專利名稱：軸頸軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種軸瓦式軸頸軸承(journal bearing of pad type)，用于支撐旋轉(zhuǎn) 機(jī)器的旋轉(zhuǎn)軸的軸頸，并且可以優(yōu)選地應(yīng)用到大尺寸旋轉(zhuǎn)機(jī)器，譬如蒸汽輪機(jī)、氣輪機(jī)和發(fā) 電機(jī)。
背景技術(shù)：
具有可傾軸瓦的自對準(zhǔn)軸頸軸承已經(jīng)被用作大尺寸旋轉(zhuǎn)機(jī)器的軸頸軸承。本發(fā)明的申請人設(shè)計(jì)的一種具有可傾軸瓦的軸頸軸承在專利文獻(xiàn)(日本特開專 利申請No. 5-332355)中公開。如在專利文獻(xiàn)1中所公開的，每一個(gè)可傾軸瓦由球形樞軸和 可調(diào)整襯里所支撐，可調(diào)整襯里被接收在可傾軸瓦背側(cè)面中限定的凹部和軸承殼體內(nèi)側(cè)面 中限定的凹部中，使得軸瓦可以繞平行于旋轉(zhuǎn)軸的軸線擺動(可圓周擺動)和繞垂直于旋 轉(zhuǎn)軸軸向的方向擺動(可軸向擺動)。由于軸瓦可以根據(jù)軸頸的運(yùn)動而圓周擺動和軸向擺動，可傾軸瓦式軸頸軸承具有 自對準(zhǔn)動能。由此其可以穩(wěn)定地支撐軸頸并且優(yōu)選地適用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)器。球形樞軸被接收在可傾軸瓦中的凹部和軸承殼體中的凹部中，從而它用作可傾軸 瓦的止動器，即防止可傾軸瓦被軸頸的旋轉(zhuǎn)圓周地拽動。在專利文獻(xiàn)2 (日本專利公開號No. 10-503827)中公開的可傾軸瓦式軸頸軸承中， 可傾軸瓦支撐結(jié)構(gòu)包括定位凹槽42和定位裝置24，該定位裝置24包括栓構(gòu)件(spigot member) 40和承壓臺本體23，該可傾軸瓦支撐結(jié)構(gòu)適于在軸運(yùn)動時(shí)阻止軸瓦沿著圓周方向 移位。存在兩種類型的可傾軸瓦式軸頸軸承，即油浴潤滑型(oil flooded lubrication type)和直接潤滑型。在油浴潤滑型中，可傾軸瓦的兩個(gè)軸向端部側(cè)都被密封，從而在可傾 軸瓦和相鄰可傾軸瓦之間的間隙被潤滑油所充滿。使用該類型，機(jī)械效率由于側(cè)面密封的 摩擦損失和可傾軸瓦之間間隙中的油的攪動損失而降低。將參考從專利文獻(xiàn)1中引用的圖8來說明機(jī)械效率降低的出現(xiàn)。圖8是示出了在 機(jī)械損失和油浴型軸頸軸承中的軸頸旋轉(zhuǎn)速度之間關(guān)系的圖。在圖中，總機(jī)械損失與旋轉(zhuǎn) 速度的平方幾乎成比例。它包括在施加有軸承負(fù)荷的下部軸瓦的支承表面和軸頸表面之間 的摩擦損失X，沒有施加軸承負(fù)荷的上部軸瓦的支承表面和軸頸外圓周之間的摩擦損失Y， 以及機(jī)械損失Z，該機(jī)械損失Z為由于側(cè)面密封導(dǎo)致的摩擦損失和軸瓦之間的間隙中的由 于軸頸旋轉(zhuǎn)的攪拌導(dǎo)致的油攪動損失之和。直接潤滑型可傾軸瓦徑向軸承曾被提出用以消除機(jī)械損失Z。在直接潤滑型中，供 油噴嘴被設(shè)置在相對于軸頸旋轉(zhuǎn)方向處于上游的每一個(gè)可傾軸瓦的上游側(cè)，并且潤滑油被 供應(yīng)到每一個(gè)可傾軸瓦的支承表面，并且側(cè)面密封被取消。直接潤滑型現(xiàn)在被廣泛采用，因 為可以消除機(jī)械損失Z。專利文獻(xiàn)1的可傾軸瓦式軸頸軸承是直接潤滑型的。另一種類型的直接潤滑型可傾軸瓦式徑向軸承在專利文獻(xiàn)3 (日本特開專利申請No. 2000-274432)中提出。在直接潤滑型的可傾軸瓦式軸頸軸承中，存在所謂的在專利文獻(xiàn) 3的段落W009]中所述的潤滑油轉(zhuǎn)移(carryover)問題。該現(xiàn)象是上游可傾軸瓦的被潤滑 油所潤滑的支承表面被轉(zhuǎn)移在旋轉(zhuǎn)軸頸上，以被引到相鄰的下游可傾軸瓦的支承表面。由于軸頸的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致的在軸頸圓周表面和可傾軸瓦的支承表面之間的縫隙(下 文中稱為可傾軸瓦的支承間隙)中潤滑油中的剪力，潤滑油在該縫隙中溫度升高。