防止入口区两表面处和出口区运动表面处油膜滑移的阶梯轴承制造技术

本发明专利技术涉及一种防止入口区两表面处和出口区运动表面处油膜滑移的阶梯轴承，在轴承入口区两表面上和在轴承出口区运动表面上涂覆亲油涂层以防止这些轴承表面处发生润滑油膜滑移，在特定的工况下，由于防止了这些轴承表面处的润滑油膜滑移，相同工况条件下本发明专利技术轴承比传统轴承具有大得多的承载能力。因此，本发明专利技术轴承性能比传统轴承性能要好得多。本发明专利技术轴承具有制造容易、结构简单、成本低廉、承载能力高的优点。本发明专利技术轴承在机械设备中具有重要应用。

【技术实现步骤摘要】
防止入口区两表面处和出口区运动表面处油膜滑移的阶梯轴承
本专利技术涉及轴承领域，具体地说是一种防止入口区两表面处和出口区运动表面处油膜滑移的阶梯轴承。
技术介绍
轴承是用来支承轴类零件的重要机械部件。主要分滑动轴承和滚动轴承两种。对于轴承有以下主要性能要求：支承精度、支承刚度、低摩擦系数和耐磨损。这就要求轴承是一种很精密的机械部件，还要求它有足够大的承载能力。为了达到好的减摩和耐磨性能，还需要轴承具有较好的润滑性能。发展至今，虽然轴承技术比较成熟，但均建立在传统的润滑理论基础上。目前，滚动轴承和滑动轴承各应用于不同场合，各有其优势。由于本专利技术涉及的是滑动轴承，现将现有滑动轴承类型和技术归纳如下：从润滑机理上，滑动轴承分为混合摩擦滑动轴承和流体润滑滑动轴承两种。前者依靠边界吸附膜和流体动压效应实现润滑，用于低速、轻载和不重要场合；后者依靠流体膜实现润滑，用于重要场合，应用更为广泛。流体润滑滑动轴承是滑动轴承的主体，又分为流体动压润滑滑动轴承和流体静压润滑滑动轴承两种。流体静压润滑滑动轴承依靠外界液压系统供油，靠油压支承载荷，靠液压油进行润滑，制造精度高、结构较复杂、成本较高，用于要求支承刚度大、支承精度高和承载能力大的重要场合。流体动压润滑滑动轴承依靠流体动压效应实现润滑，具有结构较简单、成本较低、性能较好的优点，是一种应用更为广泛和常见的滑动轴承。它又分为流体动压润滑向心滑动轴承和流体动压润滑推力滑动轴承两种。前者用于支承径向载荷，后者用于支承轴向载荷。以下介绍现有主要流体动压润滑推力滑动轴承类型及其特点。一、倾斜平面瓦块轴承，这种轴承如图1所示。它依靠上下两表面间形成的收敛间隙和这两个表面间的相对运动实现流体动压效应，从而实现润滑。这种轴承有较大承载能力，有较好减摩和耐磨性能。这种轴承分成两种，一种是上表面和下表面均不能绕支点转动的固定瓦块轴承，另一种是其中一个表面可绕支点转动的可倾瓦块轴承。在良好设计下，可倾瓦块轴承比固定瓦块轴承有更大的承载能力。二、锯齿形瓦块轴承，这种轴承如图2所示。它的工作和润滑机理同上一种轴承。在相同条件下它的承载能力比上一种轴承低得多。三、斜面平台瓦块轴承，这种轴承如图3所示。它的工作和润滑机理同上两种轴承。在相同工况下它的最大承载量比倾斜平面固定瓦块轴承的最大承载量高出20％。四、瑞利阶梯轴承，这种轴承如图4所示。它的工作和润滑机理同前面轴承。相比于前面三种轴承，在相同工况下它的最大承载量最高，比倾斜平面固定瓦块轴承的最大承载量高出28％。上述传统轴承大多数场合下均为钢制轴承，普通钢制轴承的工作表面为钢制零件的自然表面，这种表面没有人工设计的涂层。发电机、汽轮机、大型电机、压缩机、大型机床等大型机械设备的使用经验表明，高速重载工况下，实际上上述轴承的承载能力没有传统流体润滑理论设计计算的那么大，实际工作中这些轴承常因承载能力不够而不能维持足够厚的润滑油膜，进而导致失去工作能力。