本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)備中一種新型結(jié)構(gòu)的大推力止推軸承，尤其適用于大型水力發(fā)電站水輪發(fā)電機(jī)組的止推軸承，解決軸向力巨大，一般滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承不能勝任的軸承連接問題。

背景技術(shù)：

目前的大推力軸承一般是以滾動(dòng)摩擦付或滑動(dòng)摩擦付為結(jié)構(gòu)的大型回轉(zhuǎn)盤或推力瓦軸瓦，對(duì)于軸向力巨大的軸承系統(tǒng)，在材料強(qiáng)度、摩擦損耗、加工難度、安裝難度、工作穩(wěn)定性、使用壽命等方面存在若干問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明是一種利用兩個(gè)支撐面之間具有液體壓力傳遞止推壓力的推力軸承，具有一定厚度的壓力液體在相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的兩個(gè)支撐面之間起到隔離接觸及摩擦的作用，使得轉(zhuǎn)動(dòng)軸懸浮于壓力液體上，完全通過壓力液體的剪切實(shí)現(xiàn)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，而不是僅僅依靠油膜的潤滑作用減小摩擦。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所采用的技術(shù)方案一：一種液壓懸浮大推力軸承,包括有主軸、油道、油泵、單向閥、排氣閥、油管、液壓油箱、液壓油及散熱片， 其特征在于：主軸在徑向上擴(kuò)展形成軸壓盤，軸壓盤支撐在對(duì)應(yīng)的承壓盤上面，承壓盤與基礎(chǔ)相連，軸壓盤由徑向軸承與承壓盤連接，軸壓盤與承壓盤接觸的內(nèi)外邊緣處是泄壓環(huán)，泄壓環(huán)是由軸壓盤與承壓盤在接觸處形成的環(huán)形接觸面，泄壓環(huán)內(nèi)側(cè)或外側(cè)的端面設(shè)置密封，泄壓環(huán)和密封的端面間隙是沿軸向可變化的，這個(gè)間隙就是能開合的泄油通道，形成懸浮油腔，其中外邊緣處的泄壓環(huán)和密封的上下接觸面間隙設(shè)置間隙調(diào)節(jié)器進(jìn)行上下調(diào)節(jié)，使得內(nèi)外邊緣處的接觸面能保持同時(shí)開合。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明所采用的技術(shù)方案二：一種液壓懸浮大推力軸承,包括有主軸、油道、油泵、單向閥、排氣閥、油管、液壓油箱、液壓油及散熱片，其特征在于：主軸在徑向上擴(kuò)展形成軸壓盤，軸壓盤支撐在對(duì)應(yīng)的承壓盤上面，承壓盤與基礎(chǔ)相連，其中軸壓盤與承壓盤接觸的內(nèi)外邊緣處是軸向的密封，密封的形式可以是靜密封，也可以是動(dòng)密封，或者是動(dòng)密封與靜密封的組合，只需要在軸向上允許軸壓盤能夠發(fā)生微小的位移，軸壓盤、承壓盤和內(nèi)外邊緣處的密封直接圍城封閉的懸浮油腔，懸浮油腔內(nèi)部設(shè)有支墩，用于懸浮油腔的液壓油尚沒有足夠壓強(qiáng)時(shí)，支撐軸壓盤與承壓盤之間的軸向壓力，同時(shí)支撐出懸浮油腔內(nèi)部的過油通道，在軸壓盤和承壓盤之間設(shè)置隨其間距而變化開度的泄壓閥，泄壓閥是獨(dú)立的零部件，其出口被軸壓盤封堵，當(dāng)軸壓盤上升后，會(huì)逐步打開泄壓閥的泄油口，導(dǎo)致油壓下降，迫使軸壓盤不再上升，泄壓閥的泄油口與軸壓盤的間隙，能由調(diào)節(jié)螺栓進(jìn)行微調(diào)，繼而控制軸壓盤的軸向位置。方案二的特點(diǎn)是比方案一在結(jié)構(gòu)上稍微復(fù)雜，對(duì)密封的要求稍高，更適用于直徑較小的推力軸承，但是能用更小的液壓油流量支撐大推力軸承的正常工作。