在上游 可傾軸瓦的支承間隙中溫度升高的潤滑油被轉(zhuǎn)移到相鄰下游可傾軸瓦的支承間隙中，從而 潤滑油在下游可傾軸瓦的支承間隙中溫度進(jìn)一步升高，這可導(dǎo)致可傾軸瓦的支承表面的過 熱和軸承咬死。在專利文獻(xiàn)3中提出了防止直接潤滑型可傾軸瓦式軸頸軸承中的潤滑油轉(zhuǎn)移問 題的裝置。在專利文獻(xiàn)4(日本特開專利申請No. 2006-112499)提出了另一裝置，防止在直 接潤滑型可傾軸瓦式軸頸軸承中的潤滑油溫度過度升高。使用該裝置，供油噴嘴在相對于 軸頸旋轉(zhuǎn)方向的可傾軸瓦上游側(cè)端部和下游側(cè)端部每一處設(shè)置到軸承殼體上，且冷卻路徑 與軸瓦的支承表面圓周平行地形成在外殼中。從位于下游側(cè)端部的供油噴嘴噴出的一部分 油被引導(dǎo)為能被引到冷卻路徑中，由此從可傾軸瓦的支承表面下方冷卻可傾軸瓦的支承表 面，以抑制支承表面的溫度升高。如專利文獻(xiàn)3段落W004]所述，可傾軸瓦的支承間隙(在軸頸表面和可傾軸瓦的 支承表面之間的間隙)被潤滑油所填充，軸瓦被靜止的軸承殼體所支撐，且軸頸在填充間 隙的油中高速地旋轉(zhuǎn)。由此，在軸瓦的支承表面和軸頸表面之間的油中產(chǎn)生非常大的速度 差異。由于該速度差異楔形油膜形成在軸瓦的支承表面和軸頸表面之間，且在油膜中產(chǎn)生 油壓以支撐從軸頸施加到軸瓦支承表面上的負(fù)荷。圖9是引用專利文獻(xiàn)3中的圖33，示出了在軸頸表面和支承表面之間的潤滑油膜 中的壓力分布。在該圖中，多個(gè)可傾軸瓦IOla d被布置在軸頸100周圍以支撐軸頸100。 在軸頸100和可傾軸瓦IOla IOld之間的徑向間隙102被潤滑油所填充。施加到軸瓦支 承面的油膜壓力FP的積分與軸承負(fù)荷W —致。通過由于將每一個(gè)可傾軸瓦IOla d傾斜而導(dǎo)致的使得軸頸旋轉(zhuǎn)方向下游的徑 向間隙102變窄的油膜楔形形狀效應(yīng)而產(chǎn)生高油膜壓力。如專利文獻(xiàn)1中的圖1、3和6所示，多個(gè)軸承殼體支撐襯里(球形襯里06)被設(shè) 置在軸承殼體05和承壓臺(bearing platform)(包括軸承外殼07和軸承蓋08)之間，以 通過球形襯里的中間調(diào)節(jié)而固定地支撐軸承殼體到承壓臺。每一個(gè)球形襯里被設(shè)置為使得 其圓周位置與每一個(gè)球形樞軸一致，從而施加到每一個(gè)可傾軸瓦上的軸承負(fù)荷通過在軸承 殼體和承壓臺之間的每一個(gè)球形襯里的中間調(diào)節(jié)作用而由承壓臺所支撐，由此確保通過承 壓臺對軸承殼體進(jìn)行牢固的支撐。另一方面，潤滑油穿過在球形襯里中鉆出的油孔而從承壓臺供應(yīng)到軸承殼體中的 油通路，以被供應(yīng)到可傾軸瓦的支承表面。然而，當(dāng)軸承負(fù)荷支承構(gòu)件設(shè)置有油孔以引入潤滑油時(shí)，負(fù)荷支承構(gòu)件的剛度降 低，且由于可傾軸瓦支承構(gòu)件定位在軸承殼體后方的徑向向內(nèi)相對的位置處(從專利文獻(xiàn) 1和2中可以看到)，該部分的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。此外，有必要增加支撐殼體的厚度以便補(bǔ)償 負(fù)荷支承構(gòu)件剛性的較低，這將導(dǎo)致軸頸軸承的尺寸的增加。
在專利文獻(xiàn)1的圖6中，示出了這樣一個(gè)實(shí)例，其中單獨(dú)的負(fù)荷支承構(gòu)件(球形襯 里06定位在軸承殼體后方軸頸的垂直下方的位置處)被設(shè)置為與4個(gè)負(fù)荷支承構(gòu)件06分 開，并且油孔設(shè)置在單獨(dú)的負(fù)荷支承構(gòu)件中。由于油孔設(shè)置在相鄰可傾軸瓦之間的空間中， 所以用于支撐軸頸的軸承殼體的剛性降低。通常，四個(gè)負(fù)荷支承構(gòu)件等間隔地沿著軸承殼體的圓周定位，然而，當(dāng)五個(gè)負(fù)荷支 承構(gòu)件被設(shè)置時(shí)，如專利文獻(xiàn)1中的圖6的情況，高精度的組裝是必須的以實(shí)現(xiàn)五個(gè)負(fù)荷支 承構(gòu)件的均等負(fù)荷分配。專利文獻(xiàn)1 日本特開專利申請No. 5-332355。專利文獻(xiàn)2 日本專利公開No. 10-503827。專利文獻(xiàn)3 日本特開專利申請No. 2000-274432。專利文獻(xiàn)4 日本特開專利申請No. 2006-112499。

