抗瞬态变形一体式水润滑推力瓦制造技术

本实用新型专利技术涉及一种抗瞬态一体式水润滑推力瓦，由复合工作面、钢基、复合隔热面、限位部件四部分构成。复合工作面承担水膜的承载功能，具有耐高温、耐冲击的特性，并且具有较好的自润滑作用；钢基为载荷的主要承担及传递者；复合隔热面具有较低热传导系数，在核主泵发生热瞬态时，抑制轴向产生较大的温度梯度，进而控制瓦面非正常变形；限位部分为内侧径向限位销和轴向限位销结合，每一个方向只有一个定位轴和一个限位轴，提高运行稳定性。水润滑推力瓦，具有滋润滑、耐冲击、耐高温、耐磨特性，在水中具有较好的化学稳定性和较低的杂质浸润释放率，可以广泛用于三代核电主泵及水利水电或轮船驱动领域。

【技术实现步骤摘要】
抗瞬态变形一体式水润滑推力瓦
本技术涉及一种抗瞬态变形一体式水润滑推力瓦。
技术介绍
三代核电具有更好的经济性和更高的安全指标，其中先进非能动压水堆核电站反应堆采用屏蔽式主泵或湿绕组主泵。核主泵往往采用水润滑轴承，水的粘度较低，水膜一般只有油膜厚度的十分之一左右。在启动、停机和加减速时，推力瓦容易出现较大变形，进而影响水润滑轴承的可靠性；水润滑轴承运行的可靠性就成为保证反应堆安全运行的重要部件之一，需要针对瞬态运行合理设计推力瓦的结构。传统水润滑推力瓦瓦面材料一般使用石墨，结构为双层夹板式，上层为石墨板，下层为不锈钢瓦基，瓦基两侧设置两个档板，将上层石墨板固定在不锈钢瓦基上。传统水润滑推力瓦存在四个问题：第一，挡板采用螺钉固定，螺钉可能存在预紧失效脱落隐患；第二，挡板采用插板方式，为安装顺利，挡板与不锈钢瓦基凹槽将设置较大间隙，在轴承运行时上层石墨板将因间隙产生移动并撞击挡板，使得脆性石墨材料存在损耗脱落的隐患；第三，不锈钢瓦基下面无隔热层结构，在热瞬态工况下，推力瓦将产生较大变形，影响水膜的形成；第四，瓦面石墨为脆性材料，与推力盘往复冲击接触时易发生表面剥落。
技术实现思路
本技术的目的提供一种改善在热瞬态工况下推力瓦变形过大、强度大、稳定性好的抗瞬态变形一体式水润滑推力瓦。本技术的技术方案为：抗瞬态变形一体式水润滑推力瓦,由复合工作面、钢基、复合隔热面、限位部件四部分构成，工作瓦面(2)连接在不锈钢瓦基(1)上端，隔热瓦面(3)连接在不锈钢瓦基(1)下端，工作瓦面(2)与不锈钢瓦基(1)之间设有第一结合面(4)，隔热瓦面(3)与不锈钢瓦基(1)之间设有第二结合面(5)，在不锈钢瓦基(1)下端设有支撑凹槽(6)；在不锈钢瓦基(1)上端内圆设有第一凹槽(7)，在不锈钢瓦基(1)上端右侧设有第二凹槽(8)，不锈钢瓦基(1)上端外圆设有第三凹槽(9)，不锈钢瓦基(1)上端左侧设有第四凹槽(10)；有第一凹槽(7)右侧与第二凹槽(8)下侧连接相通，第二凹槽(8)上侧与第三凹槽(9)右侧连接相通，第三凹槽(9)左侧与第四凹槽(10)上侧连接相通，第四凹槽(10)下侧与第一凹槽(7)左侧连接相通，第一结合面(4)在不锈钢瓦基(1)上端表面；在不锈钢瓦基(1)下端内圆设有第五凹槽(18)，在不锈钢瓦基(1)下端右侧设有第六凹槽(17)，不锈钢瓦基(1)下端外圆设有第七凹槽(16)，不锈钢瓦基(1)下端左侧设有第八凹槽(19)；有第五凹槽(18)右侧与第六凹槽(17)下侧连接相通，第六凹槽(17)上侧与第七凹槽(16)右侧连接相通，第七凹槽(16)左侧与第八凹槽(19)上侧连接相通，第八凹槽(19)下侧与第五凹槽(18)左侧连接相通；在不锈钢瓦基(1)下端中间设有支撑凹槽(6)，第二工作面(5)在不锈钢瓦基(1)下端表面；工作瓦面(2)嵌入不锈钢瓦基(1)，第一连接线(11)经第一夹角(14)与第二连接线(12)连接，第二连接线(12)经第二夹角(15)与第三连接线(13)连接，第一夹角(14)大于60度且小于90度，第二夹角(15)大于60度且小于90度。