滑動軸承和離心泵的制作方法
【專利摘要】本發明涉及一種滑動軸承和離心泵，所述滑動軸承包括：油槽，環行設置于軸承本體外側；軸承外圈，與外部軸承座滑設，滑動軸承與軸承座相對轉動時通過對油槽供給的潤滑油在軸承外圈與軸承座之間形成外層油膜；油孔，通透設置在油槽內；軸承內圈，位于軸承本體內側，與外部高速主軸滑設，高速主軸與滑動軸承相對轉動時通過對油槽供給的潤滑油經過油孔在軸承內圈與高速主軸之間形成內層油膜。本發明的滑動軸承和離心泵由于高速主軸和滑動軸承之間摩擦功耗的降低，提高了高速離心泵的機械效率；降低了高速主軸和滑動軸承之間的溫度，提高了高速離心泵的可靠性；機械振動的傳遞通過兩層油膜阻尼器減小了，降低了高速離心泵的振動和噪音水平。
【專利說明】滑動軸承和離心泵
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種滑動軸承和離心泵，尤其涉及一種具有內外油膜的滑動軸承和使用該軸承的高速離心泵。
【背景技術】
[0002]高速離心泵的使用范圍很廣，在石油化工、制藥、冶金、造紙、電力、環保、食品及輕工等工業領域得到廣泛應用。
[0003]現有的高速離心泵的高速主軸采用滑動軸承支撐，而現有的滑動軸承均為固定裝置(如螺釘，銷)固定在軸承座上，因此只有與高速主軸之間的單層油膜。
[0004]而隨著轉速和徑向載荷的增加,摩擦力增大,造成摩擦功耗大,機械效率低。而且由于摩擦功耗全部轉化為熱量，高速主軸和滑動軸承之間油膜溫度升高，導致潤滑油高溫炭化，最終造成軸承失效。另外在高速重載的情況下的，高速離心泵的振動和噪音均很大。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是針對現有技術的缺陷，提供一種滑動軸承和離心泵，降低高速主軸和軸承之間的摩擦功耗，降低高速離心泵高速主軸和軸承之間的油膜溫度，降低高速離心泵在高轉速重載下工況下的振動和噪音。
[0006]為實現上述目的，本發明提供了一種滑動軸承，所述滑動軸承包括軸承本體，還包括:
[0007]油槽，環行設置于所述軸承本體外側，容置外部供給的潤滑油；
[0008]軸承外圈，位于所述油槽兩側的軸承本體外側，與外部軸承座滑設，所述滑動軸承與所述軸承座相對轉動時通過對所述油槽供給的潤滑油在所述軸承外圈與所述軸承座之間形成外層油膜；
[0009]油孔，通透設置在所述油槽內；
[0010]軸承內圈，位于所述軸承本體內側，與外部高速主軸滑設,所述高速主軸與所述滑動軸承相對轉動時通過對所述油槽供給的潤滑油經過所述油孔在所述軸承內圈與所述高速主軸之間形成內層油膜。
[0011]為實現上述目的，本發明還提供了一種離心泵，所述離心泵包括:
[0012]低速主軸，通過第一軸承支撐，在外部電動機的驅動下轉動；
[0013]低速齒輪，與所述低速主軸相連接，通過所述低速主軸的驅動而轉動；
[0014]高速齒輪，與所述低速齒輪相齒和，通過所述低速齒輪的驅動而轉動；
[0015]高速主軸，與所述高速齒輪相連接，通過所述高速齒輪的驅動而轉動；
[0016]滑動軸承,包括軸承本體,還包括:
[0017]油槽，環行設置于所述軸承本體外側，容置供給的潤滑油；
[0018]軸承外圈，位于所述油槽兩側的軸承本體外側，與外部軸承座滑設，所述滑動軸承與所述軸承座相對轉動時通過對所述油槽供給的潤滑油在所述軸承外圈與所述軸承座之間形成外層油膜；
[0019]油孔，通透設置在所述油槽內；
[0020]軸承內圈，位于所述軸承本體內側，與所述高速主軸滑設，所述高速主軸與所述滑動軸承相對轉動時通過對所述油槽供給的潤滑油經過所述油孔在所述軸承內圈與所述高速主軸之間形成內層油膜。