發(fā)明內(nèi)容
基于上述現(xiàn)有技術(shù)中的問題進(jìn)提出了本發(fā)明，本發(fā)明的目的是提供一種供油機(jī) 構(gòu)，其使得可以將潤滑油可靠地供應(yīng)到可傾軸瓦的支承表面而不會導(dǎo)致軸頸軸承剛度降低 和尺寸增加，同時(shí)還保持軸承組裝的容易性。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種軸頸軸承，具有承壓臺、圓柱形軸承殼體、 多個(gè)軸瓦和供油裝置，其中該圓柱形軸承殼體通過設(shè)置在承壓臺和軸承殼體之間的多個(gè) 負(fù)荷支撐構(gòu)件的中間媒介作用而被承壓臺所支撐，所述多個(gè)軸瓦可擺動地定位在軸承殼體 內(nèi)，從而旋轉(zhuǎn)軸的軸頸被能夠自對準(zhǔn)的軸瓦所支撐，而所述供油裝置用于將潤滑油供應(yīng)到 軸瓦的支承表面，其中連接構(gòu)件設(shè)置在承壓臺和軸承殼體之間并處于與所述負(fù)荷支撐構(gòu)件 中的一個(gè)圓周地隔開的位置處，所述連接構(gòu)件具有油孔以將作為上游油通道的承壓臺中的 供油通道與作為下游油通道的軸承殼體中的供油通道連通，從而潤滑油從承壓臺供應(yīng)到軸 瓦的支承表面，且所述連接構(gòu)件還用于承載從軸承殼體施加的一部分軸承負(fù)荷，且所述連 接構(gòu)件安裝到所述位置，其方式是使得由連接構(gòu)件承載的該部分軸承負(fù)荷小于由負(fù)荷支撐 構(gòu)件中的一個(gè)所承載的軸承負(fù)荷。在本發(fā)明中，除了負(fù)荷支撐構(gòu)件之外，連接構(gòu)件獨(dú)立地設(shè)置在承壓臺和軸承殼體 之間并處于與負(fù)荷支撐構(gòu)件中的一個(gè)圓周地隔開的位置處，且負(fù)荷支撐構(gòu)件并沒有設(shè)置油 孔以便于防止其剛度的降低，替代的是連接構(gòu)件設(shè)置有油孔。結(jié)果，不再需要增加軸承殼體 的徑向厚度來補(bǔ)償負(fù)荷支撐構(gòu)件剛度的降低。此外，由于連接構(gòu)件被安裝的方式是使得連接構(gòu)件從軸承殼體接收的負(fù)荷小于負(fù) 荷支撐構(gòu)件所接收的負(fù)荷，以便于降低連接構(gòu)件支撐軸承負(fù)荷的負(fù)荷分享部分并且負(fù)荷支 撐構(gòu)件的數(shù)量沒有增加，所以保證軸頸軸承的組裝容易性。在本發(fā)明的軸頸軸承中，優(yōu)選連接構(gòu)件被定位在承壓臺和下軸承殼體之間，該下 軸承殼體承載旋轉(zhuǎn)軸的自重。存在這種情況，上軸承殼體被制造為獨(dú)立于下軸承殼體的上 半部，并組裝為蓋構(gòu)件以覆蓋下軸承殼體，從而并不適于在上軸承殼體上設(shè)置連接構(gòu)件。此 外，存在一種情況，其中并沒有設(shè)置上承壓臺。此外，由于旋轉(zhuǎn)軸的自重并沒有施加到上軸承殼體上，所以當(dāng)連接構(gòu)件被設(shè)置在 上軸承殼體時(shí)，難以消除從連接構(gòu)件的油孔漏油，此外，并不容易調(diào)整為使得該連接構(gòu)件所
5承載的負(fù)荷小于軸承殼體通過負(fù)荷支撐構(gòu)件作為中間物而施加到承壓臺上的負(fù)荷。另一方面，由于旋轉(zhuǎn)軸的自重被施加到下軸承殼體上，在連接構(gòu)件被設(shè)置到下軸 承殼體時(shí)，容易進(jìn)行調(diào)整使得連接構(gòu)件所承載的負(fù)荷變得小于通過負(fù)荷支撐構(gòu)件所承載要 施加到承壓臺上的負(fù)荷。由此，容易組裝并定位在下軸承殼體和承壓臺之間的連接構(gòu)件。優(yōu)選地，諸如ο形環(huán)這樣的彈性構(gòu)件被置于所述連接構(gòu)件和承壓臺之間，由此所 述連接構(gòu)件被安裝為使得由連接構(gòu)件承載的一部分軸承負(fù)荷小于由負(fù)荷支撐構(gòu)件中的一 個(gè)所承載的軸承負(fù)荷。通過諸如ο形環(huán)這樣的彈性構(gòu)件的中間媒介作用將連接構(gòu)件安裝在下軸承殼體 和承壓臺之間，能夠更容易地調(diào)整由連接構(gòu)件所承載用以支撐軸承殼體的負(fù)荷，并且也有 助于軸頸軸承的組裝。