一种防止轴表面处油膜滑移的向心滑动轴承制造技术

本发明专利技术涉及一种防止轴表面处油膜滑移的向心滑动轴承，在轴的整个表面上涂覆亲油涂层以防止轴的表面处发生润滑油膜滑移，在特定的工况下，由于防止了轴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和更低的摩擦系数。因此，本发明专利技术轴承性能比传统轴承性能优异得多。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、摩擦系数低和节能的优点。本发明专利技术轴承在机械设备中具有重要应用。

A Centrifugal Sliding Bearing for Preventing Oil Film Slip on Shaft Surface

【技术实现步骤摘要】
一种防止轴表面处油膜滑移的向心滑动轴承
本专利技术涉及轴承领域，具体地说是一种防止轴表面处油膜滑移的向心滑动轴承。
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向心滑动轴承类型及其特点。一、大长径比向心滑动轴承-长轴承这种轴承如图1所示。由于长径比L/D较大，这种轴承可处理成无限长轴承而可忽略流体侧泄对轴承承载能力的影响。在轴承的右下位置，轴承孔形成收敛的楔形间隙。由于流体的粘性，流体粘附在轴上，也粘附在衬套或轴承座上。由于轴的旋转运动，流体被从楔形孔隙的大端截面带进去，从楔形孔隙的小端截面带出来；流体从而在楔形孔隙里受到挤压形成润滑膜压力，使润滑膜具备承受径向载荷w的能力。这是这种轴承的工作机理。二、小长径比向心滑动轴承-窄轴承这种轴承如图2所示。由于长径比L/D很小，流体沿轴承的轴向泄漏(即侧泄)严重。流体在侧泄过程中在狭小的缝隙里受到挤压从而形成润滑压力，使润滑膜具备承受载荷的能力。这种轴承的孔隙的楔形间隙效应相对较小，可以忽略不计。这是这种轴承的工作机理。三、有限宽滑动轴承这种轴承如图3所示。由于长径比适中，轴承依靠收敛的楔形孔隙形成润滑膜压力，但流体的侧向泄漏使得润滑膜压力和轴承承载能力有所降低；长径比越小，侧向泄漏越严重，轴承承载能力降低越大。计算这种轴承承载能力时，应在无限长轴承承载能力基础上考虑流体侧泄影响而引入一与长径比有关的侧泄修正系数。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，轴表面处的剪应力很大，常常超出润滑油和轴表面间的界面剪切强度，进而导致润滑油膜在轴表面处的滑移。这种润滑油膜在轴的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轴表面处油膜滑移的向心滑动轴承。这是一种运用表面涂层方法在轴的整个表面上涂覆亲油涂层以防止在轴的表面处发生润滑油膜滑移的向心滑动轴承。在特定的工况下，由于防止了轴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和更低的摩擦系数。因此，本专利技术轴承性能比传统轴承性能优异得多。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、摩擦系数低和节能的优点。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：一种防止轴表面处油膜滑移的向心滑动轴承，如图4，它包括轴(1)和轴承座(2)，轴承座(2)里有轴承孔表面(4)，将轴(1)放入轴承座(2)，在轴(1)表面(3)和轴承孔表面(4)之间有间隙，在这个间隙里充满润滑油(5)，轴(1)的中心Os到轴承孔表面(4)的圆心Oh有一个距离，该距离为e，轴(1)表面(3)相对于轴承孔表面(4)有一个圆周线速度u，轴(1)表面(3)为亲油涂层表面，轴承孔表面(4)为亲油涂层表面，轴承工况满足以下条件式：当0＜ε≤0.69时，当0.69＜ε＜1时，这里，ε＝e/c，e为轴(1)的中心Os到轴承孔表面(4)的圆心Oh的距离(见图4)，c＝R-r，R是轴承孔表面(4)的半径，r是轴(1)的半径，Kτ＝τsac/(uη)，τsa是润滑油(5)和轴(1)表面(3)间的界面剪切强度，η是润滑油(5)的动力粘度，θ0＝arccos[(ε+cosφ0)/(1+εcosφ0)]，φ0是轴承最大润滑油(5)膜压力位置和润滑油(5)的入口位置(6)之间的包角，φ0＜180°；这样，润滑油(5)膜在轴(1)表面(3)处和轴承孔表面(4)处就均不发生滑移。