本發(fā)明涉及一種金屬瓦塊水潤滑摩擦副結(jié)構(gòu)。

背景技術：

隨著核電站安全標準日益提高，反應堆一回路低泄率成為主流技術方案，傳統(tǒng)的壓水堆主泵采用的是軸封式主泵，軸封存在輻射物泄露隱患，新型三代壓水堆采用屏蔽式核主泵或濕繞組核主泵，這兩種核主泵均采用水潤滑軸承，葉輪的水推力主要由水潤滑推力軸承承擔。需要水潤滑摩擦副具有耐高溫、輻射、沖擊等要求，傳統(tǒng)水潤滑摩擦副一般推力盤采用金屬材料，推力瓦采用非金屬材料。

一般推力盤面積較大，在推力盤鋼基上堆焊硬化層或等靜壓硬化層，都會較高的成本，同時技術上難度較高。推力瓦一般采用石墨類材料，在熱瞬態(tài)時，會出現(xiàn)凹變形，使得正常厚度的水膜難以建立，導致過度磨損增加，摩擦副甚至發(fā)生不可逆的損壞。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的提供一種抑制熱瞬態(tài)時推力瓦凹變形過大的金屬瓦塊水潤滑摩擦副結(jié)構(gòu)。本實用發(fā)明的技術方案為：金屬瓦塊水潤滑摩擦副結(jié)構(gòu)，推力盤(3)安裝在軸(2)上，非金屬推力面(5)通過定位銷(4)配合固定在推力盤(3)上，第一壓環(huán)(6)通過第一螺栓(7)把合在推力盤(3)底部；推力瓦(13)底部設置支撐塊(11)，支撐塊(11)安裝在軸承座(10)上，第二壓環(huán)(17)通過第二螺栓(16)把合在軸承座(10)外圓上側(cè)，第三壓環(huán)(14)通過第三螺栓(15)把合在軸承座(10)內(nèi)圓上側(cè)；軸承座(10)安裝在機座(1)上方，軸承座(10)內(nèi)圓底部安裝第一o型密封圈(8)，軸承座(10)外圓底部安裝第二o型密封圈(9)。

支撐塊(11)下底面為球面(24)；推力瓦(13)左上側(cè)與軸承座(10)水平方向存在第一間隙(28)，推力瓦(13)左側(cè)與軸承座(10)高度方向存在第二間隙(34)，推力瓦(13)左下側(cè)與軸承座(10)水平方向存在第三間隙(27)；推力瓦(13)右上側(cè)與軸承座(10)水平方向存在第四間隙(30)，推力瓦(13)右側(cè)與軸承座(10)高度方向存在第五間隙(26)，推力瓦(13)右下側(cè)與軸承座(10)水平方向存在第六間隙(33)，支撐塊(11)與軸承座(10)水平方向存在第七間隙(25)，推力瓦(13)底部與軸承座(10)存在第八間隙(29)；第一間隙(28)取值范圍為1mm至2mm，第二間隙(34)取值范圍為0.5mm至1mm，第三間隙(27)取值范圍為0mm-0.5mm，第四間隙(30)取值范圍為1mm至2mm，第五間隙(26)取值范圍為0.5mm至1mm，第六間隙(33)取值范圍為0mm-0.5mm，第七間隙(25)取值范圍為0.2mm-0.8mm，第八間隙(29)取值范圍為2mm-8mm。

推力瓦(13)底部內(nèi)圓方向有第一限位臺階(18)，推力瓦(13)底部外圓方向有第二限位臺階(19)，推力瓦(13)頂部內(nèi)圓方向設有第一倒角(20)，推力瓦(13)頂部外圓方向設有第二倒角(21)，推力瓦(13)頂部左上側(cè)設有第一圓倒角(22)，推力瓦(13)右下側(cè)設有第二圓倒角(23)；推力瓦(13)的材料為高鉻碳化物雙相不銹鋼鑄件。

表面硬化層(24)布置在鋼基(12)頂部，表面硬化層(24)的厚度取值范圍為0.5mm-3mm。

推力盤(3)由第一壓環(huán)(6)約束軸向限位，支撐塊(11)底部為球面，支撐塊(11)與軸承座(10)之間存在徑向間隙，在推力瓦(13)運行時，可以提供有效的位置約束。推力瓦(13)內(nèi)圓有第三壓環(huán)(14)軸向限位，推力瓦(13)外圓有第二壓環(huán)(17)軸向限位。軸承座(10)底部內(nèi)圓方向設置第一o型密封圈(8)，軸承座(10)底部外圓方向設置第二o型密封圈(9)。

推力瓦(13)為金屬瓦塊，在失去冷卻水的工況下，環(huán)境水溫急劇上升，推力瓦(13)不會出現(xiàn)較明顯的凹變形，順同時不會對正常水膜造成沖擊。推力盤(3)是可拆卸式，便于運營檢修時根據(jù)實際磨損進行更換，定位銷(4)可以在推力盤(3)運轉(zhuǎn)時防止松動。第一o型密封圈(8)和第二o型密封圈(9)可以發(fā)生彈性形變，當軸(2)發(fā)生傾斜時，可以保證軸承座(10)跟隨調(diào)整角度，進而避免軸(2)傾斜帶來的載荷突變，提供了水潤滑軸承的運行穩(wěn)定性。