应当注意到，传统流体润滑理论是没有考虑到润滑油膜在轴承表面处的滑移这种现象；但在高速重载工况下，轴承表面处的剪应力很大，常常超出润滑油和轴承表面间的界面剪切强度，进而导致润滑油膜在轴承表面处的滑移。这种润滑油膜在轴承自然表面处的滑移常使轴承承载能力急剧下降，因此这种轴承自然表面处的润滑油膜滑移是非常有害的。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种防止入口区两表面处和出口区运动表面处油膜滑移的阶梯轴承。这是一种运用表面涂层方法在轴承入口区两表面上和在轴承出口区运动表面上涂覆亲油涂层以防止这些轴承表面处发生润滑油膜滑移的阶梯轴承。在特定的工况下，由于防止了这些轴承表面处的润滑油膜滑移，相同工况条件下本专利技术轴承比传统轴承具有大得多的承载能力。因此，本专利技术轴承性能比传统轴承性能要好得多。本专利技术轴承具有制造容易、结构简单、成本低廉、承载能力高的优点。本专利技术轴承在机械设备中具有重要应用。本专利技术的技术解决方案是：一种防止入口区两表面处和出口区运动表面处油膜滑移的阶梯轴承，如图5，它包括一块静止板块(1)，静止板块(1)的工作表面包括平面A(2)、平面B(3)和阶梯面(4)，平面A(2)和平面B(3)相互平行，阶梯面(4)分别与平面A(2)和平面B(3)垂直，阶梯面(4)的高度即阶梯尺寸为Δh；平面A(2)的物理吸附特性与平面B(3)的物理吸附特性不相同，平面B(3)是静止板块(1)上的亲油涂层表面。本专利技术另有一块具有平面C(5)(工作表面)的运动平板(6)，运动平板(6)的平面C(5)的物理吸附特性处处相同，平面C(5)是运动平板(6)上的亲油涂层表面，平面C(5)和平面B(3)为同一种涂层表面，平面C(5)和润滑油间的界面剪切强度与平面B(3)和润滑油间的界面剪切强度相同。使运动平板(6)与静止板块(1)配对，使运动平板(6)的平面C(5)与静止板块(1)的平面A(2)相互平行，静止板块(1)和运动平板(6)之间的间隙中充满润滑油(7)，运动平板(6)的运动方向为由静止板块(1)的平面B(3)一端指向静止板块(1)的平面A(2)一端。运动平板(6)的平面C(5)与静止板块(1)的平面A(2)之间的距离即轴承出口区润滑油(7)膜厚度为ho，l1为静止板块(1)的平面B(3)的宽度，l2为静止板块(1)的平面A(2)的宽度，定义：ψ＝l2/l1，本专利技术要求：1≤ψ≤5，ho/(l1+l2)≤5.0×10-5，Δh/ho≤0.1，且：这里，τs为平面C(5)和润滑油(7)间的界面剪切强度，u为运动平板(6)相对于静止板块(1)的运动速度，η为润滑油(7)工作时动力粘度，λh＝1+Δh/ho；这样，润滑油(7)膜就不会在平面B(3)和平面C(5)上滑移。进一步地，平面B(3)和平面C(5)均为二氧化钛涂层表面。本专利技术的有益效果是：本专利技术运用表面涂层技术，在一定工况范围内阶梯轴承中出现润滑油膜滑移的轴承表面上涂覆亲油涂层从而提高这些表面和润滑油间的界面剪切强度，进而防止润滑油膜在这些轴承表面上的滑移。本专利技术轴承具有极为显著的有益技术效果即大幅提高轴承承载能力，因此本专利技术轴承具有承载能力高的优点，具有非常重要的应用价值。本专利技术具有以下优点：(1)本专利技术轴承具有较高的承载能力，含有良好的润滑油膜，具有良好的减摩性能。(2)本专利技术轴承结构简单，制造容易，成本低廉。