一种弹支可倾瓦磁液双浮推力轴承

本发明属于推力轴承技术领域，特别涉及一种面向小空间且需要大承载的弹支可倾瓦磁液双浮推力轴承。

背景技术：

流体动压润滑推力轴承广泛应用于各类泵、压力机和汽轮机等大型旋转机械设备中。它的主要作用是用来承担轴向载荷，是维持大型旋转机械设备稳定可靠运行的关键部件。且水润滑推力轴承具有环境友好、经济安全性高、摩擦系数低、功耗低等优点，但承载性能有待进一步提高。

yonnet最早提出了永磁轴承，并在一定假设基础上对其结构和算法方面进行了研究，这是现代永磁轴承的研究开端。halbach阵列充磁结构能将磁场聚集在一侧，且强侧的磁场呈正弦分布，通过halbach阵列排布能使强磁场聚集在推力盘与推力瓦的轴承间隙处，产生更大的磁斥力，磁力的引入能显著提高流体动压润滑推力轴承在轴向的承载力。

相比于国外的流体润滑可倾瓦轴承，不均匀的载荷分布到瓦面上，会导致瓦面的不均匀磨损、不具备减振降噪性能，且只能用于油润滑。

因此，有必要提出一种弹支可倾瓦磁液双浮推力轴承。该轴承具有承载能力大的优点，有良好的润滑、均载、减振降噪性能，适用于小空间且需要大承载的承担推力的水润滑工况，还可根据实际情况选用油润滑工况。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是为了弥补传统可倾瓦推力轴承单纯液膜力的不足，提出一种弹支可倾瓦磁液双浮推力轴承，能够优化轴承的润滑、均载、减振性能，提高轴承的稳定性和可靠性。

本发明所采用的技术方案为：一种弹支可倾瓦磁液双浮推力轴承，包括推力盘、推力瓦以及支撑环，其特征在于：所述推力盘内设有内磁环，在支撑环内周向设有多个可上下往复运动，内部充填液体其外周可发生形变的弹性支撑组件，所述推力瓦为球形支点推力瓦，其内部设有推力瓦磁块，所述推力瓦与弹性支撑组件对应设置并安设在其上端，所述推力瓦的外侧通过径向定位件与支撑环外侧固定连接，内侧通过径向连接件与支撑环内侧间隙配合，底部通过球面端与弹性支撑组件的上端面相切配合，形成球形支点弹支可倾瓦。

按上述技术方案，所述推力瓦呈扇形设置，并呈圆周均匀分布，推力盘与推力瓦中的磁环的磁路布置为充磁方式为轴向halbach阵列充磁，磁场集中在轴承间隙处。

按上述技术方案，推力瓦包括具有扇形槽的推力瓦护套、扇形推力瓦内磁环和扇形推力瓦面，在推力瓦护套的下端设有球形支点，所述多个扇形推力瓦内磁环呈纵向排列粘接在一起后安设在推力瓦护套的扇形槽内，其上端通过扇形推力瓦面固定。

按上述技术方案，所述连接件为在推力瓦护套在径向内圆面上设置的键，在推力瓦护套径向外圆面上钻取一定深度的螺纹孔，用于与定位件螺纹连接固定。

按上述技术方案，所述推力瓦护套选用不锈钢材料，推力瓦面选用高分子材料，其中磁块、推力瓦护套以及推力瓦面之间采用强力胶粘接工艺。

按上述技术方案，所述推力盘包括推力盘护套、推力盘内磁环以及推力盘底座，所述推力盘内磁环之间的连接以及推力盘内磁环与推力盘护套的连接采用强力胶粘接工艺，推力盘底座和推力盘护套之间采用紧固件连接。

按上述技术方案，所述弹性支撑组件包括横截面为t形状的螺杆、与螺杆外周密封连接的弹性密封圈、与密封圈下端密封连接的底环，在螺杆上套装有弹簧，所述波形弹簧的下端与底环相抵接，在弹性密封圈内填充有润滑液体。

按上述技术方案，所述弹簧截面为平行矩形结构的波形弹簧。

按上述技术方案，支撑环底部设置圆形凹槽用于固定底环，在支撑环的内壁钻取与推力瓦瓦面等数量的键槽孔，键槽孔周向略大于推力瓦护套的键；在支撑环的外壁钻取直径略大于定位销外径的圆孔，使推力瓦通过键和定位销与支撑环配合连接。

按上述技术方案，内磁环与推力瓦磁块的材料选择稀土永磁材料。

本发明所取得的有益效果为：

1、磁力与液膜力共同提供轴承承载力

提出磁液双浮轴承结构，轴承载荷由磁力与液膜力共同承担，磁力的引入能够弥补液膜力不足的缺点，磁液复合轴承的刚度比传统的纯磁轴承更大。

2、具有良好的均载和润滑性能。

弹支可倾瓦结构可使轴承在瓦面高度不一致时，通过弹簧的弹性变形使得作用在瓦面上的承载力均匀，且在流体动压润滑时，还可自适应瓦面倾角大小，达到不同工况润滑良好的效果。

