[发明专利]一种内圈凹形外圈节流的动静压可倾瓦组合径向滑动轴承

说明书

本发明一种内圈凹形外圈节流的动静压可倾瓦组合径向滑动轴承，包括轴承外圈、轴承内圈、螺纹销和可倾瓦体；轴承外圈和轴承内圈间隙配合；轴承外圈上沿周向开设导油槽，槽内周向分布多个节流孔；轴承内圈由中间部和两个端部组成，中间部的外轮廓为柱形，端部分别连接于柱形的两端，两个端部均从远离柱形的一端向靠近柱形的一端渐缩，形成沿轴向的凹形结构，轴承外圈与端部之间构成倾斜区收敛间隙，与中间部之间构成中间油腔区间隙；在一个或两个端部的侧面沿周向开有若干槽结构，可倾瓦体通过螺纹销装配于槽结构中，可倾瓦体的厚度不大于槽结构的槽深，螺纹销为轴向或与轴向具有一定夹角，使得可倾瓦体能够产生沿螺纹销的摆动。

技术领域

本发明属于流体滑动轴承技术领域，特别涉及一种内圈凹形外圈节流的动静压可倾瓦组合径向滑动轴承，本发明作为机械或者动力系统设备用关键零部件，适用于复杂工况下的旋转机械转子系统的支撑，在能源动力、航空航天、石油化工等领域的旋转机械装备系统中具有良好应用前景。

背景技术

旋转机械设备朝着更高性能(高速、高稳定性、高可靠性等)方向发展，转子系统对支撑轴承的性能提升需求越来越迫切；近年来，各类组合型滑动轴承越来越多的受到人们的重视，应用也越来越广泛。典型的径向可倾瓦滑动轴承，支撑刚度和阻尼由流体膜提供，支撑柔性受瓦块的自由摆动影响，并能形成最佳油楔，其可以根据转子的运行状态进行相应的调整；但其无法承受一定的轴向力。对于可倾瓦轴承性能提升的研究，不少研究者提出了通过结构改进实现性能改善的思路，如一些可倾瓦轴承相关的论文和专利中给出了新的整体式套筒结构、改进轴瓦的结构或采用动静压组合组合等方式，同时对轴承整体组成的新结构创新，对应的研究也在快速发展中。

如冯凯等在一种动静压混合可倾瓦径向气体轴承专利(申请号“CN105257700B”)中指出可在可倾瓦径向气体轴承体的可倾瓦块轴向上设有凹槽结构，并且多孔质瓦面可采用轴肩式结构，并嵌入可倾瓦径向气体轴承体的凹槽结构中，形成周向定位夹紧；该专利的提出虽然一体式可倾瓦轴承能够根据轴的不同位置自适应的调节每块瓦的位置，以提高轴承的稳定性，但在承受一定的轴向载荷作用时难以保持较高的回转精度，即其难以满足更高油膜径向和轴向承载力的需求。陈学东等人公开的一种单腔多孔式节流结构的气体轴承专利(申请号“CN101825142B”)，其结构在气体轴承上开有中心孔，中心孔内镶嵌有圆柱体，该圆柱体上开有微孔阵列，微孔阵列的孔径为1～10μm,微孔阵列构成节流器；此结构虽然能有效减小单腔小孔节流气浮支承中由于压力腔内复杂气体流动引起的振动，而且具有良好的稳定性和力学性能，同样也不能够承受较大的载荷，转子在带较大负载启动过程中难以实现动压润滑效应。K·柳等公开的一种适用于支持可旋转轴的气体动压箔片轴承组件(申请号“CN104685183B”)，该轴承系统包括一个上锥形轴承和一个下锥形轴承，这两个锥形轴承可以沿一个静止轴布置，该上锥形轴承和下锥形轴承具有不同的锥角、直径以便在该上锥形轴承与第二个锥形轴承之间产生一个理想的刚度差异，以此可调整该流体动压轴承系统的特性，以实现理想的支承刚度比，从而减小持续振动；但作为一种气体润滑轴承，其承载轴向力的作用较弱。

同时，也有研究者提出了整体式提升滑动轴承径向和轴向力性能的方案。如张国渊等人公开的一种滚滑径向-滑动直推组合轴承(“CN11238236A”)其中包括径向轴承和止推轴承，在该发明的径向直推轴承中，带负载起动时径向轴承和止推轴承与转子紧密贴合能产生有效的油膜厚度，实现动压润滑效应从而减少摩擦阻力，但组合轴承的安装对基座的加工精度和转子与基座之间的垂直度都有较高的要求。又如华尔天等人的研究[华尔天,赵天城,谢荣盛,许永利,项春,徐高欢.静压孔位置对油膜支承可倾瓦轴承承载性能的影响分析[J].中国机械工程,2022,33(10):1195-1202.]指出静压孔位置对油膜支承可倾瓦轴承承载具有较大的影响，轴承静压孔的存在使运转中部分高压油流向轴瓦背面的静压区，主承载瓦较易摆起，根据其油膜压力分布规律设计孔位置，使其接近最大压力分布区，以提高轴承承载性能；但该技术的应用范围较窄，只适用于高速重载的情况，在较大的径向和轴向载荷以及冲击载荷的工况下，难以保证良好的支撑刚度和振动稳定性。

发明内容