自补偿静压力的水润滑轴承、静压力自补偿系统及工程分析方法技术方案

本发明专利技术公开了一种自补偿静压力的水润滑轴承、静压力自补偿系统及工程分析方法，其中，自补偿静压力的水润滑轴承包括管状的轴套和固定粘接于轴套内壁的橡胶合金内衬；橡胶合金内衬的内壁设有至少一个通压沟槽，通压沟槽为盲槽，橡胶合金内衬的厚度方向开设有与通压沟槽连通的限流孔，轴套的厚度方向开设有与限流孔连通的通孔。本发明专利技术能够在轴承内壁自补偿静压力形成支撑水膜在水润滑轴承启动、停机、低转速和重载等难于形成水膜动压的情况下对其承载转轴进行支承和润滑，防止转轴与橡胶合金内衬直接接触，避免转轴与水润滑轴承处于干摩擦或边界润滑条件下，有效提升水润滑轴承摩擦学性能、可靠性以及服役寿命。可靠性以及服役寿命。可靠性以及服役寿命。

【技术实现步骤摘要】
自补偿静压力的水润滑轴承、静压力自补偿系统及工程分析方法


[0001]本专利技术涉及水润滑轴承
，尤其涉及一种自补偿静压力的水润滑轴承、静压力自补偿系统及工程分析方法。

技术介绍

[0002]在机械工程领域中，水润滑轴承成为舰船、潜艇、水下探测机器人、无轴轮缘推进系统、水泵、汽轮机、空气压缩机等装备的关键零部件，其特点是使用自然水替代矿物油作为润滑介质，在轴承和轴相对转动过程中通过动压效应代替形成动压水膜，具有无污染、结构简单、承载能力强等优点。在船舶工程领域，随着船舶推进系统功率需求的增大，主机的体积及功率增大，对水润滑轴承的尺寸、强度和承载力要求也随之增大，使得运行工况更为复杂。特别是在水润滑轴承或转轴启动/停机时刻，轴承与转轴相对转速低，动压力达不到水膜形成条件，轴与轴承处于干摩擦或边界润滑条件下，加之自然水中富含的各种泥沙与各种金属/非金属杂质会破坏水膜形成条件，轴承又承受重载，这种工作环境下水润滑轴承或转轴启动/停机瞬间轴承内表面和转轴间摩擦系数突然变大，会产生不可控的结构温升，致使水润滑轴承或转轴在启动/停机阶段出现严重磨损的问题，更甚出现烧瓦、抱轴等问题致使传动系统直接失效。水润滑轴承或转轴启动/停机过程中的低水压、乏润滑情况很大程度上制约了其在大功率船舶和高端装备中的应用。目前广泛采用的水润滑轴承橡胶表面改性，增加橡胶亲水性、促进低压下的水膜形成等方式仍然不能很好地解决重载、低转速下润滑不良的问题。当前技术存在的具体问题如下：
[0003]1、现有技术中，设计使用的水润滑轴承均假设水膜动压充足，没有考虑到压力不足以产生润滑水膜的情况，该情况下极易出现严重的轴承磨损，轴承使用寿命低；
[0004]2、现有技术中，通过对水润滑轴承的橡胶表面进行改性以增加橡胶亲水性、促进低压下的水膜形成的技术容易受到工作时间限制，因为橡胶表面改性在一段时间后会由于橡胶表面磨损而失效。