3、具有良好的减振性能，提高稳定性。

波形弹簧截面呈平行矩形，在弹簧的间隙处形成的挤压和剪切油膜，在弹簧的径向密封腔内形成油膜阻尼，能起到良好的减振效果，提高轴承的稳定性。

附图说明

图1是本发明实施例提供的轴承装配示意图。

图2a和图2b是本发明实施例提供的推力瓦护套的结构示意图。

图3a和图3b分别是本发明实施例提供的磁块及磁环结构示意图。

图4是本发明实施例提供的推力盘中磁环和推力瓦中磁块充磁的halbach阵列排列方式。

图5是本发明实施例提供的弹性支撑组件的装配示意图。

图6是本发明实施例提供的弹簧密封腔内挤压油、剪切油形成油膜阻尼的原理示意图。

图7是本发明实施例提供的支撑环的结构示意图。

图中：1推力盘护套；2推力盘内磁环；3推力盘底座；4推力瓦护套；5推力瓦面；6推力瓦内磁块；7定位销；8螺杆；9波形弹簧；10弹性密封圈；11底环；12支撑环；13球面端。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

如图1所示，本实施例提供了一种弹支可倾瓦磁液双浮推力轴承，包括推力盘、推力瓦以及支撑环，所述推力盘内设有内磁环2，在支撑环内周向设有多个可上下往复运动，内部充填液体其外周可发生形变的弹性支撑组件，所述推力瓦为球形支点推力瓦，其内部设有推力瓦磁块6，所述推力瓦与弹性支撑组件对应设置并安设在其上端，所述推力瓦的外侧通过径向定位件7与支撑环外侧固定连接，内侧通过径向连接件与支撑环内侧间隙配合，底部通过球面端13与弹性支撑组件的上端面相切配合，形成球形支点弹支可倾瓦。本发明提出磁液双浮轴承结构，轴承承载力由间隙处的液膜力和推力盘磁环2与推力瓦磁块6之间产生的磁斥力共同承担，磁力的引入能够弥补液膜力不足的缺点，磁液复合轴承的刚度比传统的纯磁轴承更大。

所述推力盘包括推力盘护套1、推力盘内磁环2以及推力盘底座3，述推力盘内磁环2的结构如图3a所示，其由多个内磁环2组成，所述推力盘内磁环2之间的连接以及推力盘内磁环2与推力盘护套1的连接采用强力胶粘接工艺，推力盘底座3和推力盘护套1之间采用螺钉连接。

推力瓦包括具有扇形槽的推力瓦护套4、扇形推力瓦内磁环6和扇形推力瓦面5，在推力瓦护套4的下端设有球形支点13，所述多个扇形推力瓦内磁环6呈纵向排列由强力胶粘接后再用强力胶将粘好的磁环粘到推力瓦护套4的扇形槽内，再将推力瓦面5与推力瓦护套4粘接。所述推力瓦护套4选用不锈钢材料，推力瓦面5选用高分子材料，其中磁块、推力瓦护套4以及推力瓦面5之间采用强力胶粘接工艺。

如图2a和图2b所示，所述连接件为在推力瓦护套在径向内圆面上设置的键，在推力外护套径向外圆面上钻取一定深度的螺纹孔，用于与定位件螺纹连接固定，其中，定位件7为定位销。

所述的推力盘中的内磁环2与推力瓦磁块6采用的材料为稀土永磁材料，两者采用的充磁方式如图4所示，为轴向halbach充磁，使产生的强磁场一侧聚集在轴承间隙处，进而产生更大的磁斥力。

所述弹性支撑组件包括横截面为t形状的螺杆8、与螺杆外周密封连接的弹性密封圈10、与密封圈下端密封连接的底环12，在螺杆上套装有波形弹簧9，所述的波形弹簧结构图5所示，其采用弹簧钢材料，圆周设置密封弹性圈10，下端设有底环11，四部分采用密封胶粘接，在弹性密封圈内填充有润滑液体。螺杆8材料选择不锈钢，螺杆8的上端面与球形可倾瓦球面处相切，弹性圈10材料选择橡胶。本发明提出的矩形截面波形弹簧的设计，形成的挤压油和剪切油形成的油膜阻尼，能很好地提高轴承的减振能力和稳定性。

所述的波形弹簧原理图6所示，弹簧9在受压力时，处于弹簧间隙处的油受挤压力，处于弹性密封圈10和弹簧9间的油受剪切力，形成整体阻尼力，减小推力瓦在轴向的振动，提高轴承的稳定性。

所述的支撑环结构如图7所示，在支撑环12底部设置圆形凹槽用于与波形弹簧的底环11的固定，在支撑环12的内壁钻取与瓦面等数量的键槽孔，键槽孔周向略大于推力瓦护套4的键；在支撑环的外壁钻取直径略大于定位销7外径的圆孔，使推力瓦通过键和定位销7和支撑环配合连接。

本发明提供的弹支可倾瓦磁液双浮推力轴承，其工作过程如下：推力盘工作时顺时针旋转，同时产生的轴向推力作用在推力瓦面上；润滑液体随着推力盘的旋转流至推力盘与推力瓦之间形成楔形间隙，产生流体动压，在流体动压作用下，弹簧9受压产生弹性形变，随着工况的改变，瓦面通过弹簧的形变形成良好的楔形间隙，进而产生良好的动压润滑。

波形弹簧形成的剪切油与挤压油产生油膜阻尼，可以更有效地减小推力瓦在轴向上的振动，使设备在工作时噪声减小，稳定性提高。

以上所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。