[0021]本發明的滑動軸承和離心泵，其中高速主軸采用雙層油膜的浮動滑動軸承支撐。由于高速主軸和滑動軸承之間摩擦功耗的降低，提高了高速離心泵的機械效率；由于高速主軸和滑動軸承之間產生的熱量減少，從而降低了高速主軸和滑動軸承之間的溫度。因而降低了高速主軸和滑動軸承之間潤滑油炭化的風險，提高了高速離心泵的可靠性；機械振動的傳遞通過兩層油膜阻尼器減小了，降低了高速離心泵的振動和噪音水平。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0022]圖1為本發明滑動軸承的立體圖；
[0023]圖2為本發明滑動軸承的側視圖；
[0024]圖3為本發明滑動軸承的剖視圖；
[0025]圖4為本發明離心泵的示意圖。
【具體實施方式】
[0026]下面通過附圖和實施例，對本發明的技術方案做進一步的詳細描述。
[0027]本發明滑動軸承可以降低離心泵高速主軸和軸承之間的摩擦功耗，降低離心泵高速主軸和軸承之間的油膜溫度，提高軸承的可靠性，從而提高高速離心泵的可靠性；降低離心泵在高轉速重載下工況下的振動和噪音水平。
[0028]圖1為本發明滑動軸承的立體圖、側視圖和剖視圖，如圖所示，本發明的滑動軸承包括軸承本體10、油槽11、軸承外圈12、油孔13和軸承內圈14。
[0029]油槽11環行設置于軸承本體10外側，容置外部供給的潤滑油；軸承外圈12位于油槽11兩側的軸承本體10外側，與外部軸承座滑設，滑動軸承與軸承座相對轉動時通過對油槽供給的潤滑油在軸承外圈12與軸承座之間形成外層油膜；油孔13通透設置在油槽11內；軸承內圈14位于軸承本體10內側，與外部高速主軸滑設，高速主軸與滑動軸承相對轉動時通過對油槽11供給的潤滑油經過油孔13在軸承內圈14與高速主軸之間形成內層油膜。
[0030]再如圖所示，滑動軸承還包括內圈凹槽15，位于軸承本體10的內側，并且與軸承內圈14相接設，內圈凹槽15寬度改變和/或軸承內圈14寬度改變時，內層油膜寬度改變。另外，軸承外圈12寬度改變和/或油槽11寬度改變時，外層油膜寬度改變。
[0031]軸承外圈12的直徑和/或外部軸承座的直徑改變時，外層油膜厚度改變；軸承內圈14直徑和/或高速主軸的直徑改變時，內層油膜厚度改變。
[0032]從中可以看出，滑動軸承的主要參數有軸承外圈12有效寬度及直徑，軸承內圈14有效寬度及直徑，油槽11寬度，油孔13的數量和大小以及內圈凹槽15的寬度。調整滑動軸承的內層油膜和外層油膜有效寬度和內外油膜有效厚度可以調整滑動軸承的轉速。改變滑動軸承相對速度，因為摩擦功耗和相對轉速的平方成正比，滑動軸承的功耗隨之改變。因此可以通過調整滑動軸承的內外油膜有效寬度和內外油膜有效厚度可以對其進行優化設計，從而保證滑動軸承在摩擦功耗最小的條件下安全可靠運行。
[0033]同時，滑動軸承和高速主軸之間產生的熱量相應的減少，高速主軸和滑動軸承之間的潤滑油溫度降低了，從而降低了潤滑油炭化的風險，提高了離心泵的可靠性。外層油膜的有效寬度可以通過軸承外圈寬度和油槽寬度確定。內層油膜的有效寬度可以通過軸承內圈寬度和凹槽寬度確定。外油膜的有效厚度可以通過軸承外圈的直徑與軸承座的直徑確定。內油膜的有效厚度可以通過軸承內圈的直徑與高速主軸的直徑確定。
[0034]圖4為本發明離心泵的示意圖，如圖所示，本發明的離心泵包括:低速主軸2、第一軸承3、低速齒輪4、高速齒輪5、高速主軸6和滑動軸承I。
[0035]低速主軸2通過第一軸承3支撐，在外部電動機9的驅動下轉動；低速齒輪4與低速主軸2相連接，通過低速主軸2的驅動而轉動；高速齒輪5與低速齒輪4相齒和，通過低速齒輪4的驅動而轉動；高速主軸6與高速齒輪5相連接，通過高速齒輪5的驅動而轉動。
[0036]本發明的離心泵是高速離心泵，指采用標準的外部電動機，通過齒輪變速箱(包括低速齒輪4和高速齒輪5)提高轉速，轉速在3000轉每分以上，最高轉速可達30000轉每分。本發明離心泵可選用相應的材料，如不銹鋼、銅合金等。滑動軸承的材料可以為銅合金。