技术实现思路

[0005]针对现有技术中的缺陷，本专利技术提供一种自补偿静压力的水润滑轴承、静压力自补偿系统及工程分析方法，能够在轴承内壁自补偿静压力形成支撑水膜在水润滑轴承启动、停机、低转速和重承载等无动压效应的情况下对其承载的转轴进行支撑和润滑，防止转轴与橡胶合金内衬直接接触，避免转轴与水润滑轴承处于干摩擦或边界润滑条件下，有效提升水润滑轴承摩擦学性能、可靠性以及服役寿命。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案：
[0007]根据本专利技术的第一个方面，本专利技术提供一种自补偿静压力的水润滑轴承，包括管状的轴套和固定粘接于所述轴套内壁的橡胶合金内衬；
[0008]所述橡胶合金内衬的内壁设有至少一个通压沟槽，所述通压沟槽为盲槽，所述橡
胶合金内衬的厚度方向开设有与所述通压沟槽连通的限流孔，所述轴套的厚度方向开设有与所述限流孔连通的通孔。
[0009]采用上述结构，通过通孔和限流孔将外部静压力源的压力水流引入至橡胶合金内衬内壁的通压沟槽，通过通压沟槽进行导流，实现外部压力在通压沟槽内的均匀分布和有效维持，从而在轴承的内壁自补偿静压力形成支撑水膜，使得在水润滑轴承启动、停机、低转速和重承载等无动压效应的情况下，通过静压力形成的支撑水膜对其承载的转轴进行支撑和润滑，防止转轴与橡胶合金内衬直接接触，避免转轴与水润滑轴承处于干摩擦或边界润滑条件下，有效提升水润滑轴承摩擦学性能、可靠性以及服役寿命。
[0010]优选地，所述通压沟槽设有多个，所述多个通压沟槽沿所述橡胶合金内衬的周向和轴向均匀间隔布置。沿橡胶合金内衬的周向和轴向均匀间隔设置多个通压沟槽，从而可以根据不同部位所承载的荷载的不同而导致所需支撑力的不同，分别为水润滑轴承内壁的不同部位提供与其所承载的荷载相对应的支撑力，提高支撑效果，进一步提升水润滑轴承的摩擦学性能、可靠性以及服役寿命。
[0011]优选地，每个所述通压沟槽均呈“之”字形沿所述橡胶合金内衬的轴向和轴向延伸。这种特殊形式的通压沟槽的设计，可以保证轴承的承载界面能够广泛存在自补偿的经支撑压力，从而使得支撑水膜能够填充转轴与轴承之间的全部间隙，进一步提高静压支撑和润滑效果。
[0012]优选地，所述限流孔的出水口位于所述通压沟槽的中部。这样，可以保证限流孔进入至通压沟槽的压力水流能够均衡地往通压沟槽的两端流动，增加进水效率和支撑效果。
[0013]优选地，所述通压沟槽上与所述限流孔对应的部位设有豁口部，所述豁口部的口径大于所述通压沟槽的宽度。这样，可以避免轴承内部的橡胶合金内衬因被挤压变形而导致限流孔的出水口变小而无法入水至通压沟槽中，因此，豁口部的设置能够有效增加进水效率，提升静压支撑和润滑效果。
[0014]优选地，轴向相邻的两个所述通压沟槽之间还设置有限压沟槽，所述限压沟槽为盲槽，所述限压沟槽呈“一”字型沿所述橡胶合金内衬的轴向方向延伸。这样，当轴承工作时，限压沟槽有助于更好的产生动压效应，形成的水膜能提供更高的支撑能力，从通压沟槽流出的水会流入相邻的限压沟槽，并在限压沟槽内也形成润滑水膜，使得相邻的两个通压沟槽之间也形成有润滑水膜，进一步提高轴承对转轴的支撑和润滑效果。
[0015]优选地，所述橡胶合金内衬的内壁上沿周向均匀布置有多个排沙槽，位于相邻两个所述排沙槽之间的橡胶合金内衬内壁上设有横截面为圆弧形的承载工作面，所述排沙槽和承载工作面均沿所述橡胶合金内衬的轴向延伸并贯穿所述橡胶合金内衬的两端，所述承载工作面的横截面的圆心落在所述橡胶合金内衬轴线上，所述通压沟槽设置于所述承载工作面上。排沙槽的设置，在转轴转动或非转动状态下均可充分排沙、排杂，降低自然水中的泥沙和杂质对水膜形成的阻碍。将通压沟槽设置在承载工作面上，有利于在自补偿静压力下，在承载工作面上形成水膜对转轴进行支撑和润滑，有效避免转轴与橡胶合金内衬干磨，同时，自补偿静压力的水流会通过通压沟槽流向承载工作面上的非沟槽区域，并经排沙槽流出水润滑轴承，因此，自补偿静压力的水流还可以对承载工作面起到冲洗作用，将承载工作面与转轴之间的泥沙和杂质冲刷掉并经排沙槽排出，泥沙和杂质对橡胶合金内衬的摩擦磨损，延长水润滑橡胶合金轴承的使用寿命，提高水润滑轴承的可靠性。
[0016]优选地，所述排沙槽的横截面为圆弧形，所述排沙槽和所述承载面之间通过横截面为圆弧形的连接面相切圆滑过渡。采用圆弧形排沙槽，相比截面为矩形的直槽，能够有效增强水润滑轴承的排泄泥沙和杂质的能力，并提高橡胶合金内衬的散热性能，且更容易产生弹性流体动压润滑，在橡胶合金内衬与转轴之间形成水膜支承，降低橡胶合金内衬摩擦磨损速度。
[0017]根据本专利技术的第二个方面，本专利技术提供一种水润滑轴承的静压力自补偿系统，其包括本专利技术的第一个方面任意一项所述的自补偿静压力的水润滑轴承，还包括水泵和储水槽，所述水泵的进水口与所述储水槽连通，所述水泵的出水口通过管道与所述水润滑轴承的橡胶合金内衬上的限流孔连通。
[0018]通过储水槽给水泵提供水源，储水槽内的水优选为不含泥沙和杂质的自然水，水泵提供自补偿静压力的压力水流，压本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种自补偿静压力的水润滑轴承，包括管状的轴套和固定粘接于所述轴套内壁的橡胶合金内衬，其特征在于：所述橡胶合金内衬的内壁设有至少一个通压沟槽，所述通压沟槽为盲槽，所述橡胶合金内衬的厚度方向开设有与所述通压沟槽连通的限流孔，所述轴套的厚度方向开设有与所述限流孔连通的通孔。2.根据权利要求1所述的自补偿静压力的水润滑轴承，其特征在于：所述通压沟槽设有多个，所述多个通压沟槽沿所述橡胶合金内衬的周向和轴向均匀间隔布置。3.根据权利要求2所述的自补偿静压力的水润滑轴承，其特征在于：每个所述通压沟槽均呈“之”字形沿所述橡胶合金内衬的轴向和轴向延伸。4.根据权利要求3所述的自补偿静压力的水润滑轴承，其特征在于：所述限流孔的出水口位于所述通压沟槽的中部。5.根据权利要求1所述的自补偿静压力的水润滑轴承，其特征在于：所述通压沟槽上与所述限流孔对应的部位设有豁口部，所述豁口部的口径大于所述通压沟槽的宽度。6.根据权利要求2
‑
4任意一项所述的自补偿静压力的水润滑轴承，其特征在于：轴向相邻的两个所述通压沟槽之间还设置有限压沟槽，所述限压沟槽为盲槽，所述限压沟槽呈“一”字型沿所述橡胶合金内衬的轴向方向延伸。7.根据权利要求2
‑
4任意一项所述的自补偿静压...

【专利技术属性】
技术研发人员：王家序，甘来，向果，韩彦峰，肖科，贾航，王成，
申请(专利权)人：重庆奔腾科技发展有限公司重庆大学，
类型：发明
国别省市：