CN115451027B - 一种立式滑动轴承系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种立式滑动轴承系统，包括轴承油箱、推力头、径向轴承、轴向轴承和循环冷却通道，所述推力头的头端可转动地置于所述轴承油箱内，并通过所述径向轴承和所述轴向轴承支撑；所述径向轴承将所述轴承油箱分隔为上腔室和下腔室；所述循环冷却通道包括依次连通的泵油段、润滑油冷却段、径向轴承过油段、回油段和轴向轴承过油段，所述径向轴承过油段设于所述上腔室，其余各段均设于所述下腔室内；所述泵油段设于所述推力头，所述回油段位于所述润滑油冷却段的外侧。本发明具有换热效率高、散热效果好等优点。

Description

一种立式滑动轴承系统

技术领域

本发明涉及滑动轴承领域，尤其涉及一种立式滑动轴承系统。

背景技术

目前，立式滑动轴承在使用过程中轴承油室充满轴承润滑所需的油量，其运行过程中产生的功耗热量通过冷却器的热交换带走，以使立式滑动轴承正常运行。但现有的立式滑动轴承的轴承油路布局混乱、不明确，导致在长期低转速情况下轴承泵送润滑油的初始动力不足，轴承润滑油无法完全流经冷却器进行充分换热，轴承降温效果差；在长期高转速情况下，轴承润滑油搅动损失大，热油也无法完全流经油水冷却器，存在轴承换热效率低、轴承温度高等问题，特别是在宽转速范围(最低长期运行转速小于最高长期运行转速1/2)的工况下尤为显著，其无法满足主机设备长期变转速运行的需求。同时，现有的轴承结构在推力盘搅动时将带动轴承油箱内的润滑油同步搅动，此时，容易产生气泡油雾，产生的油雾加大了油气泄漏、环境污染的风险，对轴承密封要求高。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种换热效率高、散热效果好的立式滑动轴承系统。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种立式滑动轴承系统，包括轴承油箱、推力头、径向轴承、轴向轴承和循环冷却通道，所述推力头的头端可转动地置于所述轴承油箱内，并通过所述径向轴承和所述轴向轴承支撑；所述径向轴承将所述轴承油箱分隔为上腔室和下腔室；所述循环冷却通道包括依次连通的泵油段、润滑油冷却段、径向轴承过油段、回油段和轴向轴承过油段，所述径向轴承过油段设于所述上腔室，其余各段均设于所述下腔室内；所述泵油段设于所述推力头，所述回油段位于所述润滑油冷却段的外侧。

作为上述技术方案的进一步改进：

所述径向轴承包括环形轴承体、多个沿环形轴承体内侧周向布置的弧形可倾瓦，以及多个盖设于相邻弧形可倾瓦间隙处的轴承盖板，所述环形轴承体的与轴承盖板相对位置的上表面设有高于弧形可倾瓦的盖板安装台；所述径向轴承过油段包括设于相邻弧形可倾瓦之间的过油空间、设于轴承盖板与弧形可倾瓦之间的过油间隙，以及设于相邻盖板安装台之间的轴承体过油槽，所述过油空间、过油间隙和轴承体过油槽依次连通。

所述径向轴承还包括固定于环形轴承体外的轴承座，所述轴承座的外缘通过一环形连接板与所述轴承油箱外的固定机架连接；所述轴承座和所述环形连接板将所述轴承油箱分隔为所述上腔室和所述下腔室。

所述润滑油冷却段通过一引流通道与所述径向轴承过油段连通；所述引流通道包括相对布置的上环形板和下环形板，所述下环形板的内缘密封安装于所述推力头的外表面，所述上环形板的内缘与所述推力头之间留有过流间隙；所述上环形板和所述下环形板的外缘位于所述润滑油冷却段的上方。

所述推力头包括推力头本体和与轴向轴承贴合的镜板，所述镜板安装于所述推力头本体的一端；所述泵油段为在推力头本体旋转时将润滑油泵送至润滑油冷却段的泵油通道，所述泵油通道水平穿设于所述镜板上。

所述镜板的内侧设有在推力头旋转时收集润滑油的集油槽，所述集油槽与所述泵油通道连通；所述集油槽的上方设有防止润滑油从推力头本体与挡油筒之间外泄的密封部件。

所述回流段包括多个沿所述轴承油箱周向布置的L形回流槽，所述L形回流槽设于所述下腔室的内侧壁和底面。

所述轴向轴承包括支撑承板和多个与推力头贴合的块状可倾瓦，多个所述块状可倾瓦可摆动地安装于所述支撑承板上；所述轴向轴承过油段包括多个承板过流孔和竖向导流通道，多个承板过流孔沿所述支撑承板的周向贯穿布置，各所述承板过流孔的两端分别连通所述回流段和所述竖向导流通道，所述竖向导流通道与所述泵油段连通。