[0037]參見圖1-圖3所示，滑動軸承包括軸承本體10、油槽11、軸承外圈12、油孔13和軸承內圈14。油槽11環行設置于軸承本體10外側，容置外部供給的潤滑油；軸承外圈12位于油槽11兩側的軸承本體10外側，與外部軸承座滑設，滑動軸承與軸承座相對轉動時通過對油槽供給的潤滑油在軸承外圈12與軸承座之間形成外層油膜；油孔13通透設置在油槽11內；軸承內圈14位于軸承本體10內側，與外部高速主軸滑設，高速主軸與滑動軸承相對轉動時通過對油槽11供給的潤滑油經過油孔13在軸承內圈14與高速主軸之間形成內層油膜。
[0038]再如圖所示，滑動軸承還包括內圈凹槽15，位于軸承本體10的內側，并且與軸承內圈14相接設，內圈凹槽15寬度改變和/或軸承內圈14寬度改變時，內層油膜寬度改變。另外，軸承外圈12寬度改變和/或油槽11寬度改變時，外層油膜寬度改變。軸承外圈12的直徑和/或外部軸承座的直徑改變時，外層油膜厚度改變；軸承內圈14直徑和/或高速主軸的直徑改變時，內層油膜厚度改變。
[0039]具體的，再如圖4所示，離心泵還包括油泵7，通過油路8與滑動軸承I相連接，通過壓力對油槽供給潤滑油。本發明的離心泵通過外部電動機9驅動支撐在第一軸承3上的低速主軸2。低速主軸2通過齒輪變速箱的低速齒輪4帶動高速齒輪5高速轉動。高速齒輪5驅動支撐在滑動軸承I上的高速主軸6，高速主軸6帶動葉輪90高速旋轉，從而泵送介質到指定的揚程。為了保證浮動滑動軸承I的良好潤滑，油泵7通過油路8分別對浮動滑動軸承I進行壓力強制潤滑。
[0040]本發明離心泵的高速主軸的支撐采用滑動軸承，滑動軸承有內層油膜和外層油膜的雙層油膜，能在軸承座和高速主軸之間自由轉動。
[0041]滑動軸承的一層油膜位于軸承座和軸承外圈之間為外層油膜，另一層油膜位于高速主軸和軸承內圈之間為內層油膜。當高速主軸高速旋轉的時候，內油膜摩擦力提供動力，帶動滑動軸承轉動，而外油膜的摩擦力為阻力，阻礙滑動軸承轉動。當內油膜的摩擦力大于外油膜的摩擦力時，滑動軸承加速旋轉。當內油膜作用在滑動軸承上的摩擦力等于外油膜作用到滑動軸承上的摩擦阻力時達到平衡狀態，滑動軸承勻速旋轉。滑動軸承的主要參數有軸承的長徑比(軸承寬度和軸承半徑的比值)，外油膜有效長度，內油膜有效長度，外有膜有效厚度和內油膜有效厚度。
[0042]外油膜有效長度是指軸承外圈和軸承座之間配合的有效寬度，在數值上等于軸承外圈寬度減去油槽的寬度。內油膜有效長度是指軸承內圈與高速主軸之間配合的有效寬度，在數值上等于軸承內圈寬度減去兩端凹槽的寬度。
[0043]外油膜厚度是指軸承外圈和軸承座之間的油膜厚度，在數值上等于軸承座的半徑與滑動軸承外圈半徑之差。內油膜厚度是指軸承內圈和高速主軸之間的油膜厚度，在數值上等于軸承的內圈半徑與高速主軸的半徑之差。
[0044]根據不同的載荷和不同的設計轉速，可以通過調整內層油膜和外層油膜的長度和內外油膜厚度對滑動軸承系統進行優化，確保高速主軸轉子軸承系統高效穩定運行。從而保證離心泵高效，安全穩定運行。
[0045]在離心泵的高速運轉中，浮動滑動軸承以一定的速度運行，通常滑動軸承的轉速為高速主軸轉速的0.1-0.3倍)。由于滑動軸承的旋轉，降低了高速主軸和滑動軸承之間的相對速度。根據摩擦能耗理論，摩擦功耗和相對速度的平方成正比。按滑動軸承平均速度為高速主軸速度的0.2倍計算，一般來說，和采用固定滑動軸承相比，采用優化，即根據不同載荷和運行轉速，合理的選擇滑動軸承內外油膜的寬度和內外油膜的厚度的浮動滑動軸承的高速離心泵摩擦功耗降低超過30%。
[0046]本發明的離心泵高速主軸采用浮動滑動軸承支撐。由于高速主軸和滑動軸承之間摩擦功耗降低，在高速主軸和滑動軸承之間產生的熱量減少，從而降低了高速主軸和滑動軸承之間潤滑油的溫度。因而降低了高速主軸和滑動軸承之間潤滑油炭化的風險，保證高速離心泵的安全可靠運行。
[0047]高速主軸和高速齒輪等產生的振動通過高速主軸和滑動軸承之間的油膜傳遞到滑動軸承上，然后再通過滑動軸承和軸承座之間的油膜傳遞到軸承座上。外油膜和內油膜都相當于一個減振阻尼器。因此和單層油膜滑動軸承相比，具有兩層油膜的浮動滑動軸承相當于多了一個減振阻尼器，因此傳遞到軸承座上的振動減小了。