本發(fā)明利用普通的徑向軸承把主軸約束在固定的軸線上，主軸不能產(chǎn)生徑向移動(dòng)。利用軸壓盤和承壓盤組合成一個(gè)液壓腔，懸浮油腔內(nèi)的液壓油對(duì)軸壓盤提供與軸向推力相平衡的反向力，由此將軸向力通過液壓油傳遞到承壓盤，利用泄壓環(huán)（或泄壓閥）控制止推力的大小和作用位置。本發(fā)明的推力軸承能夠在固定的軸線上約束主軸，同時(shí)能穩(wěn)定主軸的軸向工作位置，在軸壓盤和承壓盤之間的液壓油提供巨大推力的同時(shí)，能夠隔離摩擦付，使得摩擦損耗減到極低的水平，本發(fā)明的液壓懸浮軸承不會(huì)產(chǎn)生基于圓環(huán)軌跡的滑動(dòng)摩擦而存在的徑向波動(dòng)荷載，因此徑向軸承的工作負(fù)荷也能降低到很小的水平。上述液壓懸浮軸承能在同一個(gè)軸上多級(jí)串聯(lián)，能夠在懸浮油腔內(nèi)的壓強(qiáng)較小的前提下，達(dá)到更大的軸向推力，同時(shí)節(jié)省徑向空間，串聯(lián)的多個(gè)懸浮軸承共用一臺(tái)液壓泵供應(yīng)壓力油，壓力供油管能串聯(lián)供油，也能并聯(lián)供油。多級(jí)串聯(lián)的懸浮軸承只需要其中一級(jí)軸承設(shè)置泄壓閥，即多級(jí)串聯(lián)的懸浮軸承共用一只泄壓閥和一條對(duì)應(yīng)的泄壓回流管。各級(jí)串聯(lián)的懸浮軸承需要設(shè)置各自的滲油回油管，將從密封處滲出的液壓油輸送到油箱。本發(fā)明所說的液壓油能用水等液體介質(zhì)代替。

本發(fā)明通過一種新式結(jié)構(gòu)的液壓懸浮軸承解決了上述問題，能夠適應(yīng)更大軸向推力的軸承連接，其啟動(dòng)力矩小、摩擦損耗極低、制造和安裝過程簡單，成本低廉、運(yùn)行過程穩(wěn)定、運(yùn)行壽命長。

附圖說明

圖1是本發(fā)明方案一的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明方案二的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3 是本發(fā)明 多級(jí)懸浮軸承串聯(lián)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1.軸向推力，2.主軸，3.軸壓盤，4.承壓盤，5.間隙調(diào)節(jié)器，6.懸浮油腔，7.泄壓環(huán)，8.徑向軸承，9.油道，10.油泵，11.單向閥，12.排氣閥，13.密封，14.油管，15.油箱，16.液壓油，17.散熱片，18.支墩，19.調(diào)節(jié)螺栓，20.泄壓閥，21.滲油回流管，22.泄壓回流管，23.壓力供油管。

具體實(shí)施方案

本發(fā)明所述的液壓懸浮大推力軸承根據(jù)其泄壓方式的不同，給出了兩種方案，如圖1所示的泄壓環(huán)式液壓懸浮大推力軸承，如圖2所示的泄壓閥式液壓懸浮大推力軸承。

如圖1所示，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案一：一種液壓懸浮大推力軸承,包括有主軸2、油道9、油泵10、單向閥11、排氣閥12、油管14、液壓油箱15、液壓油16及散熱片17， 其特征在于：主軸2在徑向上擴(kuò)展形成軸壓盤3，軸壓盤3支撐在對(duì)應(yīng)的承壓盤4上面，承壓盤4與基礎(chǔ)相連，軸壓盤3由徑向軸承8與承壓盤4連接，軸壓盤3與承壓盤4接觸的內(nèi)外邊緣處是泄壓環(huán)7，泄壓環(huán)7是由軸壓盤3與承壓盤4在接觸處形成的環(huán)形接觸面，泄壓環(huán)7內(nèi)側(cè)或外側(cè)和端面設(shè)置密封13，泄壓環(huán)7和密封13的端面間隙是沿軸向可變化的，這個(gè)間隙就是能開合的泄油通道，形成懸浮油腔6，其中外邊緣處的泄壓環(huán)7和密封13的上下接觸面間隙設(shè)置間隙調(diào)節(jié)器5進(jìn)行上下調(diào)節(jié)，使得內(nèi)外邊緣處的接觸面能保持同時(shí)開合。所述的基礎(chǔ)是在水力發(fā)電專業(yè)中指的是土建工程為設(shè)備提供的支撐。

