一种基于仿生硅藻壳体双层微造型结构的滑动轴承制造技术

本发明专利技术公开了一种基于仿生硅藻壳体双层微造型结构的滑动轴承，属于滑动轴承技术领域，包括对合连接的上轴瓦和下轴瓦，上轴瓦顶部设有油孔，下轴瓦内壁局部上设有仿生硅藻壳体结构的微造型区域，微造型区域由若干个内凹的双层微造型结构沿着下轴瓦的周向和轴向上呈矩阵式排列而成，单个双层微造型结构为一大一小的两个凹槽，两个凹槽呈阶梯状分布，较小的凹槽位于较大的凹槽的底部中央。本发明专利技术滑动轴承中双层微造型结构具有形式简单且规则、易于加工等优点。同时，通过增设类硅藻壳体多级孔结构的双层微造型，可提高滑动轴承的油膜承载能力，减小其摩擦力及摩擦系数，进而减小摩擦力矩、摩擦功耗、磨损量以及噪音，并可有效延长滑动轴承的使用寿命。

A sliding bearing based on biomimetic diatom shell double layer micro molding structure

The invention discloses a sliding bearing based on double micro bionic diatom shell structure, which belongs to the technical field of sliding bearings, including the bearing and bushing connection, the bearing bush is arranged at the top of the oil hole and other micro region under a local bearing wall shell bionic structure of diatoms, other area by a number of micro concave double micro structure along the circumferential and axial bearing is arranged in a matrix form a single double texturing structure into two grooves and a small groove, two showed ladder like distribution, the smaller the central bottom groove is larger. The double layer micro molding structure of the sliding bearing of the invention has the advantages of simple and regular form, easy processing, etc.. At the same time, by adding a kind of diatom shell hierarchical pore structure of double micro modeling, which can improve the oil film bearing capacity, reduce the friction force and friction coefficient, thereby reducing the friction torque and friction wear, power consumption, noise, and can effectively prolong the service life of the sliding bearing.