優(yōu)選地構(gòu)造本發(fā)明的軸頸軸承以使得軸頸軸承是直接潤滑型的，其中輪滑油從相 對于軸頸的旋轉(zhuǎn)方向定位在每一個(gè)軸瓦上游的供油噴嘴供應(yīng)到軸瓦的支承表面，其中，所 述下游油通道包括連通到連接構(gòu)件的油孔的第一油孔和連接到供油噴嘴的噴嘴孔的第二 油通道。通過該構(gòu)造，通過在連接構(gòu)件中鉆的油孔從承壓臺引入到軸承殼體中的潤滑油通 過在軸承殼體中的第一油通道和第二油通道供應(yīng)到供油噴嘴，并不會降低軸承殼體剛度并 具有簡單的構(gòu)造。根據(jù)本發(fā)明，軸頸軸承具有承壓臺、圓柱形軸承殼體、多個(gè)軸瓦和供油裝置，其中 圓柱形軸承殼體通過經(jīng)由多個(gè)負(fù)荷支撐構(gòu)件的中間媒介作用而被承壓臺所支撐，所述多個(gè) 軸瓦可擺動地定位在軸承殼體內(nèi)，從而旋轉(zhuǎn)軸的軸頸被能夠自對準(zhǔn)的軸瓦所支撐，而供油 裝置用于供應(yīng)潤滑油到軸瓦的支承表面，該軸頸軸承被構(gòu)造為使得連接構(gòu)件設(shè)置在承壓臺 和軸承殼體之間的與所述負(fù)荷支撐構(gòu)件中的一個(gè)圓周地隔開的位置處，所述連接構(gòu)件具有 油孔，以將臺中的作為上游側(cè)油通道的承供油通道與軸承殼體中的作為下游側(cè)油通道的供 油通道連通，從而潤滑油從承壓臺供應(yīng)到軸瓦的支承表面，且所述連接構(gòu)件還用于承載從 軸承殼體施加的一部分軸承負(fù)荷，且所述連接構(gòu)件安裝到所述位置，其方式是使得由連接 構(gòu)件承載的該部分軸承負(fù)荷小于由負(fù)荷支撐構(gòu)件中的一個(gè)所承載的軸承負(fù)荷。使用該構(gòu) 造，潤滑油被供應(yīng)到軸瓦的支承表面而不會降低軸承殼體的軸承負(fù)荷支撐剛度，結(jié)果，不必 增加軸承殼體的徑向厚度，且不需要增加定位在承壓臺和軸承殼體之間的負(fù)荷支撐構(gòu)件的 數(shù)量，且保證軸頸軸承組裝的容易性。


圖1是本發(fā)明的軸頸軸承的實(shí)施例的截面正視圖(圖2中的C-C截面)；圖2是圖1的實(shí)施例的截面?zhèn)纫晥D(圖3中的B-B截面)；圖3是圖1的實(shí)施例的后視圖(沿圖2中箭頭A的方向觀察)；圖4是在圖1的球形樞軸36附近的部分放大截面視圖；圖5是圖1的實(shí)施例的供油噴嘴50的透視圖；圖6是圖1中的供油孔60附近的部分放大截面視圖；圖7是沿圖1中D-D線截取的截面視圖；圖8是示出了在油浴型可傾軸瓦式軸頸軸承中機(jī)械損失的圖9是用于說明在軸頸軸承中由于楔形效應(yīng)導(dǎo)致油膜壓力的形成的圖。
具體實(shí)施例方式下面將參考附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行詳細(xì)地描述。然而，期望的是，除非特 別指出，在實(shí)施例中組成部件的尺寸、材料、相對位置等應(yīng)該被解釋為僅僅是示例性的，而 非對本發(fā)明的范圍的限制。圖1-3示出了本發(fā)明的軸頸軸承的實(shí)施例。圖1是沿圖2中C-C線取的截面正視 圖，圖2是沿圖3的B-B線取的截面?zhèn)纫晥D，而圖3是沿圖2中的箭頭A方向觀察的后視圖。在圖1中，軸頸j是諸如蒸汽輪機(jī)、氣輪機(jī)和發(fā)電機(jī)這樣的大型旋轉(zhuǎn)機(jī)器的旋轉(zhuǎn)軸 的軸頸。軸頸j的直徑有約40cm那么大，從而支撐軸頸j的軸頸軸承10尺寸變大，且軸頸 j的圓周速度變高。軸頸j沿箭頭a方向轉(zhuǎn)動。 支撐軸頸j的軸頸軸承10包括承壓臺20、軸承殼體30和四個(gè)可傾軸瓦40a d， 其中軸承殼體30包括由承壓臺20固定地支承的下方半圓柱形殼體30b和上方半圓柱形殼 體30a，且四個(gè)可傾軸瓦40a d附接到軸承殼體30的內(nèi)圓周表面。下文中，當(dāng)描述對于所 有的可傾軸瓦都相同的情況時(shí)，后綴a d將被省略。這類似地用于其它組成部件。承壓臺20具有凹入部分20a，其截面為半圓形，且軸承殼體30被切割為上半圓柱 形殼體30a和下半圓柱形殼體30b這兩個(gè)半部，下軸承殼體30b被承壓臺20的半圓形凹入 部分20a所支撐。上軸承殼體30a通過定位銷31定位到下軸承殼體30b，并通過緊固螺栓 32連接到下軸承殼體30b，如圖3所示。如圖4所示，凹部42設(shè)置在可傾軸瓦40每一個(gè)的中央部分附近的背面(外面) 中，且調(diào)整襯里44被壓配合在凹部中。