本技术提供水润滑推力瓦的解决新方案，采用降低系统复杂度的思想，将推力瓦结构由插板镶嵌式调整为一体式，并且增加的瓦背隔热层结构，提高在水润滑推力轴承在热瞬态工况对抗不利形变的能力，增加水润滑轴承运行的稳定性。由于复合材料利于复合瓦面，并且具有较好的自润滑特性，因此使用此种一体式推力瓦的轴承，经过优化设计，可以不使用高压介质顶起系统，提高了全厂失电时机组的可靠性。大推力水润滑推力轴承要着重考虑提高推力瓦在系统起停机过程中的过度磨损问题，选用了耐高温树脂基短纤维增强复合材料作为工作瓦面和隔热面的复合材料，考虑三代核电在反应堆系统发生LOCA事件，导致高温高压的冷却剂泄露，使得主泵被淹没，在长时间的淹没状态中，轴瓦环境温度将长时间维持着在140摄氏度左右，对于树脂基限位增强复合材料，由于短纤维的加入，使得整体耐温等级提高，但这只是提高了整体机械强度的失效温度，在微观程度上，树脂基的耐热温度并没有改变，这将导致，推力瓦在表面微观上发生功能失效，瓦面的刚度硬度及弹性模量大幅度下降，进而影响水润滑轴承的安全。用于工作面及隔热面的瓦面复合。一体式推力瓦结构，简化了轴承装配的复杂度，降低了紧固件失效而导致轴承过度磨损的危险，由于复合材料耐冲击，也降低了在制造或装配过程中对推力瓦瓦面的损害，降低了经济损失。一体式水润滑推力瓦瓦面材料，用于核主泵的水润滑推力轴承，需要耐高温的同时，还要耐辐照，一般承受累计辐照剂量为100000至1000000Gy。工作瓦面(2)与隔热瓦面(3)分别布置在不锈钢瓦基(1)上下两侧，当主泵处于失水工况，轴承润滑水环境温度迅速上升，90秒内提升约20至30摄氏度，由于隔热瓦面(3)存在，在轴向方向上，不会存在很大的温度梯度，相比无隔热瓦面(3)传统方案，其因瞬态温升而导致的工作瓦面(2)凹变形会大幅度降低。没有隔热瓦面(3)时，当瞬态温升为20K时，工作瓦面(2)凹变形最大值约为0.03mm，与水膜正常厚度接近，这样就会导致弹流润滑失败，摩擦副过度磨损甚至失效。当本技术增加隔热瓦面(3)后，可以在热瞬态时，抑制不锈钢瓦基(1)轴向的温度梯度，进而将工作瓦面(2)凹变形从0.03mm的量级降至不大于0.01mm的量级，核主泵在热瞬态时最小水膜得以保证。工作瓦面(2)与不锈钢瓦基(1)通过燕尾槽方式结合，隔热瓦面(3)与不锈钢瓦基(1)也是通过燕尾槽方式结合，此种热压镶嵌结构，根据嵌入深度不同，可以保证等效剪切强度控制在10-30MPa；对比传统结构，省去了插板和紧固螺钉，降低了复杂度，提高了可靠性。在工作瓦面(2)上，由第一凹槽(7)、第二凹槽(8)、第三凹槽(9)和第四凹槽(10)依次相连围城了一个扇形限位槽，扇形限位槽可以使得轴瓦在起动、停机、加减速时，工作瓦面(2)可靠地与不锈钢瓦基(1)接合，不会出现传统弹性塑料金属瓦铜丝层与钢基脱离的情况。在隔热瓦面(3)上，由第七凹槽(16)、第六凹槽(17)、第五凹槽(18)和第八凹槽(19)依次相连围城了一个扇形限位槽，扇形限位槽可以使得隔热瓦面(3)稳固地接合在不锈钢瓦基(1)上；相比传统把合隔热板结构，去除了紧固件，降低了复杂度，提供了可靠性。径向限位槽(20)设置在隔热瓦面(3)内侧，轴向限位槽设置在隔热瓦面(3)外侧，具有较好位置度控制作用。当推力瓦沿着径向摆动时，径向限位槽(20)为限位，轴向限位槽为转轴；当推力瓦沿着周向摆动时，径向限位槽(20)为为转轴，轴向限位槽为限位。本技术结构，在径向摆动或周向摆动时，两个限位槽，一个转轴，一个定位，不存在定位不足，或过定位，提高了推力瓦运行的稳定性。