如圖1所示，工作過程是：軸向推力1作用于主軸2上，主軸2在徑向上擴(kuò)展形成軸壓盤3，軸壓盤3支撐在對(duì)應(yīng)的承壓盤4上面，承壓盤4與基礎(chǔ)相連，軸向推力1最終傳遞到基礎(chǔ)上。軸壓盤3由徑向軸承8與承壓盤4連接，由此主軸2受到徑向約束；軸壓盤3與承壓盤4接觸的內(nèi)外邊緣處是泄壓環(huán)7，泄壓環(huán)7是由軸壓盤3與承壓盤4在接觸處形成的環(huán)形接觸面，為了減小環(huán)形接觸面的面積，可以將其設(shè)計(jì)為徑向迷宮環(huán)密封形式。為減小泄壓環(huán)7的泄流能力可以在泄壓環(huán)7內(nèi)側(cè)或外側(cè)增加端面密封13，泄壓環(huán)7和密封13的端面間隙是沿軸向可變化的，這個(gè)間隙就是能開合的泄油通道，當(dāng)軸壓盤3與承壓盤4壓緊時(shí)，泄壓環(huán)7的接觸環(huán)面緊閉，并能支撐接觸面之間的壓力，使得軸壓盤3與承壓盤4內(nèi)部的相對(duì)面之間留出間隙，形成懸浮油腔6。其中外邊緣處的泄壓環(huán)7和密封13的上下接觸面間隙，可以通過間隙調(diào)節(jié)器5進(jìn)行上下調(diào)節(jié)，使得內(nèi)外邊緣處的接觸面能保持同時(shí)開合。當(dāng)液壓油箱15內(nèi)的液壓油16經(jīng)油管14，由油泵10加壓，再經(jīng)油道9和單向閥11流進(jìn)懸浮油腔6時(shí)，懸浮油腔6內(nèi)的油壓會(huì)不斷上升，排氣閥12 會(huì)排出懸浮油腔6內(nèi)的空氣。當(dāng)軸壓盤3受到的液壓油的壓力等于軸向推力1時(shí)，軸壓盤3會(huì)上升一個(gè)微小的距離而懸浮起來，隨著軸壓盤3的上升，泄壓環(huán)7和密封13的上下接觸環(huán)面打開，泄壓環(huán)7和密封13成為無接觸端面密封。隨著泄壓環(huán)7和密封13上下接觸面的分離，懸浮油腔6內(nèi)的液壓油從泄壓環(huán)7泄出，經(jīng)油道9流回到油箱15，由于泄壓環(huán)7的泄壓作用，軸壓盤3不會(huì)繼續(xù)上升，基于油泵10的流量穩(wěn)定在一個(gè)很小的軸向距離之內(nèi)。油泵10正常工作后，軸承就可以自由轉(zhuǎn)動(dòng)和啟停了。

懸浮油腔6內(nèi)的液壓油由油泵10提供壓力和流量，軸壓盤3和承壓盤4的接觸部位組成隨間距開閉的泄壓環(huán)7，泄壓環(huán)7以液壓油16的流量為基準(zhǔn)自由控制開度。繼而在維持懸浮油腔6內(nèi)壓強(qiáng)的前提下，保持軸壓盤3和承壓盤4的間距。只要油泵10的流量不為零，軸壓盤3和主軸2就只能通過懸浮油腔6內(nèi)的液壓油16，將軸向推力1傳遞到承壓盤4，軸壓盤3與承壓盤4之間就不會(huì)發(fā)生基于軸向壓力1的直接接觸。當(dāng)主軸2和軸壓盤3轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，液壓油16會(huì)在懸浮油腔6內(nèi)受到剪切，液壓油16的溫度由此會(huì)有所升高，油箱15外側(cè)可以設(shè)置散熱片17等散熱裝置。

