可挤压的多级硬度流体动力轴承及其制法制造技术

一种可挤压的多级硬度流体动力轴承，它包括一个轴承轴瓦支承结构和若干熔合在该支承结构上的轴瓦，还可以包括若干熔合在轴瓦和／或轴瓦支承结构上的偏转控制元件。该轴承完全由不同硬度的非牛顿流体材料构成，并具有恒定的轴向横截面。该轴承的制法包括：挤压一种第一种材料；在第一种材料固化形成管形挤压件之前，至少在其上挤压出第二种材料；固化该管状挤压件；将该管状挤压件进行精加工，获得要求的长度和内外径尺寸。（*该技术在2009年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种流体动力轴承。在此类轴承中，转动件如轴是通过一种加压流体，如油，空气或水的固定轴承支承。流体动力轴承常常是，但并非仅仅是应用于所谓的过程润滑，其中，该轴承是应用现有的流体而不一定要用标准的润滑剂，如油进行润滑。具体的用途包括可以利用所泵的流体进行润滑的泵管轴用轴承或者利用水进行润滑的船用轴轴承。流体动力轴承实际上是利用这样的事实，即当转动件运动时，它并不沿着流体的顶部滑动，而是使与转动件相接触的流体紧密地粘附在转动件上，在整个流体膜高度上的运动伴随着流体粒子之间的滑动或剪切。这样，如果转动件与流体的接触层在已知速度下运动，则在流体厚度的中等高度处的速度是以已知变化率减低，直到与固定轴承轴瓦相接触的流体粘附于轴承轴瓦且无相对运动为止。当由于对转动件的支承所产生的载荷使轴承轴瓦相对于转动件发生小角度偏转时，则流体就被吸入一个楔形开口中，并在流体膜内产生足以支承载荷的压力。这一事实不仅用于水轮机和船用推进器轴的推力轴承，还用于流体润滑的常规轴颈轴承中。尽管油是用于重载荷的标准精选流体，但是对轻载荷也可采用其它的流体如空气或水进行支承。本专利技术的轴承可以作为通常用于船舶和其它用途使用的称为无缝式或磨损型橡胶轴承的代用品。虽然这种无缝式或磨损型轴承含有一个水楔，以得到流体动力作用，但它们要受到一系列结构限制和不可避免地遭受磨损。如下所述，本专利技术者发现这种轴承的局限性基本上归因于它们安装在圆筒形金属管中由单一硬度软橡胶的较大截面构成的结构。由于该橡胶的软度和软橡胶的较大轴向横截面积，使得这种轴承不具备足以获得最佳性能的径向刚度。本专利技术还涉及一种带有梁架式轴承轴瓦的流体动力轴承。在授予楚姆普拉尔(Trumpler)的美国专利3，107，955号中公开了一种梁架式轴承轴瓦的优选例子。在此类轴承中，流体动力轴承轴瓦安装在梁式支承构件上，使轴瓦可以偏转，以形成一个流体动力楔。虽然流体动力轴承和梁架式轴承轴瓦在相当长一段时间内已为人们所知，但是，只在最近，通过计算机辅助的有限元分析法，本专利技术者才发现当流体动力轴承在载荷条件下所产生的较小偏转具有的极端重要性。除了有限的几个例外，如授予楚姆普拉尔(Trumpler)的美国专利3，107，955之外，这些难以用物理方法计量的偏转，以前曾被轴承设计者们看作为无关紧要和/或可以忽略不计的。但是，本专利技术者发现通过在计算机上模拟流体动力轴承的性能，可以预先确定偏转量，并且设计出显著改进性能特性的轴承。这类轴承的特征可以一般概括为至少包含一个梁架式轴承轴瓦。这种改进的轴承例子在本专利技术人以前的美国专利4，496，251号;4，526，482号和4，676，668号中有所介绍。美国专利4，496，251号公开了一种轴承，该轴承带有一种利用薄片状韧带产生偏转的轴瓦，以便在两个相对运动部件之间形成润滑剂的楔形膜。美国专利4，515，486号中公开了一种流体动力轴颈和推力轴承，该轴承带有若干个轴承轴瓦，每个轴瓦带有相互分立而又利用弹性材料粘合在一起的端面元件和支承元件。美国专利4，676，668号中公开了一种轴承，该轴承的轴瓦可以通过能够提供三个方向挠性的至少一个支架与支承元件间隔开。为了提供在运动平面内的挠性，各支架向内倾斜，以便与轴瓦表面前的交点形成圆锥形。每个支架在所要求运动的方向上的断面模数较小，以便对不同轴度进行补偿。最后，美国专利4，526，482号公开了一种流体动力轴承，该轴承主要打算用于过程润滑，即该轴承是设计成在液体中进行工作的。该流体动力轴承是由一个中心承载表面部分构成，该部分比该轴承的其余部分更具有柔性，从而使其在载荷下发生偏移，并形成一个承受高载荷的流体压力凹坑。