專利名稱：具有對稱工作面的高速線材軋機油膜軸承的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于機械傳動裝置的滑動軸承，涉及一種油膜軸承。
背景技術：
油膜軸承，即油膜(厚膜)潤滑軸承，它是以‘軸轉動時的動壓(楔形)效應，在軸與瓦之間形成一層完整的壓力油膜’而命名的；又因其工作時以油膜中的純液體摩擦代替普通軸承中的固體摩擦，故也被稱作液體摩擦軸承。因其具有摩擦耗能低，使用壽命長，承載能力大，速度范圍寬，運轉精度高，結構尺寸小，抗沖擊能力強等特性而被廣泛應用。附圖1所示的為當前國內較多采用的大型板帶材軋機油膜軸承的基本結構，其由主要工作零件錐套3(軸)和襯套2(瓦)以及軸承箱體3(軸承座)組成。襯套與錐套相對周向滑動便構成了該廻轉摩擦副，并承受全部載荷。油膜軸承可按其潤滑方式、工作特點、裝備對象等劃分為許多不同的類型，這里所指的高速線材軋機油膜軸承是按它的裝備對象來命名的；由于尺寸的限制，它不再使用錐套而直接用軸去工作。一般把軋制速度高于75m/s的線材軋制生產線，統稱為高速線材，它經歷了一個很長的發展完善過程。到了上個世紀70年代，線材軋制生產設備突破了傳統結構，出現了懸臂輥環式精軋機，并采用滾動軸承。但由于受到結構尺寸的限制，其軸承的負荷能力一直阻礙著線材軋機的發展，后經多年的實踐探索，以油膜軸承取代了滾動軸承，實現了線材精軋機發展史上的又一次歷史性的突破。由于采用油膜軸承，大大地提高了軋機的軋制力，有力地支持了軋制技術的進步與創新。經歷了半個多世紀的不斷完善，當前的高速線材軋機油膜軸承能夠很好地適應精軋機高速、重載工作的需要，但在設計上存在著只注重實現單一功能，而缺乏對能力的綜合開發和對材料的充分利用。主要表現在把軸承襯套(軸瓦)內表面的一半設計成工作面，在另一面上則挖出油槽，專為溝通潤滑油之用，這在當今最具代表性的四大類型中都有具體體現如附圖2至附圖5所示的即為美國的摩根(MORGAN)型、德國的德馬克(DEMAG)型、英國的阿希洛(ASHLOW)、意大利的達涅利(DANIELI)型油膜軸承襯套。圖中的挖槽部分為非工作區域，基本功能是溝通潤滑油，其面積占到軸承襯套內表面的一半；自然，軸承襯套的工作區域只為其內表面的另一半。其實，在一萬個失效的襯套中，無一個是由于非工作區域的原因造成的；而軸承襯套的使用壽命卻完全是由工作面的失效來決定的，顯然，當前軸承襯套的設計，沒有做到充分利用襯套的全部內表面，來提高其工作壽命。
由于高速線材軋機油膜軸承襯套的工作條件異常苛刻，所以，工作壽命比較短，消耗量比較大；因而降低油膜軸承襯套的消耗，便成為當前追求高速線材生產經濟性的一項重要指標。
實用新型的內容本實用新型的目的在于針對現有技術的油膜軸承襯套存在的缺點，提供一種具有對稱工作面的高速線材軋機油膜軸承，改進軸承襯套結構，其內表面設計為對稱的兩個工作面，不但能夠提高襯套的使用壽命，降低消耗，節省能源，還能改善潤滑與冷卻的雙重效果。
本實用新型是通過以下技術方案來實現的一種具有對稱工作面的高速線材軋機油膜軸承，是對現有油膜軸承的改進。現有結構是在軸和襯套之間由于相對滑動的動壓效應而形成一層完整的壓力油膜。其特征在于所述的襯套在其兩側設有對稱的進油孔右進油孔A、左進油孔A′，在其內表面設有對稱的供油腔右供油腔B、左供油腔B′，和對稱的軸向排油槽左軸向排油槽C、右軸向排油槽C′，以及對稱的周向封油邊左周向封油邊D、右周向封油邊D′，形成一種以圓心對稱的兩個完全相同的工作面。
所述的供油腔是一種寬展式蚌殼形供油腔，即油腔內空間近似蚌殼狀，但其上部沿軸向較蚌殼展寬。
本實用新型的工作過程
假定，軸在軸承內順時針旋轉。潤滑油從右進油孔“A”進入寬展式蚌殼形的右供油腔“B”內，在軸的卷汲效應下，油被順利地、連續地帶入工作區域(收斂的楔形間隙)之中，油腔的寬展式蚌殼形結構保證了潤滑油軸向分布的均勻，實現充分潤滑；在此后的全部收斂間隙中均為動壓承載區，當進入發散間隙之后，潤滑油的承載油膜自然破裂，至此，潤滑油已經完成了它的全部動壓承載使命，帶著高溫離開承載區；緊接著，它們便進入一個專門為它們開設的軸向通道—左軸向排油槽“C”，并沿該通道被順暢地從軸承兩端導出；為防止它們穿越軸向排油槽繼續前行并進入非工作區(冷卻區)與新油混合而降低冷卻效果，在軸向排油槽后專門設置了一道屏障—左周向封油邊“D”，由于左周向封油邊“D”的阻隔作用，潤滑過的舊油不能進入非工作區域，并全部由左軸向排油槽“C”排盡。這就是工作區域潤滑油的全部流程。
