本實(shí)用新型涉及一種動(dòng)壓軸承。本實(shí)用新型還涉及一種法蘭及一種壓縮機(jī)。

背景技術(shù)：

壓縮機(jī)的曲軸在回轉(zhuǎn)的過程中，其負(fù)載往往隨著曲軸轉(zhuǎn)角的改變而改變。例如，在曲軸回轉(zhuǎn)一周的過程中，往往會(huì)歷經(jīng)吸氣、壓縮、排氣等不同的階段，這三個(gè)階段中的負(fù)載情況顯然會(huì)有明顯的差異，負(fù)載最大的是壓縮階段。而在壓縮之后的排氣的瞬間，曲軸的阻力會(huì)突然降低，由此會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)激勵(lì)力。在壓縮機(jī)高頻運(yùn)行時(shí)，這個(gè)激勵(lì)力會(huì)導(dǎo)致壓縮機(jī)振動(dòng)，影響曲軸旋轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性。對(duì)于立式壓縮機(jī)而言，這種振動(dòng)情況尤為嚴(yán)重，因?yàn)榍S上的徑向負(fù)載一旦消失，曲軸便可以很容易地在徑向上沿任意方向移位。

因此，如何能降低曲軸振動(dòng)、保證曲軸旋轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性，是本領(lǐng)域的技術(shù)人員始終追求的目標(biāo)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

基于上述問題，本實(shí)用新型的主要目的在于提供一種動(dòng)壓軸承，其能在與所支承的軸之間形成三個(gè)潤滑油楔，從而增加潤滑油膜壓力分布面積，以減小所支承的軸的振動(dòng)，提高軸的旋轉(zhuǎn)精度，并且形狀簡單，便于加工成形。

本實(shí)用新型的另一目的是提供一種法蘭，其能減小所支承的曲軸的振動(dòng)。

本實(shí)用新型的再另一目的是提供一種壓縮機(jī)，其具有減小的曲軸振動(dòng)。

本實(shí)用新型的以上目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)：

根據(jù)本實(shí)用新型的第一方面，提供了一種動(dòng)壓軸承，所述動(dòng)壓軸承內(nèi)孔在軸向方向上的至少一段的橫截面輪廓線包括三段圓弧，所述三段圓弧的圓心彼此不重合，并且所述三段圓弧彼此首尾相接。

優(yōu)選地，所述三段圓弧的圓心角的數(shù)值分別為130-170°、100-120°和90-110°。

優(yōu)選地，所述三段圓弧的半徑不相等，其中最大的半徑與最小的半徑之間的差值在0-1mm之間。

優(yōu)選地，所述三段圓弧的首尾相接之處設(shè)置有過渡圓弧。

優(yōu)選地，所述動(dòng)壓軸承內(nèi)孔的橫截面輪廓線的不圓度為0.1-0.5mm。

優(yōu)選地，所述動(dòng)壓軸承包括軸承本體和與所述軸承本體連接為一體的襯套，所述動(dòng)壓軸承的內(nèi)孔為所述襯套的內(nèi)孔。

優(yōu)選地，所述動(dòng)壓軸承內(nèi)孔在軸向方向上除所述至少一段以外的部分的橫截面輪廓線為圓形。

優(yōu)選地，所述圓形為所述三段圓弧形成的橫截面輪廓線的內(nèi)切圓。

根據(jù)本實(shí)用新型的第二方面，提供了一種法蘭，其中，所述法蘭上形成有前面所述的動(dòng)壓軸承。

優(yōu)選地，所述動(dòng)壓軸承的內(nèi)孔構(gòu)成所述法蘭的內(nèi)孔。

優(yōu)選地，所述動(dòng)壓軸承與所述法蘭一體形成。

根據(jù)本實(shí)用新型的第三方面，提供了一種壓縮機(jī)，其包括曲軸和支承所述曲軸的軸承，其中，所述軸承為前面所述的動(dòng)壓軸承。

或者，提供了一種壓縮機(jī)，其包括曲軸和法蘭，所述法蘭的內(nèi)孔支承所述曲軸，其中，所述法蘭為前面所述的法蘭。

又或者，提供了一種壓縮機(jī)，其包括曲軸、第一法蘭和第二法蘭，所述第一法蘭的內(nèi)孔和所述第二法蘭的內(nèi)孔支承所述曲軸，所述第一法蘭和所述第二法蘭之間構(gòu)造為壓縮腔，其中，所述第一法蘭和所述第二法蘭的至少之一為前面所述的法蘭。

