设置有上弹性金属层，所述上弹性金属层外紧密连接有上氟塑料层；所述下瓦基内壁的两端均分别设置有下档边，所述下档边内侧设置有下弹性金属层，所述下弹性金属层外紧密连接有下氟塑料层；所述下瓦基一端开设有高压进油孔，所述高压进油孔连通喷油孔，所述喷油孔垂直贯通所述下弹性金属层和下氟塑料层后与位于所述下氟塑料层内壁上的合金密封部连通。

可选的，所述下氟塑料层的内壁包括进油园弧面、承重园弧面和出油圆弧面，所述进油圆弧面和出油圆弧面弧度均大于30度小于55度，承重圆弧面弧度大于70度；所述进油圆弧面和出油圆弧面的两端均分别设置有进油圆弧塑料档边和出油圆弧塑料档边，所述进油圆弧塑料档边和出油圆弧塑料档边的轴向宽度与所述上氟塑料层的轴向宽度相同。

可选的，所述进油圆弧面的进口和所述出油圆弧面的出口与导轴的单边间隙为1.5～4毫米；所述上氟塑料内壁与导轴的间隙为0.6～2毫米；所述进油圆弧塑料档边的进口和出油圆弧塑料档边的出口与导轴的单边间隙为0.5～1.5毫米。

可选的，所述上弹性金属层和上氟塑料层分别为结构相同的两个，两个所述上弹性金属层和上氟塑料层的轴向长度为下氟塑料层轴向长度的十分之一以上；所述下弹性金属层和下氟塑料层为一个。

可选的，所述上挡边和下挡边的轴向长度不低于3毫米。

可选的，所述高压进油孔即进油孔靠近下瓦基一端设置有螺纹接口。

可选的，所述承重圆弧面上设置有高压油顶起区域，所述高压油顶起区域与合金密封部连通，所述高压油顶起区域相对于所述承重圆弧面下凹至少0.2毫米。

本实用新型相对于现有技术取得了以下技术效果：

本实用新型的径向导轴承弹性金属塑料瓦设计了合理的塑料型面范围，起到消除塑料、弹性金属层和金属瓦基之间沿着径向的热膨胀系数不一致所产生的变形效应、塑料边缘效应的影响，保证了塑料轴瓦运行的安全可靠性。应用该径向导轴承弹性金属塑料轴瓦运行的瓦温比原来的合金瓦普遍低5～10度。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的径向导轴承弹性金属塑料瓦的下轴瓦径向剖面图；

图2为本实用新型的径向导轴承弹性金属塑料瓦的整体轴向剖视图；

图3为本实用新型的径向导轴承弹性金属塑料瓦的轴瓦与轴承体合为一体结构的整体轴向剖视图。

其中，1为上瓦基、2为下瓦基、3为上挡边、4为上弹性金属层、5为上氟塑料层、6为下挡边、7为下弹性金属层、8为下氟塑料层、8-1为进油圆弧面、8-2为承重圆弧面、8－21为合金密封部，8-22为高压油顶起区域、8-3为出油圆弧面、8－4为进油圆弧面塑料档边，8－5为出油圆弧面塑料档边，9为进油孔、10为喷油孔、11为螺纹接口、12为润滑油进孔、13为瓦体合一上瓦基、13－1为上瓦基的安装螺孔、13－2为上瓦基的支撑、14为瓦体合一下瓦基、14－1为下瓦基的安装螺孔、14－2为下瓦基的支撑。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

本实用新型的目的是提供一种贯流水轮发电机径向导轴承弹性金属塑料瓦，以解决上述现有技术存在的问题，使机组运行更安全，效率更高。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

本实用新型提供一种贯流水轮发电机径向导轴承弹性金属塑料瓦，径向导轴承弹性金属塑料瓦分别安装在发电机侧导轴承和水轮机侧导轴承之中，所述的导轴承有轴瓦与轴承体分开和轴瓦与轴承体合为一体的两种结构。径向导轴承轴瓦与轴承体分开的弹性金属塑料瓦如图1和图2所示，包括相对于导轴承的上瓦基1和下瓦基2，上瓦基1和下瓦基2均为半圆筒状结构，上瓦基1内壁的两端均分别设置有上挡边3，上挡边3内侧设置有上弹性金属层4，上弹性金属层4外紧密连接有上氟塑料层5；下瓦基2内壁的两端均分别设置有下挡边6，下挡边6内侧设置有下弹性金属层7，下弹性金属层7外紧密连接有下氟塑料层8；下瓦基2一端开设有进油孔9，进油孔9为高压进油孔，其连通有喷油孔10，喷油孔10垂直贯通下弹性金属层7和下氟塑料层8后与位于下氟塑料层8内壁上的合金密封部连通。下氟塑料层8的内壁包括进油圆弧面8-1、承重圆弧面8-2和出油圆弧面8-3，进油圆弧面8-1和出油圆弧面8-3的弧度均大于30度小于55度，承重圆弧面8-2弧度大于70度。进油圆弧面8－1和出油圆弧面8－3的两端均分别设置有进油圆弧塑料档边8－4和出油圆弧塑料档边8－5。进油圆弧塑料档边8－4和出油圆弧塑料档边8－5的轴向宽度与上氟塑料层5的轴向宽度相同。