在非工作區，新的潤滑油重復著上述流程；只是潤滑油從左進油孔“A′”進入寬展式蚌殼形的左供油腔“B′”內，在軸的卷汲效應下，連續地將新油帶入非工作區域(發散的楔形間隙)之中。由于右周向封油邊“D′”的阻隔作用，冷卻過的舊油不能進入工作區域，軸在這近半個周長的回轉行程中，始終浸泡在新油中，把熱傳給了油，降低了自身的溫度，而完成冷卻使命的油，同樣被右軸向排油槽“C′”全部排盡。
本實用新型與現有技術相比具有以下優點和效果1.本實用新型的襯套具有兩個性能完全相同的工作面，它與現行普通軸承的工作面(所述的工作面是在軸承工作時，能夠形成動壓油膜平衡載荷的內表面。)也完全相同，當一個工作面失效后，可以將襯套轉動180度來使用對稱的另一側內表面(另一個工作面)工作，因而，它比當前世界上采用的同類軸承，壽命可提高一倍。
2.由于周向油封的作用，供承載區的潤滑油都能進入軸承工作區，從而提高了潤滑油的利用率；而當前世界上采用的同類軸承的進油腔為周向開放式，有一部分潤滑油將流向非工作區。
3.由于周向油封和軸向排油槽的聯合作用，完全阻止了兩個區域間新、舊油的混合；而當前世界上采用的同類軸承中，潤滑過的高溫油隨著軸的旋轉可能在軸承內周而復始地循環，這就使軸承的溫度保持在一個較高的水平上。
4.由于本實用新型軸承內的潤滑油實行流程分段制(而當前世界上采用的同類軸承的潤滑油實行流程循環連續制)，使得兩個區域間的新、舊油不再混合，提高了潤滑和冷卻雙重效果。提高潤滑效果，是指能夠使用純粹新供潤滑油，保證了潤滑油的品質與黏度(由供油溫度來間接保證)；提高冷卻效果，是指非工作區的舊油也不滯留；經計算表明，它比現有的同類軸承工作溫度降低5℃左右。
5.由于采用了寬展式蚌殼形供油腔，使得潤滑油出流順暢、軸向潤滑帶寬展性好、充實性好、無裂隙，提高了潤滑效果；6.本實用新型雖然是針對高速線材軋機油膜軸承提出來的，但它是改進高速重載油膜軸承設計、防止燒毀、提高壽命、降低運行成本的根本性措施，其原則的適用具有普遍性。
圖1是板帶材軋機油膜軸承的結構示意圖，圖2是高速線材軋機摩根型襯套結構示意圖，圖3是高速線材軋機德馬克型襯套結構示意圖，圖4是高速線材軋機阿希洛型襯套結構示意圖，圖5是高速線材軋機達涅利型襯套結構示意圖，圖6是本實用新型襯套的結構示意圖，圖7是圖6的N-N剖面圖，圖8是圖7中P部位放大示意圖。
具體實施方式
如圖6、7、8所示，一種具有對稱工作面的高速線材軋機油膜軸承，在工作運行中，其軸與襯套之間由于相對滑動的動壓效應而形成一層完整的壓力油膜，完全分離兩者表面的金屬接觸，實現液體摩擦，其特征在于所述的襯套在其兩側設有對稱的進油孔右進油孔A、左進油孔A′，在其內表面設有對稱的供油腔右供油腔B、左供油腔B′，和對稱的軸向排油槽左軸向排油槽C、右軸向排油槽C′，以及對稱的周向封油邊左周向封油邊D、右周向封油邊D′，從而形成一種以圓心對稱的兩個完全相同的工作面。
所述的供油腔B、B′，是一種寬展式蚌殼形供油腔，即油腔內空間近似蚌殼狀，但其上部沿軸向較蚌殼展寬。
權利要求1.一種具有對稱工作面的高速線材軋機油膜軸承，在軸與襯套之間形成周向相對滑動的一層完整的壓力油膜，其特征在于所述的襯套在其兩側設有對稱的進油孔右進油孔A、左進油孔A′，在其內表面設有對稱的供油腔右供油腔B、左供油腔B′，和對稱的軸向排油槽左軸向排油槽C、右軸向排油槽C′，以及對稱的周向封油邊左周向封油邊D、右周向封油邊D′，形成一種以圓心對稱的兩個完全相同的工作面。
2.按照權利要求1所述的高速線材軋機油膜軸承，其特征在于所述的供油腔是一種寬展式蚌殼形供油腔，即油腔內空間近似蚌殼狀，上部沿軸向較蚌殼展寬。
專利摘要本實用新型公開了一種具有對稱工作面的高速線材軋機油膜軸承，屬于機械傳動裝置的滑動軸承。現有技術的軋機油膜軸承把襯套內表面的一半設計成工作面，而另一半挖出油槽，專為溝通潤滑油之用。當前軸承襯套的設計沒有做到充分利用襯套的全部內表面，工作壽命比較短。本實用新型提供一種具有對稱工作面的高速線材軋機油膜軸承，在其兩側設有對稱的進油孔，在其內表面設有對稱的供油腔和對稱的軸向排油槽，以及對稱的周向封油邊，形成一種以圓心對稱的兩個完全相同的工作面。本實用新型不但能夠提高襯套的使用壽命，降低消耗，節省能源，還能改善潤滑與冷卻的雙重效果。
文檔編號B21B31/00GK2811654SQ20052002464
公開日2006年8月30日 申請日期2005年8月3日 優先權日2005年8月3日
發明者郭愈, 郭李艷, 郭李婷, 吳國華, 肖永剛 申請人:郭溪泉