【技术实现步骤摘要】
一种基于仿生硅藻壳体双层微造型结构的滑动轴承
本专利技术属于滑动轴承
，具体涉及一种基于仿生硅藻壳体双层微造型结构的滑动轴承。
技术介绍
滑动轴承作为一种重要的传动零件，广泛应用于发动机、汽轮机、风力发电机等机械设备的传动系统中。然而，在所有机械设备的动力传输过程中必然伴随有摩擦磨损。在传统的滑动轴承使用过程中，常会因为润滑剂的承载能力不足、摩擦力和摩擦系数过大，导致轴颈与轴承发生摩擦磨损引起轴承过早的失效，进而导致机器设备停止运转。已有研究及应用表明表面微造型可以增大润滑剂压力，提高表面承载力，例如CN204729464所公开的一种涡轮增压器止推轴承，该专利在止推轴承的涡、压端面上设置有若干个大小不等、疏密错落布置的半球型微造型结构，提高了端面承载能力；例如CN205260608所公开的一种关节球轴承，其在球轴承关节球外表面上加工有表面微造型；例如CN105402251所公开的一种平箔片以及织构化波箔动压气体推力轴承，该轴承所用的平箔片为表面加工有若干微型凹坑的织构化平箔片。上述三者均为表面微造型在不同种类轴承中的应用，在加入微造型后，轴承的摩擦学性能如承载能力、耐磨性等均得到提升。由于上述专利中的微造型均为单层孔结构，孔形状结构单一，且每个微孔只能产生一次动压效应，这使得单层微造型在增强滑动轴承承载力、减小摩擦力和摩擦系数、减少摩擦磨损、降低能耗、延长使用寿命方面性能仍不够突出。
技术实现思路
针对上述现有技术的不足，本专利技术要解决的技术问题是：如何提供一种能够提高滑动轴承承载能力、减少摩擦力及摩擦系数、降低能耗、延长轴承使用寿命的仿生硅藻壳体双层微造型结构的滑动轴承。为达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案来实现的：本专利技术一种基于仿生硅藻壳体双层微造型结构的滑动轴承，包括对合连接的上轴瓦和下轴瓦，所述上轴瓦顶部设有油孔，所述下轴瓦内壁局部上设有仿生硅藻壳体结构的微造型区域，所述微造型区域由若干个内凹的双层微造型结构沿着所述下轴瓦的周向和轴向上呈矩阵式排列而成，单个所述双层微造型结构为一大一小的两个凹槽，两个凹槽呈阶梯状分布，较小的凹槽位于较大的凹槽的底部中央。进一步，所述上轴瓦内壁的轴向方向上设有与油孔连通的条形油槽，所述条形油槽的断面呈矩形、梯形、拱形或U形。进一步，所述微造型区域由与竖直方向呈θ1度的起角位和在径向方向上远离θ1且与所述起角位呈θ2度的止角位之间的弧段沿着轴向方向延伸而成，所述起角位是以上轴瓦顶部为0°原点顺时针旋转θ1度得到的角位置。进一步，所述θ1的取值范围为160°～200°，所述θ2的取值范围为20°～40°。进一步，所述双层微造型结构在微造型区域内的轴向和周向上的个数均不少于15个；相邻两个所述双层微造型结构之间的周向间距为0.5～1.5mm，轴向间距为0.3～0.8mm。进一步，较大的凹槽形状与较小的凹槽形状相同或不同，双层微造型结构由两者采用方形、梯形、圆柱形或半球形中的一种或两种形状组合而成，较大的凹槽底面面积尺寸为较小的凹槽底面面积尺寸的2～6倍，较小的凹槽的深度为0.8～1.2mm。与现有的单层微造型滑动轴承相比，本专利技术具有以下有益效果：1、该双层微造型结构中，在润滑剂收敛处能产生连续的二次动压效应，而单层微造型只能产生一次动压效应，如图4中所示，该图为所述四种双层微造型结构二维图，单层微造型结构只能在图4(a)中的a处产生一次动压效应，而双层微造型结构能在a和b两处产生连续的二次动压效应。因此双层微造型能更显著的提升滑动轴承的摩擦学性能。2、通过改变双层微造型的上层与下层微造型的不同形状组合形式，可以得到一系列不同的微造型区域，使其适用于不同尺寸的滑动轴承。本专利技术的其它优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本专利技术的实践中得到教导。本专利技术的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明为了使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本专利技术作进一步的详细描述，其中：图1为本专利技术的结构示意图；图2为图1中微造型处的放大示意图；图3为图1中去掉上轴瓦后的俯视图；图4为本专利技术中双层微造型结构的四种二维图；图5为本专利技术中长方体系列双层微造型与已有的单层微造型的摩擦学性能对比图；图6为本专利技术中圆柱系列双层微造型与已有的单层微造型的摩擦学性能对比图；附图标记：1-上轴瓦，2-下轴瓦，3-支耳，4-连接孔，5-油孔，6-油槽，7-微造型区域，8-双层微造型结构。具体实施方式以下将结合附图，对本专利技术的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本专利技术，而不是为了限制本专利技术的保护范围。如图1-4所示，本实施例中一种基于仿生硅藻壳体双层微造型结构的滑动轴承，包括对合连接的上轴瓦1和下轴瓦2，上轴瓦1和下轴瓦2均具有用于对合连接的支耳3，支耳3上具有连接孔4，该上轴瓦1顶部上具有连通其内壁和外壁的油孔5，该油孔5位于上轴瓦1内壁出口处设置的以轴承内孔轴向为长度方向的条形油槽6，该条形油槽6的断面可为矩形、梯形、拱形或U形等结构，该条形油槽6深度为2mm；该下轴瓦2内壁局部上设有仿生硅藻壳体结构的微造型区域7，该微造型区域7由若干个内凹的双层微造型结构8沿着下轴瓦2的周向和轴向上呈矩阵式排列而成，单个双层微造型结构8为一大一小的两个凹槽(未标记)，两个凹槽呈阶梯状分布，较小的凹槽位于较大的凹槽的底部中央。所述仿生硅藻壳体双层微造型结构的滑动轴承使用时，轴颈与轴承内壁的间隙由大到小，呈楔形变化。随着轴颈转动，轴颈与轴承内壁之间的润滑剂由间隙大端向间隙小端运动，使润滑剂产生动压效应从而平衡外载荷。在轴承内壁布置所述双层微造型后，润滑剂厚度在每个双层微造型处连续两次发生改变，导致在每个双层微造型收敛处产生连续的二次动压效应，进而提高了对轴颈的承载能力。所述双层微造型结构还具有储存润滑剂的作用，利于润滑剂扩散到轴颈周边；所述位于轴承内壁顶部的油孔，能不间断地对轴颈与轴承内壁间的润滑剂进行补充。本专利技术解决了光滑滑动轴承承载力不足、摩擦力以及摩擦系数过大的问题，一定程度上延长了滑动轴承的使用寿命；同时相较于单层微造型滑动轴承，该双层微造型滑动轴承在承载力、摩擦力、摩擦系数、摩擦功耗等摩擦学性能上均有一定程度的提升。需要说明的是，所述双层微造型结构滑动轴承中所使用的润滑剂包括但不限于润滑油，其他润滑形式的滑动轴承如水润滑轴承、脂润滑轴承均应包含在本专利技术之中。本实施例中，所述微造型区域7由与竖直方向呈θ1度的起角位和在径向方向上远离θ1且与所述起角位呈θ2度的止角位之间的弧段沿着轴向方向延伸而成，所述起角位是以上轴瓦1顶部为0°原点顺时针旋转θ1度得到的角位置；所述θ1的取值范围为160°～200°，优选为180°，所述θ2的取值范围为20°～40°，优选为30°；所述双层微造型结构8在轴承内壁θ1度(180°)位置到θ1+θ2度(210°)位置内的微造型区域7等间距均匀布置，该位置为润滑剂的高压区，将所述双层微造型布置于此处能更好的加强润滑剂的连续二次动压效应，利于提高轴颈的转动平衡，进而提高滑动轴承承载能力，减少摩擦力及摩擦系数、降低能耗、延长轴承使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于仿生硅藻壳体双层微造型结构的滑动轴承，包括对合连接的上轴瓦(1)和下轴瓦(2)，所述上轴瓦顶部设有油孔(5)，其特征在于：所述下轴瓦内壁局部上设有仿生硅藻壳体结构的微造型区域(7)，所述微造型区域由若干个内凹的双层微造型结构(8)沿着所述下轴瓦的周向和轴向上呈矩阵式排列而成，单个所述双层微造型结构为一大一小的两个凹槽，两个凹槽呈阶梯状分布，较小的凹槽位于较大的凹槽的底部中央。