进油圆弧面8-1的进口和出油圆弧面8-3的出口与导轴的单边间隙为1.5～4毫米；上氟塑料层5内壁与导轴的间隙为0.6～2毫米。进油圆弧塑料档边8－4的进口和出油圆弧塑料档边8－5的出口与导轴的单边间隙为0.5～1.5毫米。上弹性金属层4和上氟塑料层5分别为结构相同的两个，两个上弹性金属层4和上氟塑料层5的轴向长度相同，为下氟塑料层8轴向长度的十分之一以上；下弹性金属层7和下氟塑料层8为一个整体式结构，下弹性金属层7和下氟塑料层8长度相等。上挡边3和下挡边6的轴向长度不低于3毫米。进油孔9靠近下瓦基2一端设置有螺纹接口11。承重圆弧面8-2上设置有高压油顶起区域8-22，所述高压油顶起区域8-22与合金密封部8－21连通，高压油顶起区域8-22相对于承重圆弧面8-2下凹至少0.2毫米。上瓦基1和下瓦基2一端分别设置有向外突出的凸缘结构，以此凸缘与轴承体固定。12为润滑油进孔。

径向导轴承轴瓦与轴承体合为一体的弹性金属塑料瓦如图3所示，它与前者轴瓦与轴承体分开结构的不同，在于上瓦基和上轴承体合为一体为瓦体合一上瓦基13，瓦体合一上瓦基13为半圆筒状结构，两端有安装用的上瓦基的安装螺孔13－1，瓦基外园有上瓦基的支撑13－2；下瓦基和下轴承体合为一体的瓦体合一下瓦基14，瓦体合一下瓦基14为半圆筒状结构，两端有安装用的下瓦基的安装螺孔14－1，瓦基外园有下瓦基的支撑14－2。其余结构与轴瓦和轴承体分开的弹性金属塑料瓦完全相同不再重叙。

贯流水轮发电机径向导轴承弹性金属塑料瓦是上、下两半的筒式层状轴瓦结构。金属的上瓦基1与下瓦基2经合口面用销和螺栓把合在一起。两个上氟塑料层5与上弹性金属层4，即弹性金属丝叠压层镶嵌复合后，钎焊在金属的上瓦基1内表面的上挡边3的内侧构成上瓦塑料挡油边。下氟塑料层8与下弹性金属层7镶嵌复合后，钎焊在下瓦基2内表面的下挡边6内侧构成下轴瓦工作面。

下氟塑料层8的内壁自合口面起的进油圆弧面8-1的圆弧角度S1和出油圆弧面8-3角度S2均大于30小于50度弧度，承重圆弧面8-2的角度大于70度弧度。进油圆弧面8-1和出油圆弧面8-3的弧面直径大于轴颈3～8毫米，进油圆弧面8-1的进口和出油圆弧面8-3的出口与轴径之间的间隙基本相同，其单边的间隙为1.5～4毫米。当轴径大、转数低时取较大的值。

进油圆弧面8-1的进油圆弧面塑料边8－4和出油圆弧面8-3的出油圆弧面塑料挡边8－5的径向宽度不小于塑料瓦面的1/10，塑料挡油边的圆弧面直径大于轴颈1～3毫米，进、出油塑料挡边的进、出口处与轴径的间隙基本相同，其单边间隙为0.5～1.5毫米。当轴直径小时取小值，当轴直径大时取较大的值合适。

承重圆弧面8-2有高压油顶起区域8-22，其低于承重圆弧面8-2的尺寸为0.20毫米以上。进油孔9为高压进油孔，其进口端有螺纹接口11。喷油孔10与进油孔9相连通后，经过合金密封8－21直通高压油顶起区域8-22。

上、下瓦基的金属挡边轴向长度为3毫米以上，用来档着弹性金属层的金属丝不外露。一般情况下取5毫米比较合适。

下弹性金属层7在合口面侧有钎焊的封边，上弹性金属层4在合口面有钎焊的封边，他们的厚度均大于3毫米。一般情况下取5毫米比较合适。其宽度大于弹性金属丝层5毫米以上。

上氟塑料层5的圆弧面与轴之间的间隙控制在0.6～2毫米。一般情况下取1毫米比较合适。取小值排油慢瓦温较高。取大值时排油快瓦温较低，但是耗油加大，要求油泵能力较大。