凹部34形成在軸承殼體30的內(nèi)面中并處于面向調(diào) 整襯里44的位置處，且球形樞軸36被插入在該凹部中。球形樞軸36的面向該調(diào)整襯里44的表面被形成為球形表面，從而可傾軸瓦40可 相對于軸頸j圓周且軸向地?cái)[動。如圖1所示，可傾軸瓦40被定位為使得在每一個(gè)軸瓦之間設(shè)置有圓周間隔Si。球 形樞軸36定位為使得它們的中心處于距離軸頸軸承的垂直中心線或水平中心線45°的位置處。如圖4所示，球形樞軸36被接收在凹部34中，使得其球形的頂部與軸承殼體30 的內(nèi)圓周表面齊平。由此，可以通過移除后文所述的側(cè)板并沿軸頸的軸向方向滑動可傾軸 瓦而將可傾軸瓦40在調(diào)整襯里44固定在其凹部42中的狀態(tài)下從軸承組件中移除。在上軸承殼體30a中鉆出用于測量的徑向孔38且從軸承殼體30a的外部周邊到 凹部34穿透上軸承殼體30a。外部襯里33 (軸承負(fù)荷支承媒介)被設(shè)置在軸承殼體30的 外周邊上并位于在軸承殼體30的后方與定位在軸承殼體30內(nèi)面中的凹部34中的球形樞 軸36徑向相對的圓周位置處。在外部襯里33中鉆有孔33，以與用于測量的孔38連通。用 于測量的孔38在后述測量完成之后用塞子39堵塞。外部襯里33通過圖中未示出的緊固螺栓附接到軸承殼體30的外周邊。外部襯里 33的外周邊稍稍從軸承30的圓周表面突出。由此，外部襯里33接觸承壓臺20的凹入表面20a，且下軸承殼體30b經(jīng)由外部襯 里33的媒介作用而被承壓臺20所支撐。在承壓臺20的凹入表面20a和下軸承殼體30a的外表面之間存在徑向間隙s2。如圖2所示，環(huán)形側(cè)板35被附接到軸承殼體30的兩側(cè)端部，以將可傾軸瓦保持在 軸承殼體的內(nèi)圓周表面和軸頸j的旋轉(zhuǎn)表面之間。如圖3所示，環(huán)形側(cè)板35通過多個(gè)緊固 螺栓37固定到軸承殼體30的兩側(cè)。在環(huán)形側(cè)板的內(nèi)周和軸頸j的旋轉(zhuǎn)表面之間存在徑向 間隙S3。從供油噴嘴50噴出的潤滑油在用于在軸頸j和軸瓦40之間潤滑之后通過該徑向 間隙s3排出。如圖1所示，用于噴射潤滑油的供油噴嘴50被附接到軸承殼體30以定位在每一 個(gè)可傾軸瓦的兩端側(cè)，也就是說，在相對于軸頸j的旋轉(zhuǎn)方向定位在上游側(cè)和下游側(cè)。圖5 以透視圖示出了供油噴嘴50的一個(gè)實(shí)例。下文中將參考圖2和圖5說明供油噴嘴50的結(jié) 構(gòu)。定位在上游側(cè)的供油噴嘴在結(jié)構(gòu)上與下游側(cè)上的那些供油噴嘴相同。供油噴嘴50包括主外殼52和噴嘴臂54。主外殼52具有長方體部件和圓柱形部 件。噴嘴臂54從長方體部件的彼此相對的兩個(gè)側(cè)面延伸。圓柱形部件被插入到在軸承殼 體30的軸向中央部分鉆出的徑向孔70中，從而長方體部件定位為與可傾軸瓦40的圓周側(cè) 端相鄰，并且噴嘴臂54沿軸頸j的軸向方向延伸。主殼體52和臂54具有中空部56，其中 潤滑油被引入到該中空部56中。每一個(gè)噴嘴臂54具有沿臂等間隔布置的多個(gè)噴嘴孔58，從而當(dāng)供油噴嘴50被附 接到軸承殼體30時(shí)，噴嘴孔58沿著軸頸的軸向方向面向軸頸j。從相對于軸頸j旋轉(zhuǎn)方 向定位在可傾軸瓦40上游側(cè)的供油噴嘴50的噴嘴孔58噴出的潤滑油注入到可傾軸瓦40 的內(nèi)圓周表面(圖4中的支承表面48)和軸頸j的旋轉(zhuǎn)表面之間的徑向間隙中，并被軸頸 j的旋轉(zhuǎn)所拽動以在該處形成油膜。從相對于軸頸j旋轉(zhuǎn)方向定位在可傾軸瓦40下游側(cè)的供油噴嘴50的噴嘴孔58 噴出的潤滑油使得在可傾軸瓦的支承表面和軸頸j的旋轉(zhuǎn)表面之間間隙(在軸頸和可傾軸 瓦之間的油間隙)經(jīng)過的潤滑油冷卻，并同時(shí)使得粘附在軸頸j的旋轉(zhuǎn)表面上的油膜瓦解， 以使得油膜從該處分離。由此，防止?jié)櫥鸵蜉S頸的旋轉(zhuǎn)表面的拖拽而從軸頸與上游可傾 軸瓦之間的油間隙進(jìn)入到軸頸與鄰近所述上游可傾軸瓦的下游可傾軸瓦之間的油間隙中。 從可傾軸瓦的下游端流出的潤滑油通過在側(cè)板35和軸頸j之間的徑向間隙s3排出。如圖5所示，主外殼52被附接到軸承殼體使得其長方體部件的與可傾軸瓦40的 傾斜表面46面對的面52a接觸可傾軸瓦40的傾斜表面46的基部46a，且傾斜表面46歪斜 一小角度α，從而傾斜表面46和面52a之間的間隙徑向向內(nèi)增大。