本發(fā)明屬于燃?xì)廨啓C(jī)及航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域，具體涉及一種可倒車燃?xì)廨啓C(jī)用巴氏合金加厚型滑動止推軸承。

背景技術(shù)：

1、滑動軸承相對于滾動軸承，滑動軸承更適用于大推力載荷，高速的工作環(huán)境；且滑動軸承對水、灰塵及雜質(zhì)的損壞的敏感性也比較小；滑動軸承傾向于逐漸的磨損，使用壽命很長，即使滑動軸承失效了，還可以繼續(xù)維持機(jī)器工作一段時間來避免由于突然停機(jī)造成的事故，滑動軸承制造精度、難度及成本均比滾動軸承具有優(yōu)勢。理論上，滑動軸承更適用于燃?xì)廨啓C(jī)高速、大推力的工作環(huán)境，然而國內(nèi)外燃?xì)廨啓C(jī)卻很少滑動軸承，這主要基于以下原因：一方面燃?xì)廨啓C(jī)結(jié)構(gòu)十分緊湊，并且工作溫度極高，軸承區(qū)域的工作溫度環(huán)境十分惡劣，在高溫下滑動軸承極易導(dǎo)致?lián)p壞；另一方面燃?xì)廨啓C(jī)在艦船上使用，工作載荷環(huán)境惡劣，經(jīng)常遭受到海洋波浪的作用，產(chǎn)生縱搖、橫搖、艏搖、橫蕩、縱蕩、升沉等復(fù)雜的運(yùn)行環(huán)境，使軸承承受復(fù)雜的交變載荷，導(dǎo)致其失效。

2、隨著燃?xì)廨啓C(jī)需求的不斷擴(kuò)大，燃?xì)廨啓C(jī)日益發(fā)展，燃?xì)廨啓C(jī)功率初溫不斷提升，功率不斷增大，因此滑動軸承工作的溫度不斷提高，載荷不斷增大，滑動軸承的設(shè)計成為可倒車燃?xì)廨啓C(jī)設(shè)計的瓶頸之一。在可倒車燃?xì)廨啓C(jī)滑動軸承設(shè)計和應(yīng)用過程中出現(xiàn)了以下問題及難點：

3、問題一：應(yīng)用于汽輪機(jī)、各種常見的機(jī)器的常規(guī)的滑動軸承載荷較小，通常不超過10噸的載荷，然而燃?xì)廨啓C(jī)動力渦輪轉(zhuǎn)子軸向推力通常無法在機(jī)內(nèi)平衡消除，因此滑動軸承推力很大，中型燃?xì)廨啓C(jī)推力基本在20多噸的量級，甚至達(dá)到40噸的量級。另一方面，燃?xì)廨啓C(jī)功率大，結(jié)構(gòu)緊湊，在高溫高速下工作，滑動軸承工作環(huán)境非常惡劣在100℃以上，最高達(dá)到120℃，甚至更高。因此可倒車燃?xì)廨啓C(jī)中滑動軸承設(shè)計難度較大。

4、現(xiàn)有技術(shù)的改進(jìn)方式：在燃?xì)廨啓C(jī)軸承設(shè)計中，目前國內(nèi)通常選用成熟的可傾瓦滑動軸承，并采用巴氏合金瓦塊，巴氏合金的工作溫度通常要低于80℃，其在100℃下工作導(dǎo)致融化失效；針對瓦塊材料也進(jìn)行過改進(jìn)，使用鉛青銅等材料，提高瓦塊的工作溫度；

5、現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)不足之一：通過選用國內(nèi)外常見的可傾瓦滑動軸承形式和結(jié)構(gòu)，常見的滑動軸承在燃?xì)廨啓C(jī)高溫、高速大推力作用下，經(jīng)常出現(xiàn)在瓦塊邊緣區(qū)域磨損，逐漸擴(kuò)展到整個瓦塊，導(dǎo)致軸承的失效的現(xiàn)象，其主要原因為常規(guī)軸承使用噴嘴或瓦塊供油，供油區(qū)域只能覆蓋到瓦塊中部位置，如圖1所示，邊緣區(qū)域經(jīng)常出現(xiàn)缺油現(xiàn)象，造成邊緣位置的磨損。

6、現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)不足之二：常規(guī)滑動軸承使用巴士合金涂層基本滿足常規(guī)機(jī)械軸承使用要求，鉛青銅滑動軸承的應(yīng)用極少，鉛青銅在理論上是能滿足使用要求，但由于國內(nèi)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)展相對薄弱，高溫、高速大推力載荷工作條件下，鉛青銅的應(yīng)用技術(shù)并不成熟。國內(nèi)使用的鉛青銅瓦塊，當(dāng)溫度超過120℃會出現(xiàn)鉛青銅表面龜裂和鉛青銅脫落現(xiàn)象。