推力盤(3)安裝在軸(2)上，軸(2)放生竄動時，推力盤(3)對其有約束作用，推力面(5)為非金屬材質(zhì)并通過定位銷(4)配合固定在推力盤(3)上，防止在轉(zhuǎn)動時推力面(5)發(fā)生滑移和沖擊，第一壓環(huán)(6)通過第一螺栓(7)把合在推力盤(3)底部，可以保證推力面(5)可靠地固定在推力盤(3)上。推力瓦(13)底部設置支撐塊(11)，偏心布置的支撐塊(11)便于產(chǎn)生動壓水膜，支撐塊(11)安裝在軸承座(10)上以傳遞軸向的推力剛度。第二壓環(huán)(17)通過第二螺栓(16)把合在軸承座(10)外圓上側(cè)，便于對推力瓦(13)外圓進行徑向和周向限位，第三壓環(huán)(14)通過第三螺栓(15)把合在軸承座(10)內(nèi)圓上側(cè)，便于對便于對推力瓦(13)內(nèi)圓進行徑向和周向限位。軸承座(10)安裝在機座(1)上方，軸承座(10)內(nèi)圓底部安裝第一o型密封圈(8)，保證內(nèi)圓方向上軸承座(10)下方具有較好的彈性；軸承座(10)外圓底部安裝第二o型密封圈(9)，可以保證外圓方向上軸承座(10)下方具有較好的彈性，通過第一o型密封圈(8)和第二o型密封圈(9)聯(lián)合作用，可以使得推力面(5)和軸(2)發(fā)生傾斜時，動態(tài)跟隨調(diào)整，以保證推力瓦(13)載荷的分布均勻性。

支撐塊(11)下底面為球面(24)，利于推力瓦(13)運行擺動；推力瓦(13)左上側(cè)與軸承座(10)水平方向存在第一間隙(28)，對推力瓦(13)進行徑向限位；推力瓦(13)左側(cè)與軸承座(10)高度方向存在第二間隙(34)，對推力瓦(13)進行軸向限位；推力瓦(13)左下側(cè)與軸承座(10)水平方向存在第三間隙(27)，對推力瓦(13)進行徑向限位；推力瓦(13)右上側(cè)與軸承座(10)水平方向存在第四間隙(30)，對推力瓦(13)進行徑向限位；推力瓦(13)右側(cè)與軸承座(10)高度方向存在第五間隙(26)，對推力瓦(13)進行軸向限位；推力瓦(13)右下側(cè)與軸承座(10)水平方向存在第六間隙(33)，對推力瓦(13)進行徑向限位；支撐塊(11)與軸承座(10)水平方向存在第七間隙(25)，對支撐塊(11)進行徑向限位；推力瓦(13)底部與軸承座(10)存在第八間隙(29)，便于推力瓦(13)擺動，推力瓦(13)容易動態(tài)調(diào)整。

推力瓦(13)底部內(nèi)圓方向有第一限位臺階(18)，對推力瓦(13)內(nèi)圓方向進行徑向限位；推力瓦(13)底部外圓方向有第二限位臺階(19)，對推力瓦(13)外圓方向進行徑向限位；推力瓦(13)頂部內(nèi)圓方向設有第一倒角(20)，提供耐沖擊性能，避免尖點應力集中；推力瓦(13)頂部外圓方向設有第二倒角(21)，提供耐沖擊性能，避免尖點應力集中；推力瓦(13)頂部左上側(cè)設有第一圓倒角(22)，便于在邊界潤滑狀態(tài)潤滑水容易進入；推力瓦(13)右下側(cè)設有第二圓倒角(23)，便于在邊界潤滑狀態(tài)潤滑水容易流出；推力瓦(13)的材料為高鉻碳化物雙相不銹鋼鑄件，具有較高的表面硬度。

如果鋼基(12)頂部增加表面硬化層(24)，可以降低對鋼基(12)材料本身的硬度要求，降低制造難度和成本，一般可以采用含鍍鉻、堆焊硬質(zhì)合金或等離子噴涂等方法進行表面強化，強化層厚度一般為0.5mm-3mm，表面硬度一般為hrc45-hrc67。