附图说明图1本技术的抗瞬态变形一体式水润滑推力瓦结构图图2为图1的A-A剖视图图3为图1的B-B剖视图图4为图1的Ⅰ放大视图图5为图1的C向视图图6为图5的D-D剖视图图7为图5的E-E剖视图图8为图5的F-F剖视图图9为推力瓦圆形瓦面俯视图图10为推力瓦椭圆形瓦面俯视图图11为推力瓦凸扇形瓦面俯视图具体实施方式：图1为抗瞬态变形一体式水润滑推力瓦结构，由复合工作面、钢基、本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种抗瞬态变形一体式水润滑推力瓦，其特征是：由复合工作面、钢基、复合隔热面、限位部件四部分构成，工作瓦面(2)连接在不锈钢瓦基(1)上端，隔热瓦面(3)连接在不锈钢瓦基(1)下端，工作瓦面(2)与不锈钢瓦基(1)之间设有第一结合面(4)，隔热瓦面(3)与不锈钢瓦基(1)之间设有第二结合面(5)，在不锈钢瓦基(1)下端设有支撑凹槽(6)；在不锈钢瓦基(1)上端内圆设有第一凹槽(7)，在不锈钢瓦基(1)上端右侧设有第二凹槽(8)，不锈钢瓦基(1)上端外圆设有第三凹槽(9)，不锈钢瓦基(1)上端左侧设有第四凹槽(10)；第一凹槽(7)右侧与第二凹槽(8)下侧连接相通，第二凹槽(8)上侧与第三凹槽(9)右侧连接相通，第三凹槽(9)左侧与第四凹槽(10)上侧连接相通，第四凹槽(10)下侧与第一凹槽(7)左侧连接相通，第一结合面(4)在不锈钢瓦基(1)上端表面；在不锈钢瓦基(1)下端内圆设有第五凹槽(18)，在不锈钢瓦基(1)下端右侧设有第六凹槽(17)，不锈钢瓦基(1)下端外圆设有第七凹槽(16)，不锈钢瓦基(1)下端左侧设有第八凹槽(19)；第五凹槽(18)右侧与第六凹槽(17)下侧连接相通，第六凹槽(17)上侧与第七凹槽(16)右侧连接相通，第七凹槽(16)左侧与第八凹槽(19)上侧连接相通，第八凹槽(19)下侧与第五凹槽(18)左侧连接相通；在不锈钢瓦基(1)下端中间设有支撑凹槽(6)，第二结合面(5)在不锈钢瓦基(1)下端表面；工作瓦面(2)嵌入不锈钢瓦基(1)，第一连接线(11)经第一夹角(14)与第二连接线(12)连接，第二连接线(12)经第二夹角(15)与第三连接线(13)连接，第一夹角(14)大于60度且小于90度，第二夹角(15)大于60度且小于90度。...

【技术特征摘要】
1.一种抗瞬态变形一体式水润滑推力瓦，其特征是：由复合工作面、钢基、复合隔热面、限位部件四部分构成，工作瓦面(2)连接在不锈钢瓦基(1)上端，隔热瓦面(3)连接在不锈钢瓦基(1)下端，工作瓦面(2)与不锈钢瓦基(1)之间设有第一结合面(4)，隔热瓦面(3)与不锈钢瓦基(1)之间设有第二结合面(5)，在不锈钢瓦基(1)下端设有支撑凹槽(6)；在不锈钢瓦基(1)上端内圆设有第一凹槽(7)，在不锈钢瓦基(1)上端右侧设有第二凹槽(8)，不锈钢瓦基(1)上端外圆设有第三凹槽(9)，不锈钢瓦基(1)上端左侧设有第四凹槽(10)；第一凹槽(7)右侧与第二凹槽(8)下侧连接相通，第二凹槽(8)上侧与第三凹槽(9)右侧连接相通，第三凹槽(9)左侧与第四凹槽(10)上侧连接相通，第四凹槽(10)下侧与第一凹槽(7)左侧连接相通，第一结合面(4)在不锈钢瓦基(1)上端表面；在不锈钢瓦基(1)下端内圆设有第五凹槽(18)，在不锈钢瓦基(1)下端右侧设有第六凹槽(17)，不锈钢瓦基(1)下端外圆设有第七凹槽(16)，不锈钢瓦基(1)下端左侧设有第八凹槽(19)；第五凹槽(18)右侧与第六凹槽(17)下侧连接相通，第六凹槽(17)上侧与第七凹槽(16)右侧连接相通，第七凹槽(16)左侧与第八凹槽(19)上侧连接相通，第八凹槽(19)下侧与第五凹槽(18)左侧连接相通；在不锈钢瓦基(1)下端中间设有支撑凹槽(6)，第二结合面(...

【专利技术属性】
技术研发人员：王伟光，李藏雪，李伟，曲大庄，张金慧，付嵩，
申请(专利权)人：哈尔滨电气动力装备有限公司，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23