[0048]本發明的離心泵的高速主軸采用雙層油膜的浮動滑動軸承支撐。由于高速主軸和滑動軸承之間摩擦功耗的降低，提高了離心泵的機械效率；由于高速主軸和滑動軸承之間產生的熱量減少，從而降低了高速主軸和滑動軸承之間的溫度。因而降低了高速主軸和滑動軸承之間潤滑油炭化的風險，提高了高速離心泵的可靠性；機械振動的傳遞通過兩層油膜阻尼器減小了，降低了高速離心泵的振動和噪音水平。
[0049]以上所述的【具體實施方式】，對本發明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發明的【具體實施方式】而已，并不用于限定本發明的保護范圍，凡在本發明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種滑動軸承，其特征在于，所述滑動軸承包括軸承本體，還包括: 油槽，環行設置于所述軸承本體外側，容置外部供給的潤滑油； 軸承外圈，位于所述油槽兩側的軸承本體外側，與外部軸承座滑設，所述滑動軸承與所述軸承座相對轉動時通過對所述油槽供給的潤滑油在所述軸承外圈與所述軸承座之間形成外層油膜； 油孔，通透設置在所述油槽內； 軸承內圈，位于所述軸承本體內側，與外部高速主軸滑設，所述高速主軸與所述滑動軸承相對轉動時通過對所述油槽供給的潤滑油經過所述油孔在所述軸承內圈與所述高速主軸之間形成內層油膜。
2.根據權利要求1所述的滑動軸承，其特征在于，所述滑動軸承還包括內圈凹槽，位于所述軸承本體的內側，并且與所述軸承內圈相接設，所述內圈凹槽寬度改變和/或所述軸承內圈寬度改變時，所述內層油膜寬度改變。
3.根據權利要求1所述的滑動軸承，其特征在于，所述軸承外圈寬度改變和/或所述油槽寬度改變時，所述外層油膜寬度改變。
4.根據權利要求1所述的滑動軸承，其特征在于，所述軸承外圈的直徑和/或所述外部軸承座的直徑改變時，所述外層油膜厚度改變；所述軸承內圈直徑和/或所述高速主軸的直徑改變時，所述內層油膜厚度改變。
5.一種離心泵， 其特征在于，所述離心泵包括: 低速主軸，通過第一軸承支撐，在外部電動機的驅動下轉動； 低速齒輪，與所述低速主軸相連接，通過所述低速主軸的驅動而轉動； 高速齒輪，與所述低速齒輪相齒和，通過所述低速齒輪的驅動而轉動； 高速主軸，與所述高速齒輪相連接，通過所述高速齒輪的驅動而轉動； 滑動軸承，包括軸承本體，還包括: 油槽，環行設置于所述軸承本體外側，容置供給的潤滑油； 軸承外圈，位于所述油槽兩側的軸承本體外側，與外部軸承座滑設，所述滑動軸承與所述軸承座相對轉動時通過對所述油槽供給的潤滑油在所述軸承外圈與所述軸承座之間形成外層油膜； 油孔，通透設置在所述油槽內； 軸承內圈，位于所述軸承本體內側，與所述高速主軸滑設，所述高速主軸與所述滑動軸承相對轉動時通過對所述油槽供給的潤滑油經過所述油孔在所述軸承內圈與所述高速主軸之間形成內層油膜。
6.根據權利要求5所述的離心泵，其特征在于，所述離心泵還包括油泵，通過油路與所述滑動軸承相連接，通過壓力對所述油槽供給所述潤滑油。
7.根據權利要求5所述的離心泵，其特征在于，所述滑動軸承還包括內圈凹槽，位于所述軸承本體的內側，并且與所述軸承內圈相接設，所述內圈凹槽寬度改變和/或所述軸承內圈寬度改變時，所述內層油膜寬度改變。
8.根據權利要求5所述的離心泵，其特征在于，所述軸承外圈寬度改變和/或所述油槽寬度改變時，所述外層油膜寬度改變。
9.根據權利要求5所述的離心泵，其特征在于，所述軸承外圈的直徑和/或所述外部軸承座的直徑改變時，所 述外層油膜厚度改變；所述軸承內圈直徑和/或所述高速主軸的直徑改變時，所述內層油膜厚度改變。
【文檔編號】F04D29/046GK103953641SQ201410187035
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月5日 優先權日:2014年5月5日
【發明者】陳擁軍 申請人:威樂(中國)水泵系統有限公司