进一步地，轴(1)表面(3)为二氧化钛涂层表面，轴承孔表面(4)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，在一定工况范围内向心滑动轴承中出现润滑油膜滑移的轴表面上涂覆亲油涂层从而提高这种表面和润滑油间的界面剪切强度，进而防止润滑油膜在轴表面上的滑移。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和显著降低轴承摩擦系数，因此本专利技术轴承具有承载能力高、摩擦系数低和节能的优点，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，具有良好的减摩节能性能。(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是大长径比向心滑动轴承，即L/D≥5的长轴承的结构示意图；图2是小长径比向心滑动轴承，即L/D≤0.2的窄轴承的结构示意图；图3是有限宽向心滑动轴承，即0.2＜L/D＜5的轴承的结构示意图；图4是本专利技术实施例的结构示意图；图1、图2、图3、图4中，1-轴，2-轴承座，3-轴(1)表面，4-轴承孔表面，5-润滑油，6-润滑油(5)的入口位置，7-润滑油(5)的出口位置。图5是实施例中本专利技术轴承无量纲润滑油(5)膜压力(Pconv)分布及其与相同工况下传统轴承无量纲润滑油(5)膜压力(Pslip)分布的比较图；图6是实施例中本专利技术轴承无量纲承载量(Wconv)及其与相同工况下传统轴承无量纲承载量(Wslip)的比较图；图7是实施例中本专利技术轴承的轴(1)表面(3)处摩擦系数(fs，conv)值及其与相同工况下传统轴承的轴表面处摩擦系数(fs，slip)值的比较图；图8是实施例中本专利技术的轴承孔表面(4)处摩擦系数(fh，conv)值及其与相同工况下传统轴承的轴承孔表面处摩擦系数(fh，slip)值的比较图。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。实施例一种防止轴表面处油膜滑移的向心滑动轴承，如图4，它包括轴(1本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种防止轴表面处油膜滑移的向心滑动轴承，包括轴(1)和轴承座(2)，其特征在于：轴承座(2)里有轴承孔表面(4)，将轴(1)放入轴承座(2)，在轴(1)表面(3)和轴承孔表面(4)之间有间隙，在这个间隙里充满润滑油(5)，轴(1)的中心Os到轴承孔表面(4)的圆心Oh有一个距离，该距离为e，轴(1)表面(3)相对于轴承孔表面(4)有一个圆周线速度u，轴(1)表面(3)为亲油涂层表面，轴承孔表面(4)为亲油涂层表面，轴承工况满足以下条件式：当0＜ε≤0.69时，

【技术特征摘要】
1.一种防止轴表面处油膜滑移的向心滑动轴承，包括轴(1)和轴承座(2)，其特征在于：轴承座(2)里有轴承孔表面(4)，将轴(1)放入轴承座(2)，在轴(1)表面(3)和轴承孔表面(4)之间有间隙，在这个间隙里充满润滑油(5)，轴(1)的中心Os到轴承孔表面(4)的圆心Oh有一个距离，该距离为e，轴(1)表面(3)相对于轴承孔表面(4)有一个圆周线速度u，轴(1)表面(3)为亲油涂层表面，轴承孔表面(4)为亲油涂层表面，轴承工况满足以下条件式：当0＜ε≤0.69时，当0.69＜ε＜1时，这里，ε＝e/c，c＝R-r，R是轴承孔表...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永斌，陈海军，张美华，
申请(专利权)人：张美华，
类型：发明
国别省市：浙江,33