本實(shí)用新型的動(dòng)壓軸承的內(nèi)孔橫截面輪廓線包括三段不同心的圓弧，從而能夠在周向上不同位置處形成三個(gè)潤滑油楔，即構(gòu)成三油楔動(dòng)壓軸承，因而能夠提高所支承的軸的旋轉(zhuǎn)精度，即使在軸上負(fù)載周期性變化的情況下，也能減小振動(dòng)，保證穩(wěn)定性。并且，本實(shí)用新型僅利用三段形狀簡單的圓弧來構(gòu)造軸承內(nèi)孔的橫截面輪廓線，使得該輪廓線的結(jié)構(gòu)簡單、曲線生成容易、加工方便、成本低。

本實(shí)用新型的法蘭在直接用于支承曲軸時(shí)，能夠抵抗曲軸負(fù)載變化時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)激勵(lì)力的不利影響，通過三個(gè)潤滑油楔的支承作用，使曲軸振動(dòng)減小，保證曲軸的旋轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型的壓縮機(jī)由于采用本實(shí)用新型的動(dòng)壓軸承或法蘭來支承曲軸，曲軸的振動(dòng)明顯降低，曲軸旋轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性提高。

附圖說明

下面根據(jù)附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)說明。

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式的動(dòng)壓軸承的油膜壓力分布示意圖；

圖2是本實(shí)用新型的一種結(jié)構(gòu)形式的法蘭的端視示意圖；

圖3是本實(shí)用新型的另一種結(jié)構(gòu)形式的法蘭的端視示意圖；

圖4是本實(shí)用新型的壓縮機(jī)中曲軸和法蘭的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是現(xiàn)有技術(shù)中的圓柱滑動(dòng)軸承的油膜壓力分布示意圖；

圖6是現(xiàn)有技術(shù)中的一種結(jié)構(gòu)形式的壓縮機(jī)法蘭的端視示意圖；

圖7是現(xiàn)有技術(shù)中的另一種結(jié)構(gòu)形式的壓縮機(jī)法蘭的端視示意圖。

具體實(shí)施方式

通過對(duì)立式壓縮機(jī)的結(jié)構(gòu)及其曲軸支承方式進(jìn)行研究后，本實(shí)用新型認(rèn)為，導(dǎo)致曲軸振動(dòng)的一個(gè)重要原因在于，現(xiàn)有技術(shù)中的立式壓縮機(jī)曲軸的支承軸承中只能形成一個(gè)油楔，其難以滿足負(fù)載周期性變化的曲軸的支承要求。其具體的原理及過程如下：

現(xiàn)有技術(shù)中，立式壓縮機(jī)的曲軸是采用普通的圓柱形滑動(dòng)軸承支承的，例如，曲軸往往支承于壓縮機(jī)法蘭內(nèi)孔中，該內(nèi)孔即為軸承內(nèi)孔，而現(xiàn)有技術(shù)中的壓縮機(jī)法蘭內(nèi)孔都是圓柱形內(nèi)孔，如圖6和圖7所示。曲軸與軸承內(nèi)孔之間會(huì)存在一定的間隙，該間隙中會(huì)存放潤滑油。當(dāng)曲軸旋轉(zhuǎn)時(shí)，并且在受到徑向力的時(shí)候，潤滑油膜會(huì)產(chǎn)生一定的油膜壓力來承載曲軸，使曲軸免于與軸承內(nèi)孔接觸，達(dá)到潤滑效果，這種滑動(dòng)軸承也被稱為動(dòng)壓軸承。當(dāng)支承于圓柱形軸承內(nèi)孔1中的曲軸2在高速旋轉(zhuǎn)時(shí)，其軸頸與軸承內(nèi)孔之間的潤滑油會(huì)形成一個(gè)楔形油隙(簡稱油楔)，其油膜壓力分布如圖5所示，油膜壓力分布面積為AB段圓弧。圖5中，曲軸順時(shí)針旋轉(zhuǎn)，曲軸2在負(fù)載的作用下產(chǎn)生一定的偏心，當(dāng)從A點(diǎn)轉(zhuǎn)到B點(diǎn)時(shí)，間隙由大變小，這便形成收斂楔，即潤滑油楔，在這個(gè)過程中產(chǎn)生油膜壓力3。但當(dāng)曲軸轉(zhuǎn)到B點(diǎn)時(shí)，壓縮機(jī)開始排氣，氣體負(fù)載突然變小，此時(shí)潤滑油膜破裂，進(jìn)入BA區(qū)的發(fā)散楔，油膜壓力消失。負(fù)載的這種變化會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)激勵(lì)力，使得曲軸振動(dòng)，尤其是高頻運(yùn)行時(shí)，穩(wěn)定性不佳。