以這樣的方式，可傾軸 瓦40的傾斜表面46的基部46a以線接觸的形式被支撐在主外殼52的面52a處，由此供油 噴嘴50固定地支撐可傾軸瓦沿著軸頸旋轉(zhuǎn)方向的運(yùn)動。如圖1所示，供油孔60被設(shè)置在承壓臺20中。外部襯里62定位在下軸承殼體 30b的外周邊并處于面向供油孔60的位置處。該部分的構(gòu)造將參考圖6進(jìn)行說明。在圖6 中，外部襯里62具有與供油孔60連通的供油孔62a。在下軸承殼體30b中徑向地鉆出供油孔64，使得供油孔64通過外部襯里62的供 油孔62a與供油孔60連通。環(huán)形油槽66被設(shè)置在軸承殼體30的軸向側(cè)面中。環(huán)形油槽66繞軸承殼體30的軸向側(cè)端部行進(jìn)。如圖2所示，環(huán)形油槽66通過軸 承殼體30中的軸向油孔68與供油噴嘴50的主殼體52的中空部56連通。在主外殼52的 圓柱形部件端部處的中空部56的開口端被塞子72所封閉，且塞子72被C形保持環(huán)74所固定。徑向間隙s4形成在承壓臺20的內(nèi)圓周表面和外部襯里62的外周邊(參見圖6) 之間。ο形環(huán)76被置于在間隙s4中以密封該間隙。由此，防止通過間隙s4而漏油，且同時(shí) ο形環(huán)76還用于使得從下軸承殼體30b通過外部襯里62的中間媒介作用而施加在承壓臺 20上的軸承負(fù)荷變得小于從下軸承殼體30b通過外部襯里33的中間媒介作用而施加在承 壓臺20上的軸承負(fù)荷。如圖7所示，兩個(gè)圓形凹部84被設(shè)置在可傾軸瓦40a和40b的外圓周表面上并沿 可傾軸瓦的軸向方向有一定間隔，且兩個(gè)圓形凹部82被設(shè)置在上殼體30a的圓周表面中。 每一個(gè)圓形凹部面向彼此從而形成圓柱形中空部。凹部84相對于如圖1所示的軸頸j旋 轉(zhuǎn)方向設(shè)置在可傾軸瓦40a和40b的下游端附近。在由兩個(gè)面向彼此的凹部形成的圓柱形 中空部中安裝有螺旋彈簧80，所述彈簧在可傾軸瓦的下游端側(cè)附近將可傾軸瓦徑向地推向 軸頸j。由此，如圖9所示，變得容易地在可傾軸瓦40a和40b的支承表面和軸頸j的旋轉(zhuǎn) 表面之間形成沿軸頸j的旋轉(zhuǎn)方向變窄的油間隙。如圖1所示，徑向螺紋孔90相對于軸頸j的旋轉(zhuǎn)方向設(shè)置在每一個(gè)可傾軸瓦40 的上游端部部分和下游端部部分附近。在軸承殼體30中鉆出徑向通孔92，其中該徑向通孔 92面向相應(yīng)的徑向螺紋孔90的開口，從而徑向通孔92和徑向螺紋孔90具有相同的軸線。 六角凹頭螺釘94插過每一個(gè)徑向通孔92且該螺釘?shù)那岸瞬糠中龜Q到每一個(gè)螺紋孔90中。在軸承殼體30的內(nèi)表面和可傾軸瓦40的外表面之間的徑向間隙可以通過調(diào)整六 角凹頭螺釘94的擰入長度來調(diào)整，由此可傾軸瓦40的支承表面和軸頸的旋轉(zhuǎn)表面之間的 徑向間隙(支承間隙)可以被調(diào)整。以這樣的方式，可傾軸瓦的支承表面和軸頸表面之間的上游側(cè)徑向間隙和下游側(cè) 徑向間隙可以被獨(dú)立地調(diào)整，也就是說，可傾軸瓦的姿態(tài)可以被調(diào)整，以通過緊湊和不昂貴 的手段獲得楔形徑向間隙。在本發(fā)明的這種實(shí)施例中，潤滑油被從設(shè)置在承壓臺20中的供油孔60通過在軸 承殼體30中的環(huán)形油槽66和軸向油孔68供應(yīng)到供油噴嘴50的中空部56。潤滑油被從供 油噴嘴50的噴嘴臂54的噴嘴孔58噴向軸頸j的旋轉(zhuǎn)表面。從相對于軸頸j的旋轉(zhuǎn)方向定位在可傾軸瓦40上游側(cè)的供油噴嘴50噴出的潤滑 油被引入到在軸頸和可傾軸瓦之間的油間隙中，以潤滑軸頸j的旋轉(zhuǎn)表面和支承表面48。 從相對于軸頸j的旋轉(zhuǎn)方向定位在可傾軸瓦40下游側(cè)的供油噴嘴50噴出的潤滑油撞上軸 頸j的旋轉(zhuǎn)表面，使得在軸頸表面和上游可傾軸瓦之間的油間隙中并粘附在軸頸j旋轉(zhuǎn)表 面上的溫度升高的潤滑油冷卻，并瓦解粘附在軸頸旋轉(zhuǎn)表面上的油層，以防止粘附在軸頸 旋轉(zhuǎn)表面上的高溫油層被轉(zhuǎn)移到軸頸表面和相鄰下游可傾軸瓦的支承表面之間的油間隙 中。由此，可防止可傾軸瓦40的支承表面48的過度溫度升高，并防止軸承咬死的發(fā)生?？梢酝ㄟ^用已知的測量設(shè)備測量球形樞軸36到用于測量的徑向孔38之間的距離 并確定在軸頸表面和支承表面48之間的徑向間隙，并基于測量結(jié)果將調(diào)整墊片86插入到 球形樞軸36的背面上的凹部34中，從而將軸頸表面和可傾軸瓦的支承表面48之間的徑向 間隙調(diào)整到期望間隙。通過使用該間隙調(diào)整方法以及通過六角凹頭螺釘94進(jìn)行的間隙調(diào)整，在軸頸表 面和可傾軸瓦的支承表面之間的間隙可以高精度地調(diào)整到期望間隙，使得該間隙相對于軸
