[发明专利]一种超重载水润滑滑动推力轴承及其制造方法

说明书

本发明公开了一种超重载水润滑滑动推力轴承及其制造方法，该制造方法包括：制备硬质合金基底；金刚石微粉烧结在硬质合金基底上形成聚晶金刚石层，二者构成双层复合结构；金刚石层表面抛光处理；在双层复合结构上切割推力环和推力瓦环，双层复合结构的硬质合金基底构成第一基底层和第二基底层，烧结形成的聚晶金刚石层构成第一工作层和第二工作层；在推力瓦环上切割水槽，形成推力瓦；在第一基底层和/或第二基底层的外侧面增设有缓冲垫。本发明的有益效果为：推力瓦在整块聚晶金刚石复合结构上切割水槽后形成，各推力瓦高度差小，平面度精度高；推力瓦不存在焊接过程，不会产生高温高压，有效避免了金刚石石墨化的风险；同时整块切割的水润滑滑动推力轴承具有超高承载能力和耐磨损性能。

技术领域

本发明涉及一种推力轴承，具体涉及一种超重载水润滑滑动推力轴承及其制造方法。

背景技术

当前，在船舶水下推进领域或潮汐能发电领域，水润滑推力轴承的承载性能和使用寿命已成为限制这些装备功率提升和大规模应用的瓶颈技术。一方面，水的粘度低导致水润滑轴承的承载能力弱，其承载面积远大于具有相同承载能力的油润滑轴承，轴承承载面积的增大意味着推进器或潮汐能发电机动力元件的过流面积减小，水动力性能下降；另一方面，当前水润滑轴承普遍采用橡胶、高分子聚合物、尼龙、层压板等材料，在泥沙水环境下，这些材料很快会因磨损而失效。因此，开发具有高承载能力和耐磨性的水润滑轴承，是解决上述问题的关键。

聚晶金刚石材料因具有超高的硬度、耐磨性和较好的导热系数，适用于开发具有超高承载能力的水润滑推力轴承。目前，已经授权、公开的采用聚晶金刚石材料研制的滑动推力轴承相关中国专利包括《金刚石滑动推力轴承》（申请号：2014202443508，公告号：CN203835953U）；外国专利包括《BEARING ASSEMBLIES, AND BEARING APPARATUSES ANDMOTOR ASSEMBLIES USING SAME》(US20120255789A1)；《BEARING ELEMENTS,BEARINGASSEMBLIES, AND RELATED METHODS》(US20130182980A1)；《METHODS OF OPERATING ABEARING APPARATUS INCLUDING TILTING PADS》(US20140355914A1)；《TILTING PADBEARING ASSEMBLIES, AND BEARING APPARATUSES AND METHODS OF USING THE SAME》(US20200347877A1)等。然而，以上这些滑动推力轴承的推力环或者推力瓦环上的推力瓦由数个聚晶金刚石复合片焊接在支撑环上形成的，由于每个聚晶金刚石复合片的尺寸一致性无法保证，导致推力环或推力瓦环工作面的平面度公差大，通常各金刚石复合片工作面的高度差大于10 μm；且当各复合片受热不均时，其热膨胀量不一致，高度差会进一步增大，致使推力环相对推力瓦环旋转时，两者表面的部分聚晶金刚石复合片之间会产生磕碰或卡阻，诱发结构振动、异常摩擦噪声甚至机械故障，使设备的可靠性、静音性能下降，尤其是对摩擦振动和噪音要求较高的场合，无法使用这种采用聚晶金刚石复合片焊接成的推力轴承。

发明内容

本发明的目的在于，针对现有技术的不足，提供一种超重载水润滑滑动推力轴承及其制造方法，解决现有推力轴承机构中由于推力瓦一致性差、推力瓦的高度差大影响轴承性能的问题。

本发明采用的技术方案为：一种超重载水润滑滑动推力轴承，包括同轴布置的推力环和推力瓦环，所述推力环与旋转轴相连，随旋转轴转动；所述推力环包括粘结于一体的第一基底层和第一工作层，第一基底层和第一工作层均为圆环结构；所述推力瓦环与固定基座相连，推力瓦环包括第二基底层和第二工作层，第二基底层和第二工作层均为圆环结构，第二工作层与第一工作层正对；第二工作层的外表面轴向均匀间隔开设有若干用于冷却水流过的水槽，水槽连通第二工作层的内圈和外圈；相邻两个水槽之间的凸起部分为推力瓦，推力瓦工作面表面与第一工作层工作面配对形成摩擦副，用于承载轴向力。

按上述方案，所述第一基底层和第二基底层均采用硬质合金制作，第一工作层和第二工作层均采用聚晶金刚石制作。