附图说明图1是现有倾斜平面瓦块轴承的结构示意图；图2是现有锯齿形瓦块轴承的结构示意图；图3是现有斜面平台瓦块轴承的结构示意图；图4是现有瑞利阶梯轴承的结构示意图；图5是本专利技术实施例防止入口区两表面处和出口区运动表面处油膜滑移的阶梯轴承的结构示意图；图6是实施例中不同ψ值下本专利技术轴承无量纲承载量(Wconv)与出口区润滑油(7)膜厚度ho的关系图。图5中：1-静止板块，2-平面A，3-平面B，4-阶梯面，5-平面C，6-运动平板，7-润滑油。具体实施方式下面结合附图详细说明本专利技术的优选实施例。实施例一种防止入口区两表面处和出口区运动表面处油膜滑移的阶梯轴承，如图5，它包括一块静止板块(1)，静止板块(1)的工作表面包括平面A(2)、平面B(3)和阶梯面(4)，平面A(2)和平面B(3)相互平行，阶梯面(4)分别与平面A(2)和平面B(3)垂直，阶梯面(4)的高度即本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止入口区两表面处和出口区运动表面处油膜滑移的阶梯轴承，包括一块静止板块(1)，静止板块(1)的工作表面包括平面A(2)、平面B(3)和阶梯面(4)，平面A(2)和平面B(3)相互平行，阶梯面(4)分别与平面A(2)和平面B(3)垂直，阶梯面(4)的高度即阶梯尺寸为Δh，另有一块具有平面C(5)的运动平板(6)，使运动平板(6)与静止板块(1)配对，使运动平板(6)的平面C(5)与静止板块(1)的平面A(2)相互平行，静止板块(1)和运动平板(6)之间的间隙中充满润滑油(7)，运动平板(6)的运动方向为由静止板块(1)的平面B(3)一端指向静止板块(1)的平面A(2)一端，运动平板(6)的平面C(5)与静止板块(1)的平面A(2)之间的距离即轴承出口区润滑油(7)膜厚度为ho，l1为静止板块(1)的平面B(3)的宽度，l2为静止板块(1)的平面A(2)的宽度，定义：ψ＝l2/l1，其特征在于：1≤ψ≤5，ho/(l1+l2)≤5.0×10‑5，Δh/ho≤0.1，平面A(2)的物理吸附特性与平面B(3)的物理吸附特性不相同，平面B(3)是静止板块(1)上的亲油涂层表面，运动平板(6)的平面C(5)的物理吸附特性处处相同，平面C(5)是运动平板(6)上的亲油涂层表面，平面C(5)和平面B(3)为同一种涂层表面，平面C(5)和润滑油(7)间的界面剪切强度与平面B(3)和润滑油(7)间的界面剪切强度相同，平面C(5)和润滑油(7)间的界面剪切强度τs必须满足以下条件式：...

【技术特征摘要】
1.一种防止入口区两表面处和出口区运动表面处油膜滑移的阶梯轴承，包括一块静止板块(1)，静止板块(1)的工作表面包括平面A(2)、平面B(3)和阶梯面(4)，平面A(2)和平面B(3)相互平行，阶梯面(4)分别与平面A(2)和平面B(3)垂直，阶梯面(4)的高度即阶梯尺寸为Δh，另有一块具有平面C(5)的运动平板(6)，使运动平板(6)与静止板块(1)配对，使运动平板(6)的平面C(5)与静止板块(1)的平面A(2)相互平行，静止板块(1)和运动平板(6)之间的间隙中充满润滑油(7)，运动平板(6)的运动方向为由静止板块(1)的平面B(3)一端指向静止板块(1)的平面A(2)一端，运动平板(6)的平面C(5)与静止板块(1)的平面A(2)之间的距离即轴承出口区润滑油(7)膜厚度为ho，l1为静止板块(1)的平面B(3)的宽度，l2为静止板块(1)的平面A(2)的宽度，定义：ψ＝l2/l1，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永斌，管林跃，袁虹娣，
申请(专利权)人：袁虹娣，
类型：发明
国别省市：湖北,42