基于上述研究結(jié)果，本實(shí)用新型想到通過改變曲軸軸承的結(jié)構(gòu)，來避免因曲軸負(fù)載變化而導(dǎo)致潤滑油膜破裂、油膜壓力消失的不利情況。

為此，本實(shí)用新型首先提供了一種動(dòng)壓軸承，特別是立式壓縮機(jī)法蘭用動(dòng)壓軸承，所述動(dòng)壓軸承內(nèi)孔在軸向方向上的至少一段的橫截面輪廓線包括三段圓弧，如圖1所示，所述三段圓弧的圓心彼此不重合，并且所述三段圓弧彼此首尾相接。

優(yōu)選的設(shè)計(jì)方案是，三段圓弧均朝向孔心(也即理論上的軸心)偏移確定的量而得到，偏移后的結(jié)果是，各圓弧的中點(diǎn)離孔心的距離最小，而其兩端點(diǎn)離孔心的距離最大，從而使得到的橫截面輪廓線上的點(diǎn)到孔心之間的距離在360°范圍內(nèi)連續(xù)變化。

與現(xiàn)有技術(shù)的動(dòng)壓軸承的完整圓柱形內(nèi)孔不同的是，本實(shí)用新型的動(dòng)壓軸承的內(nèi)孔的至少一段不是圓柱形的，而是包括三個(gè)不同心的圓柱面的片段，這三個(gè)片段在周向上彼此相接構(gòu)成完整的一段內(nèi)孔面。

本實(shí)用新型的包括三段圓弧的軸承內(nèi)孔的油膜壓力分布如圖1所示，當(dāng)立式壓縮機(jī)的曲軸2在軸承內(nèi)孔11中順時(shí)針旋轉(zhuǎn)時(shí)，曲軸2在負(fù)載的作用下同樣會(huì)產(chǎn)生一定的偏心，在第一段圓弧位置處的間隙由大變小，這便在該圓弧位置處形成第一收斂楔，并產(chǎn)生油膜壓力4，其油膜壓力分布面積為AB段圓弧。同時(shí)，由于其余兩段圓弧與第一段圓弧均不同心，因此，曲軸2還會(huì)同時(shí)在其余兩段圓弧位置處分別形成第二收斂楔和第三收斂楔，由此產(chǎn)生油膜壓力5和油膜壓力6，其油膜壓力分布面積分別為CD段圓弧和EF段圓弧。與圖5相比，油膜壓力分布面積明顯增大。

在當(dāng)立式壓縮機(jī)曲軸采用本實(shí)用新型的動(dòng)壓軸承進(jìn)行支承時(shí)，假如曲軸2轉(zhuǎn)到B點(diǎn)時(shí)壓縮機(jī)開始排氣，氣體負(fù)載突然變小，但在CD區(qū)和EF區(qū)由于有第二收斂楔和第三收斂楔的存在，軸承內(nèi)孔與曲軸之間仍能形成油膜壓力來承載曲軸，由此抵消一部分振動(dòng)激勵(lì)力，從而使曲軸振動(dòng)減小，曲軸旋轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性得以提高。

可見，由于本實(shí)用新型的動(dòng)壓軸承的內(nèi)孔橫截面輪廓線包括三段不同心的圓弧，從而能夠在周向上不同位置處形成三個(gè)潤滑油楔，即構(gòu)成三油楔動(dòng)壓軸承，因而能夠提高所支承的軸的旋轉(zhuǎn)精度，即使在軸上負(fù)載周期性變化的情況下，也能減小振動(dòng)，保證穩(wěn)定性。

