专利名称：高速重载油膜轴承的制作方法
专利说明
一、技术领域本实用新型属于机械传动装置的滑动轴承，涉及一种油膜轴承。
二背景技术：
油膜轴承是一种理想的滑动轴承，在工作运行中，它能自动地形成一个完整的压力油膜，将轴与瓦分开，以润滑油间的液体摩擦代替轴与瓦之间的金属摩擦。因而，摩擦损耗小，运转精度高，使用寿命长，被广泛地应用在冶金、电力、机床、仪表等国民经济的很多部门。如1所示，油膜轴承的基本结构由主要工作零件锥套(轴)和衬套(瓦)以及轴承箱体(轴承座)组成。衬套与锥套相对周向滑动便构成了该廻转摩擦副，并承受全部载荷。油膜轴承可按其润滑方式、工作特点、装备对象划分为许多不同的类型，这里所指的油膜轴承是按它的工作特点耒命名的。当前，国内普遍采用的油膜轴承多为高速轻载和中速中(低)载轴承，比如汽轮机、水轮机、发电机等的油膜轴承即属于前者，而现代大型连轧机，如板带材热连轧机、冷连轧机等的油膜轴承则属于后者。随着我国国民经济的发展，高科技、高效能设备的出现，要求油膜轴承具有更高的滑动速度和更大的平均比压，能在高速重载工况下运行。对于油膜轴承耒说，最不利的工况莫过于重载和两种速度的结合一是低速重载，二是高速重载。低速重载的关键是速度低、载荷大，靠动压效应难以形成油膜，但它可以采用其它润滑方式，如静压或静-动压润滑方式，即用高压油将轴顶起形成油膜而完善地解决这一问题。而高速重载的关键是速度高、载荷大、发热严重、极易烧毁轴承，采用现有技术的油膜轴承结构，乃至改变润滑方式都无法解决上述向题，成为当前的一大技术难题，制约着高性能设备的发展。
三
发明内容
本实用新型的目的在于针对现有技术的油膜轴承，在速度高、载荷大的工况下存在发热严重的关键问题，提供一种高速重载油膜轴承，使之具有很高的滑动速度(v＞90M/s)，很大的平均比压(p＞25MPa)，满足高科技、高效能设备发展对油膜轴承的要求。
本实用新型是通过以下技术方案来实现的一种高速重载油膜轴承，是对现有油膜轴承的改进。现有结构是在锥形轴颈和轴承箱体之间设置锥套和衬套，锥套与轴颈联结在一起，衬套与箱体联结在一起，锥套和衬套之间形成周向相对滑动的摩擦副。其改进有以下三个方面1、为了提高轴承的承载能力，并同时改善摩擦副的表面性能，在衬套的结构设计和材料选择上，摒弃了普遍采用的以巴氏合金作为减摩层的单一结构形式，而将其设计成多层复合薄壁结构，使衬套成为复合层构造的薄壁件。其复合层最外层是钢背，与钢背接触的是高硬度合金层，高硬度合金上面是隔层，内表面是减摩合金层。高硬度合金层为镉、铜、铝等合金，其厚度不足0.5mm，隔层为镍，其厚度1-3μ，减摩合金层为铅、锡、锑等合金，其厚度15-30μ。
2、为了增强轴承的传导散热效果，除将衬套设计成薄壁件外，在轴承箱体与簿壁衬套之间的连接方式采取过盈配合，并在箱体内设置冷却介质通道，可对轴承内的温度实行调控。
3、为了增强润滑油的对流散热效果，供油槽的设置，一方面按照常规增大非工作区域的间隙；另一方面在衬套内工作表面进油侧，开设沿周向呈收敛楔形的供油槽。
本实用新型针对现有技术存在的缺欠，抓住油膜轴承摩擦副中衬套这一关键环节，从理论上有了新的认识，结构上采取了改进措施。现有技术的衬套，为了使它既具有耐磨性又具有工作时所必须的强度和刚度，采取了双层金属结构。目前多采用离心浇铸的办法，将巴氏合金减摩材料与金属套筒结合在一起，形成巴氏合金与钢套的双层结构。由于巴氏合金质地软、铸层厚(一般2-5mm)，降低了轴承的承载能力。本实用新型不但减薄了减摩层的厚度，而且采用了多层复合结构。高硬度合金层增强了整体的刚度和强度，极薄的减摩合金，既保持了本身的优点--耐磨、质软、埋入性好，又增强了抗挤压能力，提高了疲劳极限，特别是抗压强度，几乎成倍增长，使油膜轴承的承载能力满足了高速重载工况的要求。