[发明专利]自补偿静压力的水润滑轴承、静压力自补偿系统及工程分析方法

说明书

本发明公开了一种自补偿静压力的水润滑轴承、静压力自补偿系统及工程分析方法，其中，自补偿静压力的水润滑轴承包括管状的轴套和固定粘接于轴套内壁的橡胶合金内衬；橡胶合金内衬的内壁设有至少一个通压沟槽，通压沟槽为盲槽，橡胶合金内衬的厚度方向开设有与通压沟槽连通的限流孔，轴套的厚度方向开设有与限流孔连通的通孔。本发明能够在轴承内壁自补偿静压力形成支撑水膜在水润滑轴承启动、停机、低转速和重载等难于形成水膜动压的情况下对其承载转轴进行支承和润滑，防止转轴与橡胶合金内衬直接接触，避免转轴与水润滑轴承处于干摩擦或边界润滑条件下，有效提升水润滑轴承摩擦学性能、可靠性以及服役寿命。

技术领域

本发明涉及水润滑轴承技术领域，尤其涉及一种自补偿静压力的水润滑轴承、静压力自补偿系统及工程分析方法。

背景技术

在机械工程领域中，水润滑轴承成为舰船、潜艇、水下探测机器人、无轴轮缘推进系统、水泵、汽轮机、空气压缩机等装备的关键零部件，其特点是使用自然水替代矿物油作为润滑介质，在轴承和轴相对转动过程中通过动压效应代替形成动压水膜，具有无污染、结构简单、承载能力强等优点。在船舶工程领域，随着船舶推进系统功率需求的增大，主机的体积及功率增大，对水润滑轴承的尺寸、强度和承载力要求也随之增大，使得运行工况更为复杂。特别是在水润滑轴承或转轴启动/停机时刻，轴承与转轴相对转速低，动压力达不到水膜形成条件，轴与轴承处于干摩擦或边界润滑条件下，加之自然水中富含的各种泥沙与各种金属/非金属杂质会破坏水膜形成条件，轴承又承受重载，这种工作环境下水润滑轴承或转轴启动/停机瞬间轴承内表面和转轴间摩擦系数突然变大，会产生不可控的结构温升，致使水润滑轴承或转轴在启动/停机阶段出现严重磨损的问题，更甚出现烧瓦、抱轴等问题致使传动系统直接失效。水润滑轴承或转轴启动/停机过程中的低水压、乏润滑情况很大程度上制约了其在大功率船舶和高端装备中的应用。目前广泛采用的水润滑轴承橡胶表面改性，增加橡胶亲水性、促进低压下的水膜形成等方式仍然不能很好地解决重载、低转速下润滑不良的问题。当前技术存在的具体问题如下：

1、现有技术中，设计使用的水润滑轴承均假设水膜动压充足，没有考虑到压力不足以产生润滑水膜的情况，该情况下极易出现严重的轴承磨损，轴承使用寿命低；

2、现有技术中，通过对水润滑轴承的橡胶表面进行改性以增加橡胶亲水性、促进低压下的水膜形成的技术容易受到工作时间限制，因为橡胶表面改性在一段时间后会由于橡胶表面磨损而失效。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种自补偿静压力的水润滑轴承、静压力自补偿系统及工程分析方法，能够在轴承内壁自补偿静压力形成支撑水膜在水润滑轴承启动、停机、低转速和重承载等无动压效应的情况下对其承载的转轴进行支撑和润滑，防止转轴与橡胶合金内衬直接接触，避免转轴与水润滑轴承处于干摩擦或边界润滑条件下，有效提升水润滑轴承摩擦学性能、可靠性以及服役寿命。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

根据本发明的第一个方面，本发明提供一种自补偿静压力的水润滑轴承，包括管状的轴套和固定粘接于所述轴套内壁的橡胶合金内衬；

所述橡胶合金内衬的内壁设有至少一个通压沟槽，所述通压沟槽为盲槽，所述橡胶合金内衬的厚度方向开设有与所述通压沟槽连通的限流孔，所述轴套的厚度方向开设有与所述限流孔连通的通孔。

采用上述结构，通过通孔和限流孔将外部静压力源的压力水流引入至橡胶合金内衬内壁的通压沟槽，通过通压沟槽进行导流，实现外部压力在通压沟槽内的均匀分布和有效维持，从而在轴承的内壁自补偿静压力形成支撑水膜，使得在水润滑轴承启动、停机、低转速和重承载等无动压效应的情况下，通过静压力形成的支撑水膜对其承载的转轴进行支撑和润滑，防止转轴与橡胶合金内衬直接接触，避免转轴与水润滑轴承处于干摩擦或边界润滑条件下，有效提升水润滑轴承摩擦学性能、可靠性以及服役寿命。