特別說明的是，本實(shí)用新型僅利用三段形狀簡單的圓弧來構(gòu)造軸承內(nèi)孔的橫截面輪廓線，使得該輪廓線的結(jié)構(gòu)簡單、曲線生成容易、加工方便、成本低。

優(yōu)選地，所述三段圓弧的圓心角相等，例如均為120°，這會(huì)使加工方便，并且在使用時(shí)不需要區(qū)分安裝轉(zhuǎn)角。

替代地，這三段圓弧中，可以設(shè)置成至少兩段圓弧的圓心角不相等。例如，這可以根據(jù)所支承的軸(如壓縮機(jī)曲軸)的負(fù)載變化情況進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，如根據(jù)負(fù)載變化情況的轉(zhuǎn)角差進(jìn)行設(shè)置，從而更好地利用三個(gè)油楔的支承作用。優(yōu)選地，三段圓弧的圓心角的數(shù)值分別為130-170°、100-120°和90-110°，優(yōu)選分別為150°、110°和100°。當(dāng)在立式壓縮機(jī)中應(yīng)用時(shí)，上述三段圓弧分別對(duì)應(yīng)于壓縮、排氣和吸氣三個(gè)階段。

優(yōu)選地，所述三段圓弧的半徑相等，或者，至少兩段圓弧的半徑不相等。同樣地，在三段圓弧的半徑相等的情況下，也會(huì)使加工方便。而在三段圓弧的半徑不盡相等的情況下，則有助于根據(jù)負(fù)載的情況進(jìn)行個(gè)性化設(shè)置，以充分發(fā)揮三個(gè)油楔的支承作用。優(yōu)選地，三段圓弧中，最大的半徑與最小的半徑之間的差值在0-1mm之間。特別地，圓弧的圓心角越大，則該圓弧的半徑也就越大。另外，半徑差的大小根據(jù)曲軸軸徑選取，例如，曲軸軸徑范圍在14-26mm之間，當(dāng)曲軸軸徑在14-26mm的范圍內(nèi)逐漸增大時(shí)，圓弧半徑之差也可以在0-1mm的范圍內(nèi)呈對(duì)應(yīng)地逐漸增大。

優(yōu)選地，所述三段圓弧的首尾相接之處設(shè)置有過渡圓弧。這使得軸承內(nèi)孔的橫截面輪廓線總體上更為平滑，同時(shí)，還可減小軸承間隙的變動(dòng)量，有助于潤滑油的儲(chǔ)存。

優(yōu)選地，所述動(dòng)壓軸承內(nèi)孔的橫截面輪廓線的不圓度(也稱為橢圓度)為0.1-0.5mm。限定橫截面輪廓線的不圓度可以保證合適的軸承間隙變動(dòng)量。這里，不圓度的具體偏差值可以根據(jù)軸徑大小進(jìn)行選擇，例如，當(dāng)曲軸軸徑大時(shí)，可選擇偏上限的值，當(dāng)曲軸軸徑小時(shí)，則可選擇偏下限的值。

優(yōu)選地，所述動(dòng)壓軸承可以包括軸承本體和與所述軸承本體連接在一起的襯套，所述動(dòng)壓軸承的內(nèi)孔為所述襯套的內(nèi)孔。也即，為了便于軸承內(nèi)孔的加工，和/或?yàn)榱颂岣咻S承內(nèi)孔的耐磨性，可以選擇與軸承本體不同的材料制作襯套，并將襯套內(nèi)孔加工成包括前述的三段圓弧。

如前面所述，本實(shí)用新型的動(dòng)壓軸承內(nèi)孔是在軸向方向上的至少一段的橫截面輪廓線包括三段圓弧，也就是說，對(duì)于本實(shí)用新型的動(dòng)壓軸承的內(nèi)孔而言，既可以是整個(gè)軸向長度上都有形狀一致的橫截面輪廓線，即包括三段圓弧，也可以是僅其一部分長度上的橫截面輪廓線包括三段圓弧。當(dāng)僅有一部分長度上的橫截面輪廓線為包括三段圓弧時(shí)，優(yōu)選地，所述動(dòng)壓軸承內(nèi)孔在軸向方向上除該長度段以外的部分的橫截面輪廓線可以為圓形，且所述圓形優(yōu)選為所述三段圓弧形成的橫截面輪廓線的內(nèi)切圓。