9頸的旋轉(zhuǎn)方向朝向可傾軸瓦的下游側(cè)變窄，如圖9所示。由此，可以容易地在支承表面48 上產(chǎn)生由于楔形效應(yīng)導(dǎo)致的高油膜壓力，且可以保持支承表面48的高潤滑性能。旋轉(zhuǎn)軸的自身重量施加在定位于下軸承殼體30b上的可傾軸瓦40c和40d上，從 而可以相對容易地形成如圖9所示的向下游變窄的楔形徑向間隙。另一方面，旋轉(zhuǎn)軸的自 身重量未施加在定位于上殼體30a上的可傾軸瓦40a和40b上，從而不能預(yù)料到在軸頸表 面和上可傾軸瓦40a和40b的支承表面48之間的高壓油膜的形成。根據(jù)該實(shí)施例，定位在上軸承殼體30a上的可傾軸瓦40a和40b每一個(gè)的下游端 部被螺旋彈簧80的彈性力向下推，從而向下游變窄的楔形徑向間隙分也可以容易地在上 可傾軸瓦40a和40b中形成。由此，高壓油膜可以通過楔形效應(yīng)而在上可傾軸瓦40a和40b 的支承表面上產(chǎn)生。當(dāng)旋轉(zhuǎn)軸的自重并沒有施加到上可傾軸瓦40a和40b時(shí)，存在上可傾軸瓦的振動 出現(xiàn)于軸承殼體中的傾向，這將會導(dǎo)致發(fā)生可傾軸瓦的支承表面的疲勞失效?？梢愿鶕?jù)本 實(shí)施例來消除該問題。此外，由于供油噴嘴50定位在可傾軸瓦的上游側(cè)和下游側(cè)，使得可傾軸瓦沿圓周 方向的運(yùn)動被供油噴嘴50的主軸瓦52所阻止，所以不需要另外的裝置來防止因軸頸旋轉(zhuǎn) 的拖拽而導(dǎo)致的可傾軸瓦沿圓周方向的運(yùn)動，且軸頸軸承在結(jié)構(gòu)上可以被簡化。此外，由于可傾軸瓦40被支撐在該外側(cè)圓周部分46a處，所以在可傾軸瓦前側(cè)和 后側(cè)中的空間可以變寬，這使得可以實(shí)現(xiàn)潤滑油的更加穩(wěn)定的供應(yīng)。通常，球形樞軸36被接收在軸承殼體30的凹部中，使得其延伸到可傾軸瓦40的 凹部中，從而球形樞軸36用于防止可傾軸瓦40的圓周運(yùn)動。根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例，不再需 要這樣的構(gòu)造。由此，通過允許球形樞軸的球形表面與軸承殼體30的內(nèi)圓周表面齊平，可 以通過僅移除側(cè)板35而將可傾軸瓦40順著軸頸j軸向地抽出。由此，可傾軸瓦40可以在 軸頸處于原位的狀態(tài)下移除，這有助于在維修和更換可傾軸瓦時(shí)移除和安裝可傾軸瓦40。此外，根據(jù)該實(shí)施例，通過除了外部襯里33之外獨(dú)立地設(shè)置具有供油孔62a (該供 油孔與在承壓臺20中的供油孔60連通)的外部襯里62，可以消除如在常規(guī)的可傾軸瓦式 軸頸軸承實(shí)例中那樣在外部襯里33中鉆出油孔而造成的外部襯里33剛度的降低。因此， 可以消除必須增加軸承殼體的徑向厚度來補(bǔ)償外部襯里高度降低的需要。此外，由于外部襯里62被設(shè)置為使得外部襯里62從軸承殼體30接收的負(fù)荷小于 外部襯里33接收的負(fù)荷，所以可以在不增加外部襯里33數(shù)量的情況下設(shè)置供油孔62a，因 此不必改變外部襯里33的數(shù)量，從而不需要增加外部襯里33的尺寸精度，且能保證軸頸軸 承組裝的容易性。此外，由于外部襯里62被設(shè)置到下軸承殼體30b，來自軸頸j的軸承負(fù)荷通過可傾 軸瓦40的中間媒介作用而施加到該下軸承殼體30b上，施加在下軸承殼體30b上的軸承負(fù) 荷可以通過外部襯里62容易地調(diào)整，此外，由于能夠彈性變形的o形環(huán)76被置于外部襯里 60和承壓臺20之間，所以所述軸承負(fù)荷的調(diào)整被進(jìn)一步簡易化。