实施例一轴瓦与轴承体分开结构的径向导轴承弹性金属塑料轴瓦

下面以某水电站贯流式水轮发电机组发电机侧的径向导轴承弹性金属塑料轴瓦的实例：内径860mm、瓦宽650mm，外径980mm为例叙述其加工如下

1上瓦基体和下瓦基体加工

该瓦的上瓦基体和下瓦基体是铸钢件。首先铣削加工出合口面，上下瓦基点焊接合在一起，上立式车床加工：外径980mm，其一侧有挡台20X20mm，瓦宽650mm，内径两侧留有宽5mm的挡边，其余内径加工粗糙度Ra3.2。

上镗床加工把合螺孔、销孔、吊装螺孔、进油孔，以及图纸要求的其他应该加工的部位，然后拆开焊口。

上瓦基合口面内侧铣削5x10mm槽，其长度与上轴瓦的塑料挡边相等。

下瓦基在合口面铣削5x10mm的通槽。

按图纸加工其余的孔、螺孔攻丝等。

2制作弹性金属塑料瓦面

制作弹性金属丝层厚5mm。

在弹性金属丝层上压力镶嵌复合氟塑料粉5.5mm厚；然后送进真空炉中烧结，炉温395℃保温1小时后，随炉冷却，烧成的复合瓦面厚10.5±0.1mm。

切割下料：

a)上轴瓦复合瓦面为矩形尺寸：1356x78mm二件。

b)下轴瓦复合瓦面为矩形尺寸：1356x628mm一件。

钎焊复合瓦面

上瓦基装入模具中，在加热中加热到200℃～220℃时烫锡。复合瓦面同时烫锡。然后继续加热到260℃时将复合瓦面钎焊在上轴瓦基的两档边内，放入压芯固定住后冷却到常温取出清理。

下瓦基装入模具中，加热到200～220℃时烫锡，复合面加热到200～220℃时烫锡，然后继续加热到260℃时，将下轴瓦面钎焊在下轴瓦基挡边间，放入压芯固定住后冷却到常温取出清理。

上轴瓦合口面的钎焊封边除掉多余焊锡，与合口面刮平。下轴瓦合口面的钎焊封边除掉多余焊锡，与合口面刮平。

3加工内径塑料型面

上、下轴瓦合口插销把紧螺栓，上立式车床按外圆找正，切削塑料内表面按照车削，粗糙度Ra0.8。

上、下轴瓦把合螺栓松开，合口面加垫片1.5mm厚，重新把紧螺栓，下瓦塑料面从两个合口面起到45度角划记号线，上立式车床按照上轴瓦外圆找正，车削塑料挡油边弧面，到两合口面间距离而且不超过记号线为止。

上、下轴瓦把紧螺栓松开，加3.5mm垫片，重新把紧。上立车按照上轴瓦外圆找正车削进出油弧面，直到到两合口面间距离而且不超过记号线为止。

4制作高压油顶起结构

按照图纸高压油顶起所在区域划线。以喷油孔为中心钻破塑料层直抵金属丝层，用合金封焊，刮出高压油区域矩形60X120mm低于承重面0.20mm。

在高压油顶区域中心钻喷油孔直通高压油孔。

5清理包装。

清理所有螺孔、油孔、测温孔内的杂物、铁屑。

清理加工产生的毛刺，除锈、涂防锈油、包装。

实施例二、轴瓦与轴承体合为一体结构的径向导轴承弹性金属塑料轴瓦

下面以上水电站贯流式水轮发电机组水轮机侧的径向导轴承弹性金属塑料轴瓦的实例：内径860mm、瓦宽650mm，支撑外径球面980mm为例叙述其加工如下

1上瓦基体和下瓦基体加工

该瓦的上瓦基和下瓦基是铸钢件。首先铣削加工出合口面，上、下瓦基点焊接合在一起，上立式车床加工：支撑外径球面980mm，瓦宽650mm，内径两侧留有宽5mm的挡边，其余内径加工粗糙度Ra3.2。

上镗床加工把合螺孔、销孔、吊装螺孔、进油孔、安装螺孔，以及图纸要求的其他应该加工的部位，然后拆开焊口。

上瓦基合口面内侧铣削5x10mm槽，其长度与上轴瓦的塑料挡边相等。

下瓦基在合口面铣削5x10mm的通槽。

按图纸加工其余的孔、螺孔攻丝等。

2其余加工与实施例一轴瓦与轴承体分开结构的径向导轴承弹性金属塑料轴瓦中2、3、4、5完全相同。

本实用新型中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。