上述专利中介绍的轴承，典型的是至少部分地为金属材料构成，并具有不易挤压的形状，但已发现它们最适于某些用途。尽管如此，这类轴承的制造成本一般地要比具有相似性能的其它轴承便宜得多。其原因是由于本专利技术轴承与其相竞争的各类轴承相比，具有结构较简单，体积较小的特点。此外，这类轴承显著地显示出改善了的耐磨特性。这种改善的性能主要归因于设计者们对轴承所承受的各种力的判断和最终能承受这些力的轴承设计。尽管这类轴承具有很多优点和经济效果，仍然期望能发现进一步降低这种轴承制造成本的途径。特别对申请人前面的几个专利中所述并不要求高性能的轴承来说更是如此。本专利技术还涉及非牛顿流体，如塑料、橡胶等在流体动力轴承中的应用。非牛顿流体被认作为实际流体。所有的实际流体均具有内摩擦，以致其变形率与所施加的剪应力成比例。如果变形率是成正比，则称为牛顿流体，如果不是，则该流体称为非牛顿流体。因此，非牛顿流体一般被认为是该流体的粘度是随流速变化的。由于非牛顿流体的独特特性，非牛顿流体材料的应用提供了独特的优点也出现大的障碍。例如，当非牛顿流体如塑料或橡胶受到约束时，它是不可压缩的。但是，当这种材料不受约束时，它可以随着施加的载荷以预定方式流动。此外，非牛顿流体材料，如橡胶，塑料等通常要比一般用于轴承结构中的金属材料更为便宜。非牛顿流体材料构件的制造一般要比同类的金属构件更容易。尽管在流体动力轴承中采用非牛顿流体材料可以得到所期望的许多优点，但这类材料仅用于有限范围。本专利技术提供一种适用于过程润滑以及其它用途的流体动力轴承及其制造方法。该轴承具有恒定截面，以便于挤压成形，即具有可挤压的形状。该轴承包含若干个梁架式轴承轴瓦。此外，该轴承是由两种或多种非牛顿材料挤压成形的组合体，该材料最好是弹性材料或聚合物材料，如具有不同刚性的塑料、橡胶等。换言之，是一种多级硬度复合塑料，以利于获得各种刚性。更具体地说，本专利技术轴承是一种可挤压成型的多级硬度流体动力轴承。该轴承完全由非牛顿流体材料构成，并具有可挤压成型的轴向横截面。该轴承包括一个具有预定硬度的一般为环形、骨架式轴承轴瓦支承部分。该骨架部分具有内、外圆周表面。在其内表面上形成若干内轴向沟槽，在其外表面上也形成若干外轴向沟槽。内、外轴向沟槽彼此间隔开，以形成若干个梁架式轴承轴瓦支承表面。该轴承还包括若干个具有预定硬度的轴承轴瓦，其硬度要低于骨架部分预定硬度。每个轴承轴瓦熔合在对应的轴承轴瓦支承表面上。该轴承还可以包括熔合于内沟槽和/或外沟槽内的偏转控制元件。该偏转控制元件最好比骨架轴承轴瓦支承部分软些。本专利技术者发现在许多具体用途中，如在高速运转中，必须对包括由轴或转子、流体动力润滑膜和轴承构成整个系统的动态柔性进行检查和评估。在应用有限元模型对该系统进行计算机分析中，已经确定必须将整个轴承作为一个在工作载荷作用下改变形状的完全挠性元件处理。通过对基本结构的加工，多少增加一点挠性，就可以在很宽的工作范围内提供稳定的低摩擦工作状态的轴承特性。已经发现对轴承性能特点具有重大影响的许多变数。其中最重要的变数是流体动力轴承的轴瓦和支承元件的形状、尺寸、位置和材料特性(例如弹性模量等)。支承元件的形状被认为特别重要。本专利技术还涉及一种带有许多由较软的非牛顿流体材料构成轴承轴瓦的流体动力轴承。该轴承轴瓦具有圆弧形或凹入的表面并受约束，以便在该轴与轴承轴瓦的圆弧形表面之间形成一个楔形间隙条件通过所支承轴施加的法向载荷作用发生偏转。由于存在不同的刚性，该轴承显示出改进的性能特点。特别是，采用既是刚性又是本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种流体动力轴承，用以支承一个轴于一层流体膜上，其特征在于该轴承包括：一个具有预定硬度，一般为环形的骨架轴承轴瓦支承部分，骨架部分具有内和外圆周表面；若干个形成在内表面上的轴向内沟槽，并间隔地排列在圆周周围，以限定出若干个梁架式轴承轴瓦 支承面；若干个轴承轴瓦，由预定硬度小于骨架部分预定硬度的非牛顿流体材料制成，每一个这种轴承轴瓦都熔合在其相应的轴瓦支承面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗素D艾迪，
申请(专利权)人：罗素D艾迪，
类型：发明
国别省市：US[美国]