【技术特征摘要】
1.一种基于仿生硅藻壳体双层微造型结构的滑动轴承，包括对合连接的上轴瓦(1)和下轴瓦(2)，所述上轴瓦顶部设有油孔(5)，其特征在于：所述下轴瓦内壁局部上设有仿生硅藻壳体结构的微造型区域(7)，所述微造型区域由若干个内凹的双层微造型结构(8)沿着所述下轴瓦的周向和轴向上呈矩阵式排列而成，单个所述双层微造型结构为一大一小的两个凹槽，两个凹槽呈阶梯状分布，较小的凹槽位于较大的凹槽的底部中央。2.根据权利要求1所述的基于仿生硅藻壳体双层微造型结构的滑动轴承，其特征在于：所述上轴瓦内壁的轴向方向上设有与油孔连通的条形油槽(6)，所述条形油槽的断面呈矩形、梯形、拱形或U形。3.根据权利要求1所述的基于仿生硅藻壳体双层微造型结构的滑动轴承，其特征在于：所述微造型区域由与竖直方向呈θ1度的起角位和在径向方向上远离θ1且与所述起角位呈θ2度的止角位之间的弧段沿着轴向方...

【专利技术属性】
技术研发人员：孟凡明，伍彬彬，桂超，浦超，罗斌，
申请(专利权)人：重庆大学，
类型：发明
国别省市：重庆,50