本实用新型由于供油槽的设置，一方面按照常规增大非工作区域的间隙，增加供油量，提高混油冷却效果；另一方面根据“强力楔”原理为在不减弱流体动压润滑效应的前提下，增加了穿越轴承工作区域的润滑油流量，最大限度地将润滑油卷汲入轴承的工作区域，而在衬套内表面进油侧，开设沿周向呈收敛楔形的供油槽，因而提高了对发热区域的直接冷却效果。同时，由于衬套与箱体采用过盈配合、箱体内设冷却介质通道等措施，有效地解决了高速重载油膜轴承的滑动速度高、平均比压大、发热严重的关键问题。
四
图1是油膜轴承的结构示意图，图2是薄壁衬套的复合结构示意图，图3是衬套内表面的收敛楔形供油槽的示意图。
五具体实施方式
如图1所示，一种高速重载油膜轴承，其锥套3和锥形轴颈4，通过锁紧装置紧紧地联结在一起，衬套2的外壁与轴承箱体1的内壁之间采用过盈配合，衬套2和锥套3之间形成周向相对滑动摩擦副。如图1、2所示，衬套2为薄壁复合多层结构，最外层是钢背(钢筒)2-1，与钢背接触的是由金属镉、铜、铝等组成的高硬度合金层2-2，高硬度合金层上面是金属镍的隔层2-3，隔层表面是由铅、锡、锑等组成的减摩合金层2-4。所述的高硬度合金层的厚度小于0.5mm，隔层厚度为1-3μ，减摩层厚度为15-30μ。轴承箱体1与衬套2之间取消了间隙，采用过盈配合，直接热传导，同时，在箱体1内设置冷却介质通道，可以进行调温。在润滑方式上，一方面加大非工作区域的间隙，增加其润滑油的流量，另一方面如图3所示，在衬套2的内工作表面进油侧，开设沿周向呈收敛楔形的供油槽5。
本实用新型的技术方案已用于高速线材精轧机的油膜轴承，单项性能达到载荷平均比压p＞20MPa，速度滑动速度v＞90M/s。实现了现代概念的高速重载油膜轴承的主要指标。
权利要求1.一种高速重载油膜轴承，在锥形轴颈(4)和轴承箱体(1)之间设置与锥形轴颈联结在一起的锥套(3)、与轴承箱体联结在一起的衬套(2)，锥套与衬套之间形成周向相对滑动的摩擦副，其特征在于所述的衬套(2)是由钢背(2-1)、高硬度合金层(2-2)、隔层(2-3)、表面减摩合金层(2-4)构成的薄壁件；在衬套(2)的内工作表面进油侧，开设沿周向呈收敛楔形的供油槽(5)。
2.按照权利要求1所述的高速重载油膜轴承，其特征在于所述的薄壁衬套(2)与轴承箱体(1)之间的联结采取过盈配合。
3.按照权利要求1或2所述的高速重载油膜轴承，其特征在于所述的轴承箱体(1)内设置冷却介质通道。
4.按照权利要求1所述的高速重载油膜轴承，其特征在于所述的薄壁衬套(2)的高硬度合金层(2-2)为镉、铜、铝合金，其厚度小于0.5mm，隔层(2-3)为镍，其厚度为1-3μ，减摩合金层(2-4)为铅、锡、锑合金，其厚度为15-30μ。
专利摘要高速重载油膜轴承，属于机械传动装置的滑动轴承。现有油膜轴承为高速轻载或中速低载运行工况，其油膜轴承的结构由锥套(轴)和衬套(瓦)以及轴承箱体(座)组成，衬套和锥套相对周向滑动，构成转摩擦副，其动压油膜承受全部载荷。现有技术的衬套采用巴氏合金作减摩材料，因巴氏合金质地软、熔点低、轴承散热条件差，不能在高速重载工况下安全运行。本实用新型将衬套改为薄壁多层复合结构，并在其内工作表面开设沿周向呈收敛楔形的供油槽，同时采取增强轴承传导散热的措施，解决了高速重载油膜轴承发热严重的关键问题，从而满足了高科技、高效能设备发展对油膜轴承的要求。
文档编号F16C33/10GK2541662SQ02233498
公开日2003年3月26日 申请日期2002年5月15日 优先权日2002年5月15日
发明者郭愈, 郭李艳, 郭李婷, 吴国华 申请人:郭溪泉