[实用新型]一种复杂滑移表面的可倾瓦推力轴承

说明书

技术领域

本实用新型属于轴承技术领域，特别涉及一种复杂滑移表面的可倾瓦推力轴承。

背景技术

推力轴承作为机械系统中的基础和关键零部件，其性能直接决定了整个机械系统的寿命和可靠性。随着水介质润滑的逐渐推广，大尺寸水润滑轴承具有膜厚小、线速度高的特点，相应的剪切速率非常大以至于在固液界面之间，尤其是在疏水表面，可能会发生界面滑移。

在前人对界面滑移的研究中，首先是Spikes在推力滑动轴承中应用了界面滑移来减小轴承的摩擦扭矩，后期有学者将界面滑移应用于同心向心滑动轴承与平行板推力轴承中，在提高承载能力的同时减小摩擦扭矩。

目前授权、公开的专利中，专利《运用界面滑移技术的推力轴承》(申请号：200810025059.0公告号CN100545469C)公布了一种运用界面滑移特性的由相互平行的平板组成的新型推力轴承，实现了一定承载能力的同时具有较好减摩、耐磨特性；专利《运用界面滑移形成的同心向心滑动轴承》(申请号：201510203567.3公告号CN104791381A)公布了一种运用界面滑移特性的同心径向轴承，轴承具有一定承载能力及减摩的特性；然而，上面公布的运用界面滑移形成的轴承设计只关注了运用界面滑移后对承载能力及摩擦力的减少，却没有关注由界面滑移带来的压力中心偏移，所以此设计不能运用于可倾瓦推力轴承中，相同的设计参数可能会带来可倾瓦推力轴承的失效。

由于现有技术存在上述不足，目前还没有针对可倾瓦推力轴承的复杂界面滑移轴承设计。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，针对可倾瓦推力轴承的瓦块可倾摆特性，本实用新型的目的在于提供一种复杂滑移表面的可倾瓦推力轴承，可提高可倾瓦推力轴承承载能力及减小摩擦。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：

一种复杂滑移表面的可倾瓦推力轴承，包括若干瓦块，所述瓦块的上表面被分为两个区域：靠近入口区域的区域I和其余区域II，其中，区域I经过表面处理为疏水表面，从而具有较低的极限剪切应力，易发生界面滑移；区域II经过表面处理为亲水表面，从而具有较高的极限剪切应力，不易发生界面滑移。

所述区域I的高度低于区域II的高度，高度差根据轴承实际运行的工况参数确定，与推力轴承运行中的最小液膜厚度为同一量级且成正比，以保护区域I内的疏水表面不会因启动和停车过程造成磨损。

考虑到界面滑移对压力中心的改变，所述区域I的周向范围不超过整个瓦块包角的75％，否则由于瓦块可倾摆会造成轴承的失效。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

(1)在可倾瓦推力轴承中利用界面滑移效应进行复杂滑移表面设计，可以同时实现可倾瓦推力轴承的高承载能力和低摩擦力矩。

(2)在设计中考虑了界面滑移效应对压力中心的改变，从而避免了设计方案在可倾瓦推力轴承中失效。

(3)利用部分瓦块的台阶设计避免了启停过程中对疏水表面的磨损，使得轴承优化效果更加持久。

附图说明

图1是本实用新型推力轴承瓦块界面滑移表面设计示意图。

图2是本实用新型推力轴承瓦块表面高度设计示意图。

图3是本实用新型实施例1优化前的压力分布示意图。

图4是本实用新型实施例1界面滑移优化后的压力分布示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例详细说明本实用新型的实施方式。

实施例1

本实施例中所优化推力轴承的外径为800mm，内径为400mm，包角为40°，径向偏支系数为0.524，周向偏支系数为0.609，正常工作转速为1500rpm，平均工作压强为0.544MPa。

如图1所示，瓦块的上表面被分为两个区域：靠近入口区域的区域I和其余区域II，其中，区域I经过表面处理为疏水表面，从而具有较低的极限剪切应力，易发生界面滑移；区域II经过表面处理为亲水表面，从而具有较高的极限剪切应力，不易发生界面滑移。

如图2所示，区域I的高度低于区域II的高度，本实施例中区域I的高度比区域II的高度低40μm，以保护区域I内的疏水表面不会因启动和停车过程造成磨损。

本实施例中区域I表面处理后极限剪切应力为0.4Pa，滑移长度为100μm，区域II表面处理后极限剪切应力为1MPa，滑移长度为0。

本实施例中区域I沿瓦块周向占比75％，沿瓦块径向占比60％。