附圖說明

圖1本發(fā)明的一種金屬瓦塊水潤滑摩擦副結(jié)構(gòu)圖

圖2為圖1的ⅰ放大視圖

圖3為圖1的項13斜視圖

圖4為圖1的項13放大圖

具體實施方式：

圖1為一種金屬瓦塊水潤滑摩擦副結(jié)構(gòu)，即推力盤3安裝在軸2上，定位銷4過盈安裝在推力盤3上，非金屬推力面5通過定位銷4配合固定在推力盤3上，第一壓環(huán)6通過第一螺栓7把合在推力盤3底部；推力瓦13底部設置支撐塊11，支撐塊11安裝在軸承座10上，第二壓環(huán)17通過第二螺栓16把合在軸承座10外圓上側(cè)，第三壓環(huán)14通過第三螺栓15把合在軸承座10內(nèi)圓上側(cè)；軸承座10安裝在機座1上方，軸承座10內(nèi)圓底部安裝第一o型密封圈8，軸承座10外圓底部安裝第二o型密封圈9。推力盤3通過熱套安裝在軸2上，推力面5為整圓式，推力面5材質(zhì)為石墨、碳化硅、碳纖維增強復合材料或碳碳復合材料，推力面5具有一定的自潤滑特性，在無水膜時可以仍具備較低的摩擦系數(shù)，推力面5方便更換安裝，降低了推力盤維護更換的成本。推力面5在圓周方向上有定位銷4進行限位，第一壓環(huán)6在軸向方向完成對推力面5的限位。推力瓦13材質(zhì)為雙相高鉻合金或表面硬化處理的合金鋼，第二壓環(huán)17在外側(cè)對推力瓦13完成軸向限位，第三壓環(huán)14在內(nèi)側(cè)對推力瓦13完成軸向限位。軸承座10安裝在機座1上方，在軸承座10內(nèi)圓底部安裝第一o型密封圈8，在軸承座10外圓底部安裝第二o型密封圈9，第一o型密封圈8和第二o型密封圈9均有較大的彈性，在推力盤3傾斜時，可以動態(tài)調(diào)整軸承座10的水平度。

如圖2所示，支撐塊11下底面為球面24；推力瓦13左上側(cè)與軸承座10水平方向存在第一間隙28，推力瓦13左側(cè)與軸承座10高度方向存在第二間隙34，推力瓦13左下側(cè)與軸承座10水平方向存在第三間隙27；推力瓦13)右上側(cè)與軸承座10水平方向存在第四間隙30，推力瓦13右側(cè)與軸承座10高度方向存在第五間隙26，推力瓦13右下側(cè)與軸承座10水平方向存在第六間隙33，支撐塊11與軸承座10水平方向存在第七間隙25，推力瓦13底部與軸承座10存在第八間隙29；第一間隙28取值范圍為1mm至2mm，第二間隙34取值范圍為0.5mm至1mm，第三間隙27取值范圍為0mm-0.5mm，第四間隙30取值范圍為1mm至2mm，第五間隙26取值范圍為0.5mm至1mm，第六間隙33取值范圍為0mm-0.5mm，第七間隙25取值范圍為0.2mm-0.8mm，第八間隙29取值范圍為2mm-8mm。支撐塊11下底面為球面24可以使得推力瓦13具備一定搖擺調(diào)整能力。第一間隙28為推力瓦13內(nèi)圓方向的安裝間隙，第二間隙34為推力瓦13內(nèi)側(cè)高度方向的搖擺限位間隙，第三間隙27為推力瓦13內(nèi)側(cè)徑向的移動限位間隙；第四間隙30為推力瓦13外圓方向的安裝間隙，第五間隙26為推力瓦13外側(cè)高度方向的搖擺限位間隙，第六間隙33為推力瓦13外側(cè)徑向移動限位間隙；第七間隙25為支撐塊11徑向限位間隙，第八間隙29為推力瓦13裝配散熱間隙。

如圖3所示，推力瓦13底部內(nèi)圓方向有第一限位臺階18，推力瓦13底部外圓方向有第二限位臺階19，推力瓦13頂部內(nèi)圓方向設有第一倒角20，推力瓦13頂部外圓方向設有第二倒角21，推力瓦13頂部左上側(cè)設有第一圓倒角22，推力瓦13右下側(cè)設有第二圓倒角23。第一限位臺階18為推力瓦13內(nèi)側(cè)限位臺階，第二限位臺階19為推力瓦13外側(cè)限位臺階，第一倒角20為6×45°，第二倒角21為6×45°，第一圓倒角22為r6.7，第二圓倒角23為r6.7。推力瓦13的材料為高鉻碳化物雙相不銹鋼鑄件，表面硬度大于hrc45，高鉻雙相不銹鋼材料中，碳元素含量在1％至2％之間，硅元素含量不大于1.2％，錳元素含量不大于1.2％，鉻元素含量35％至45％，銅元素含量不大于1.5％，鉬元素含量1.5％至3.5％之間，氮元素含量不大于0.25％，鎳元素含量為4％至8％之間，鐵元素含量40％至50％之間。如圖4所示，表面硬化層24布置在鋼基12頂部，表面硬化層24的厚度取值范圍為0.5mm-3mm，表面硬化的方法包含鍍鉻、堆焊硬質(zhì)合金或等離子噴涂等；鍍鉻法，在鋼基12表面鍍一層0.5mm-0.8mm的鉻層，表面硬度為hrc60-hrc67；堆焊硬質(zhì)合金法一般在鋼基12表面堆焊鎳基合金或鈷基合金，堆焊層厚度為3mm，表面硬度為hrc45-hrc55；等離子噴涂法一般在鋼基12表面采用等離子體加熱的方式噴涂一層厚1mm-2mm的碳化物、氧化鋁或氧化鋅等粉末。