7、問題二：可倒車燃?xì)廨啓C(jī)轉(zhuǎn)子不僅需要在高溫、高速的工作中進(jìn)行工作，而且要求轉(zhuǎn)子能夠?qū)崿F(xiàn)正反轉(zhuǎn)，在大載荷、高速高溫環(huán)境下滑動軸承在正反轉(zhuǎn)條件下實現(xiàn)穩(wěn)定運(yùn)行難度很大。滑動軸承工作時，由于摩擦和滑油的粘性，軸頸帶動滑油在軸頸和瓦塊之間形成楔形油膜，如圖2所示，轉(zhuǎn)子軸向推力通過油膜傳遞到瓦塊上。油膜沿瓦面弧長上的油膜壓力分布如圖3所示，最大油膜壓力點大約位于進(jìn)油側(cè)弧長的60％左右，油膜作用的合力作用點也在進(jìn)油側(cè)弧長60％附近位置。對于可傾瓦滑動軸承來說，瓦塊支承點位置最理想狀態(tài)是與瓦塊受到的油膜合力點軸向位置重合，這種狀態(tài)下，滑動軸承運(yùn)行最為穩(wěn)定；相反，瓦塊支承點與油膜合力點軸向位置偏差越大，工作時，瓦塊偏轉(zhuǎn)越大，越不穩(wěn)定，因此一般情況下，滑動軸承瓦塊的支點一般位于瓦塊進(jìn)油側(cè)弧長的60％左右。

8、然而對于可正反轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子來說，如果使用常規(guī)的滑動軸承(支點位于弧長的60％長度上)，轉(zhuǎn)子正轉(zhuǎn)時能夠穩(wěn)定運(yùn)行，然而反轉(zhuǎn)時，瓦塊的作用效果如圖4所示，瓦塊受到的油膜推力與瓦塊支點的偏差較遠(yuǎn)，瓦塊會旋轉(zhuǎn)，容易造成瓦塊失穩(wěn)，造成損壞。

9、現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)方式一：對于可正反轉(zhuǎn)的機(jī)械通常采用滾動軸承，因為滾動軸承在正反轉(zhuǎn)工作時工作狀態(tài)無區(qū)別。

10、現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)方式一不足：滾動軸承承載力太低，無法滿足可倒車燃?xì)廨啓C(jī)大載荷的要求。

11、現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)方式二：對于可正反轉(zhuǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)，最常見的采用滑動軸承瓦塊支點設(shè)置在瓦塊中間位置，如圖5所示。

12、現(xiàn)有技術(shù)改進(jìn)方式二不足：對于可正反轉(zhuǎn)的燃?xì)廨啓C(jī)，滑動軸承瓦塊支點設(shè)置在瓦塊中間位置，如圖5所示，這樣對于正反轉(zhuǎn)時，瓦塊工作狀態(tài)是大致一致的，然而瓦塊受到的油膜推力與瓦塊支點始終不能在同一位置，在軸向力較小的情況下，這種軸承可以正常運(yùn)行，然而這種軸承在大推力載荷下，滑動軸承也極易失穩(wěn)，造成失效。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種可倒車燃?xì)廨啓C(jī)用巴氏合金加厚型滑動止推軸承。

2、一種可倒車燃?xì)廨啓C(jī)用巴氏合金加厚型滑動止推軸承，包括殼體、供油隔離環(huán)和瓦塊；所述殼體上安裝有供油隔離環(huán)；所述瓦塊安裝在供油隔離環(huán)內(nèi)部；所述瓦塊設(shè)置有斜面，瓦塊可繞支點轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)；所述瓦塊涂層采用5～10mm的加厚涂層的錫基巴氏合金。

3、進(jìn)一步地，在瓦塊基體表面開設(shè)網(wǎng)狀溝槽，部分開槽方向與旋轉(zhuǎn)方向垂直。

4、進(jìn)一步地，所述瓦塊采用圓頭支承。

5、進(jìn)一步地，所述圓頭支承后增設(shè)了彈性支板結(jié)構(gòu)，彈性支板材料采用彈簧鋼60si2cra。

6、進(jìn)一步地，所述彈性支板結(jié)構(gòu)包括彈性板和卡簧；所述彈性板通過卡簧安裝在殼體上，彈性板前端設(shè)有止推墊塊。

7、進(jìn)一步地，所述供油隔離環(huán)設(shè)有8個供油管，滑油首先通過供油隔離環(huán)進(jìn)口進(jìn)入隔離環(huán)第一個供油管內(nèi)，然后通過第一個供油管進(jìn)入內(nèi)環(huán)的滑油環(huán)腔，滑油通過環(huán)腔進(jìn)入其余7個供油管，每個供油管兩側(cè)沿半徑方向上均勻設(shè)置有噴油口，使滑油通過噴油口噴向供油管兩側(cè)。