通向懸浮油腔6的單向閥11作為安全和穩(wěn)定部件，用以保持液壓油16只能通過泄壓環(huán)7流回油箱15，避免了油泵10回油或壓力變化造成的懸浮油腔6的油壓驟降。

本發(fā)明所采用的技術(shù)方案二：一種液壓懸浮大推力軸承,包括有主軸2、油道9、油泵10、單向閥11、排氣閥12、油管14、液壓油箱15、液壓油16及散熱片17，其特征在于：主軸2在徑向上擴(kuò)展形成軸壓盤3，軸壓盤3支撐在對(duì)應(yīng)的承壓盤4上面，承壓盤4與基礎(chǔ)相連，其中軸壓盤3與承壓盤4接觸的內(nèi)外邊緣處是軸向的密封13，密封13的形式可以是靜密封，也可以是動(dòng)密封，或者是動(dòng)密封與靜密封的組合，只需要在軸向上允許軸壓盤3能夠發(fā)生微小的位移，軸壓盤3、承壓盤4和內(nèi)外邊緣處的密封13直接圍城封閉的懸浮油腔6，懸浮油腔6內(nèi)部設(shè)有支墩18，用于懸浮油腔6的液壓油尚沒有足夠壓強(qiáng)時(shí)，支撐軸壓盤3與承壓盤4之間的軸向壓力，同時(shí)支撐出懸浮油腔6內(nèi)部的過油通道，在軸壓盤3和承壓盤4之間設(shè)置隨其間距而變化開度的泄壓閥20，泄壓閥20是獨(dú)立的零部件，其出口被軸壓盤3封堵，當(dāng)軸壓盤3上升后，會(huì)逐步打開泄壓閥20的泄油口，導(dǎo)致油壓下降，迫使軸壓盤3不再上升，泄壓閥的泄油口與軸壓盤3的間隙，能由調(diào)節(jié)螺栓19進(jìn)行微調(diào)，繼而控制軸壓盤3的軸向位置。

圖2所示的方案二和方案一基本相同，僅僅在密封13、支墩18、調(diào)節(jié)螺栓19和泄壓閥20幾處稍有區(qū)別。其中軸壓盤3與承壓盤4接觸的內(nèi)外邊緣處是軸向的密封13。方案二的特點(diǎn)是比方案一在結(jié)構(gòu)上稍微復(fù)雜，對(duì)密封13的要求稍高，更適用于直徑較小的推力軸承，但是能用更小的液壓油流量支撐大推力軸承的正常工作。

如圖3所示，上面所述的方案一和方案二的液液壓懸浮大推力軸承能在同一個(gè)主軸2上多級(jí)串聯(lián)，能達(dá)到更大的軸向推力，同時(shí)節(jié)省徑向空間，串聯(lián)的多個(gè)液壓懸浮大推力軸承共用一臺(tái)液壓泵10供應(yīng)壓力油16，壓力供油管23能串聯(lián)供油，也能并聯(lián)供油，多級(jí)串聯(lián)的液壓懸浮大推力軸承只需要其中一級(jí)軸承設(shè)置泄壓閥20（或泄壓環(huán)7），即多級(jí)串聯(lián)的液壓懸浮大推力軸承能共用泄壓閥20（或泄壓環(huán)7）和一條對(duì)應(yīng)的泄壓回流管22，各級(jí)串聯(lián)的液壓懸浮大推力軸承需要設(shè)置各自的滲油回油管21，將從密封處滲出的液壓油輸送到油箱15，多級(jí)串聯(lián)的液壓懸浮大推力軸承也能各級(jí)液壓懸浮大推力軸承獨(dú)立使用各自的泄壓閥20及對(duì)應(yīng)的泄壓回流管22。

泄壓環(huán)7和泄壓閥20實(shí)質(zhì)上是一種兼具靜密封和動(dòng)密封功能的機(jī)械密封，當(dāng)懸浮油腔6的液體軸向壓力不足以抵抗軸向力1時(shí)，其實(shí)質(zhì)為靜密封，當(dāng)懸浮油腔6的液體軸向壓力等于軸向力1時(shí)，其實(shí)質(zhì)為保留一定泄露量的動(dòng)密封。