此外，通過簡單的構(gòu)造，潤滑油通過在承壓臺20中的供油孔60、環(huán)形油槽66、供油 孔68和在供油噴嘴50的主軸瓦中的中空部56而被供應(yīng)到供油噴嘴50的噴嘴臂54，而不 會降低軸承殼體30的剛度。在該實(shí)施例中o形環(huán)被用在外部襯里62和承壓臺20之間，然而，其它彈性構(gòu)件(例如波紋伸縮件(bellow))等可以代替o形環(huán)。通過在外部襯里62和承壓臺之間使用這 樣的彈性構(gòu)件，可以容易地調(diào)整從軸承殼體30通過外部襯里62而施加到承壓臺20上的軸 承負(fù)荷。工業(yè)適用性根據(jù)本發(fā)明，提供了 一種可傾軸瓦式軸頸軸承，其具有用于供應(yīng)潤滑油到可傾軸 瓦的支承表面的裝置，可以在不會導(dǎo)致軸頸軸承剛度的降低和尺寸的增加的情況下構(gòu)造該 軸承，其中潤滑油可以被確實(shí)地供應(yīng)到軸瓦的支承表面，且其可以優(yōu)選地用于大型旋轉(zhuǎn)機(jī) 器，譬如蒸汽輪機(jī)、氣輪機(jī)和發(fā)電機(jī)。
權(quán)利要求
一種軸頸軸承，具有承壓臺、圓柱形軸承殼體、多個(gè)軸瓦和供油裝置，其中該圓柱形軸承殼體通過設(shè)置在承壓臺和軸承殼體之間的多個(gè)負(fù)荷支撐構(gòu)件的中間媒介作用而被承壓臺所支撐，所述多個(gè)軸瓦可擺動地定位在軸承殼體內(nèi)，從而旋轉(zhuǎn)軸的軸頸被能夠自對準(zhǔn)的軸瓦所支撐，而所述供油裝置用于將潤滑油供應(yīng)到軸瓦的支承表面，其中連接構(gòu)件設(shè)置在承壓臺和軸承殼體之間并處于與所述負(fù)荷支撐構(gòu)件中的一個(gè)圓周地隔開的位置處，所述連接構(gòu)件具有油孔以將作為上游油通道的承壓臺中的供油通道與作為下游油通道的軸承殼體中的供油通道連通，從而潤滑油從承壓臺供應(yīng)到軸瓦的支承表面，且所述連接構(gòu)件還用于承載從軸承殼體施加的一部分軸承負(fù)荷，且所述連接構(gòu)件安裝到所述位置，其方式是使得由連接構(gòu)件承載的所述部分軸承負(fù)荷小于由負(fù)荷支撐構(gòu)件中的一個(gè)所承載的軸承負(fù)荷。
2.如權(quán)利要求1所述的軸頸軸承，其中，所述連接構(gòu)件被定位在承壓臺和下軸承殼體之間，該下軸承殼體承載旋轉(zhuǎn)軸的自重。
3.如權(quán)利要求2所述的軸頸軸承，其中，諸如ο形環(huán)這樣的彈性構(gòu)件被置于所述連接構(gòu)件和承壓臺之間，由此所述連接構(gòu)件被 安裝為使得由連接構(gòu)件承載的一部分軸承負(fù)荷小于由負(fù)荷支撐構(gòu)件中的一個(gè)所承載的軸 承負(fù)荷。
4.如權(quán)利要求1到3中任一項(xiàng)所述的軸頸軸承，其中，軸頸軸承是直接潤滑型的，其中 潤滑油從相對于軸頸的旋轉(zhuǎn)方向定位在每一個(gè)軸瓦上游的供油噴嘴供應(yīng)到軸瓦的支承表 面，其中，所述下游油通道包括連通到連接構(gòu)件的油孔的第一油孔和連通到供油噴嘴的噴 嘴孔的第二油通道。全文摘要
一種軸頸軸承，構(gòu)造為使得潤滑油可靠地供到可傾軸瓦支承表面。這可在不使軸頸軸承尺寸和剛度降低的情況下實(shí)現(xiàn)，不犧牲軸頸軸承組裝的容易性。軸頸軸承(10)具有承壓臺(20)、圓柱軸承殼體(30)、軸瓦(40a～d)和供油裝置，該軸承殼體由承壓臺支撐在其負(fù)荷支撐部分(33)處，軸瓦擺動地位于軸承殼體內(nèi)并以自對準(zhǔn)方式支撐軸頸(j)，供油裝置用于供應(yīng)潤滑油到軸瓦的支承表面(48)。軸頸軸承還設(shè)有連接構(gòu)件(62)，以在與負(fù)荷支撐部分(33)圓周地偏開的位置將承壓臺(20)和軸承殼體(30)彼此連接，還有在連接構(gòu)件中的油孔(62a，64)，以將承壓臺(20)中的上游供油通道(60)與軸承殼體(30)中的下游供油通道(66)彼此連接。由連接構(gòu)件(62)施加到承壓臺(20)的軸承殼體(30)的負(fù)荷小于由連接部件(33)施加到承壓臺(20)的負(fù)荷。
文檔編號F16C33/10GK101981333SQ20098011162
公開日2011年2月23日 申請日期2009年11月11日 優(yōu)先權(quán)日2008年11月12日
發(fā)明者上里元久, 中村成壽, 中野隆, 脅勇一朗, 貝漕高明 申請人:三菱重工業(yè)株式會社;大同軸瓦工業(yè)株式會社