8、本發(fā)明的有益效果在于：

9、(1)本發(fā)明在國內(nèi)外首次采用了雙側(cè)開斜面的結(jié)構(gòu)形式，保證軸承在正反轉(zhuǎn)工作狀態(tài)下均具有很高的穩(wěn)定性。

10、(2)本發(fā)明瓦塊采用的5～10mm的加厚涂層的錫基巴氏合金，并提高了其工藝性，極大提高了滑動軸承的工作溫度，且保證涂層能夠在高溫下穩(wěn)定性和牢固性。

11、(3)本發(fā)明采用了彈性支承，能夠保證軸承在大載荷下，各瓦塊受力更加均勻，避免了瓦塊偏載，從而進(jìn)一步提高了軸承整體的穩(wěn)定性。

12、(4)本發(fā)明供油裝置進(jìn)行了創(chuàng)新優(yōu)化，使得瓦塊進(jìn)油和出油口均得到更充分均勻的潤滑和冷卻，從而提高軸承變工況時的油膜成膜的穩(wěn)定性，也提高了瓦塊冷卻效果，提高軸承適用溫度。

13、(5)本發(fā)明能夠在高溫、高速、大載荷下實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，且具有很高的穩(wěn)定性及可靠性，并經(jīng)過試驗驗證，彌補(bǔ)了國內(nèi)大功率可倒車燃?xì)廨啓C(jī)滑動軸承設(shè)計的空白，并為以后更大功率的燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計提供了參考和設(shè)計思路。

技術(shù)特征：

1.一種可倒車燃?xì)廨啓C(jī)用巴氏合金加厚型滑動止推軸承，其特征在于，包括殼體(1)、供油隔離環(huán)(2)和瓦塊(3)；所述殼體(1)上安裝有供油隔離環(huán)(2)；所述瓦塊(3)安裝在供油隔離環(huán)(2)內(nèi)部；所述瓦塊(3)設(shè)置有斜面，瓦塊(3)可繞支點轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)；所述瓦塊(3)涂層采用5～10mm的加厚涂層的錫基巴氏合金。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可倒車燃?xì)廨啓C(jī)用巴氏合金加厚型滑動止推軸承，其特征在于，在瓦塊(3)基體表面開設(shè)網(wǎng)狀溝槽，部分開槽方向與旋轉(zhuǎn)方向垂直。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可倒車燃?xì)廨啓C(jī)用巴氏合金加厚型滑動止推軸承，其特征在于，所述瓦塊(3)采用圓頭支承。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種可倒車燃?xì)廨啓C(jī)用巴氏合金加厚型滑動止推軸承，其特征在于，所述圓頭支承后增設(shè)了彈性支板結(jié)構(gòu)，彈性支板材料采用彈簧鋼60si2cra。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種可倒車燃?xì)廨啓C(jī)用巴氏合金加厚型滑動止推軸承，其特征在于，所述彈性支板結(jié)構(gòu)包括彈性板(4)和卡簧(6)；所述彈性板(4)通過卡簧(6)安裝在殼體(1)上，彈性板(4)前端設(shè)有止推墊塊(5)。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種可倒車燃?xì)廨啓C(jī)用巴氏合金加厚型滑動止推軸承，其特征在于，所述供油隔離環(huán)(2)設(shè)有8個供油管，滑油首先通過供油隔離環(huán)(2)進(jìn)口進(jìn)入隔離環(huán)第一個供油管內(nèi)，然后通過第一個供油管進(jìn)入內(nèi)環(huán)的滑油環(huán)腔，滑油通過環(huán)腔進(jìn)入其余7個供油管，每個供油管兩側(cè)沿半徑方向上均勻設(shè)置有噴油口，使滑油通過噴油口噴向供油管兩側(cè)。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明提供一種可倒車燃?xì)廨啓C(jī)用巴氏合金加厚型滑動止推軸承，包括殼體、供油隔離環(huán)和瓦塊；所述殼體上安裝有供油隔離環(huán)；所述瓦塊安裝在供油隔離環(huán)內(nèi)部；所述瓦塊設(shè)置有斜面，瓦塊可繞支點轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)；所述瓦塊涂層采用5～10mm的加厚涂層的錫基巴氏合金。本發(fā)明能夠在高溫、高速、大載荷下實現(xiàn)正反轉(zhuǎn)，且具有很高的穩(wěn)定性及可靠性，并經(jīng)過試驗驗證，彌補(bǔ)了國內(nèi)大功率可倒車燃?xì)廨啓C(jī)滑動軸承設(shè)計的空白，并為以后更大功率的燃?xì)廨啓C(jī)的設(shè)計提供了參考和設(shè)計思路。

技術(shù)研發(fā)人員：徐波,劉宇,舒春英,馬濤,林洪飛,梁晨
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國船舶集團(tuán)有限公司第七〇三研究所
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6