在上述工作的基礎(chǔ)上，為適應(yīng)于壓縮機(jī)(特別是立式壓縮機(jī))的實(shí)際需求，本實(shí)用新型的第二方面提供了一種法蘭，優(yōu)選立式壓縮機(jī)法蘭，其中，所述法蘭上形成有前面所述的動(dòng)壓軸承。優(yōu)選地，所述法蘭的內(nèi)孔形成本實(shí)用新型所提供的動(dòng)壓軸承的內(nèi)孔。也即，法蘭與動(dòng)壓軸承一體形成。

具體如圖2和圖3所示，法蘭的內(nèi)孔11均不是圓形孔，而是橫截面輪廓線包括三段圓弧。對(duì)比圖6和圖7中所示出的現(xiàn)有技術(shù)的壓縮機(jī)法蘭(其內(nèi)孔1為圓形孔)，本實(shí)用新型的法蘭在直接用于支承曲軸時(shí)，能夠抵抗曲軸負(fù)載變化時(shí)產(chǎn)生的振動(dòng)激勵(lì)力的不利影響，通過三個(gè)潤滑油楔的支承作用，使曲軸振動(dòng)減小，保證曲軸的旋轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性。

本實(shí)用新型的第三方面還提供了一種壓縮機(jī)，優(yōu)選立式壓縮機(jī)，其包括曲軸和支承所述曲軸的軸承，并且所述軸承為本實(shí)用新型所提供的動(dòng)壓軸承(立式壓縮機(jī)法蘭用動(dòng)壓軸承)。由于該動(dòng)壓軸承能產(chǎn)生三個(gè)潤滑油楔，從而可增加潤滑油膜壓力分布面積，從而當(dāng)曲軸在吸氣、壓縮、排氣時(shí)均能形成油膜以承載曲軸，抵消一部分由曲軸負(fù)載變化產(chǎn)生的振動(dòng)激勵(lì)力，從而達(dá)到降低曲軸振動(dòng)的效果，提高曲軸旋轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性。

替代地，本實(shí)用新型的壓縮機(jī)也可以包括曲軸和法蘭(例如，圖4中所示的法蘭12或法蘭13)，其中所述法蘭的內(nèi)孔支承所述曲軸。在這種情況下，所述法蘭為本實(shí)用新型所提供的法蘭，也即，法蘭上形成有本實(shí)用新型前面所述的動(dòng)壓軸承。

優(yōu)選地，本實(shí)用新型的壓縮機(jī)包括曲軸2、第一法蘭12和第二法蘭13，如圖4所示，所述第一法蘭12的內(nèi)孔和所述第二法蘭13的內(nèi)孔支承所述曲軸2，所述第一法蘭12和所述第二法蘭13之間構(gòu)造為壓縮腔(未示出)。在這種情況下，所述第一法蘭12和所述第二法蘭13的至少之一(優(yōu)選為全部)為本實(shí)用新型所提供的法蘭。

同樣，本實(shí)用新型的立式壓縮機(jī)中，采用本實(shí)用新型的立式壓縮機(jī)法蘭來支承壓縮機(jī)曲軸時(shí)，由于該法蘭上形成有本實(shí)用新型所提供的動(dòng)壓軸承，該動(dòng)壓軸承能產(chǎn)生三個(gè)潤滑油楔，從而可增加潤滑油膜壓力分布面積，從而當(dāng)曲軸在吸氣、壓縮、排氣時(shí)均能形成油膜以承載曲軸，抵消一部分由曲軸負(fù)載變化產(chǎn)生的振動(dòng)激勵(lì)力，從而達(dá)到降低曲軸振動(dòng)的效果，提高曲軸旋轉(zhuǎn)精度和穩(wěn)定性。

本領(lǐng)域的技術(shù)人員容易理解的是，在不沖突的前提下，上述各優(yōu)選方案可以自由地組合、疊加。

應(yīng)當(dāng)理解，上述的實(shí)施方式僅是示例性的，而非限制性的，在不偏離本實(shí)用新型的基本原理的情況下，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以針對(duì)上述細(xì)節(jié)做出的各種明顯的或等同的修改或替換，都將包含于本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍內(nèi)。