所述推力头的内侧设有挡油筒，所述支撑承板的内侧安装有竖向导流板，所述竖向导流通道由所述竖向导流板和所述挡油筒围合而成。

所述润滑油冷却段设置有盘管式热交换器；所述盘管式热交换器套设于所述推力头外，并相对所述泵油段的出油口布置。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明在轴承油箱内设置有循环冷却通道，循环冷却通道包括依次连通的泵油段、润滑油冷却段、径向轴承过油段、回油段和轴向轴承过油段，径向轴承过油段设于上腔室，其余各段均设于下腔室内。本发明循环冷却通道的各段布局紧凑合理，在轴承油箱内形成了单一明确的轴承冷却通道，避免了冷却通道混乱不清晰的问题，使得轴承润滑油在高低转速长期运行时均能流经润滑油冷却段、径向轴承和轴向轴承进行充分换热，使得径向轴承和轴向轴承运行过程中产生的功耗热量均能通过润滑油带走，其换热效率高、散热效果好，可适应于电机在宽转速范围内的应用。

本发明的泵油段设于推力头，润滑油在推力头旋转时由于推力头的内外压差自动泵送至润滑油冷却段，以形成循环冷却通道的循环动力；回油段位于润滑油冷却段的外侧，其用于将径向轴承过油段的润滑油回流至轴向轴承过油段，其回油线路长，且由于回油段靠近轴承油箱内壁，其散热面积大，保证了润滑油的充分散热，进一步提高了散热效果。

本发明通过径向轴承将轴承油箱分隔为上腔室和下腔室，轴承油箱分隔设置的形式使得推力头旋转时不会带动箱内所有润滑油同步旋转，其避免了润滑油旋转产生的大量气泡油雾，大大降低了油雾泄漏概率和环境污染风险，本发明通过常规密封即可满足轴承密封要求，保证了密封效果。

附图说明

在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。其中：

图1是本发明立式滑动轴承系统的立体结构示意图。

图2是图1的主剖视图。

图3是图2的A部的放大示意图。

图4是本发明径向轴承的立体结构示意图。

图5是图4的剖视图。

图6是本发明轴承油箱与固定机架的位置关系示意图。

图7是图6的俯视图。

图8是图6的主剖视图。

图9是本发明推力头的主剖视图。

图10是本发明镜板的剖视图。

图中各标号表示：

1、轴承油箱；11、上腔室；12、下腔室；2、推力头；21、推力头本体；22、镜板；221、集油槽；3、径向轴承；31、环形轴承体；311、盖板安装台；32、弧形可倾瓦；33、轴承盖板；34、轴承座；35、环形连接板；351、过油孔；4、轴向轴承；41、支撑承板；42、块状可倾瓦；5、循环冷却通道；51、泵油段；511、泵油通道；52、润滑油冷却段；521、盘管式热交换器；53、径向轴承过油段；531、过油空间；532、过油间隙；533、轴承体过油槽；54、回油段；541、L形回流槽；55、轴向轴承过油段；551、承板过流孔；552、竖向导流通道；553、竖向导流板；56、引流通道；561、上环形板；562、下环形板；6、固定机架；61、支撑腿；62、连接底座；7、密封部件；8、挡油筒；9、转轴。

具体实施方式

下面将结合说明书附图和具体实施例对本发明做进一步详细说明，但并不因此而限制本发明的保护范围。

图1至图3示出了本发明立式滑动轴承系统的实施例，立式滑动轴承系统可应用于立式电机，实现电机转子的有效支承。立式滑动轴承系统包括轴承油箱1、推力头2、径向轴承3、轴向轴承4和循环冷却通道5。其中，轴承油箱1预置有润滑油，润滑油的油位线位于径向轴承3处，以减少漏油风险、降低成本；推力头2与转轴9固定连接，推力头2的头端在转轴9的作用下可转动地置于轴承油箱1内；径向轴承3套设于推力头2外，轴向轴承4设于推力头2的头端，推力头2通过径向轴承3和轴向轴承4支撑，以承受转轴9的径向载荷和轴向载荷。

本实施例中，径向轴承3将轴承油箱1分隔为上腔室11和下腔室12。循环冷却通道5包括依次连通的泵油段51、润滑油冷却段52、径向轴承过油段53、回油段54和轴向轴承过油段55。其中，径向轴承过油段53设于上腔室11，其余各段均设于下腔室12内。本发明的泵油段51设于推力头2，润滑油在推力头2旋转时由于推力头2的内外压差自动泵送至润滑油冷却段52，以形成循环冷却通道5的循环动力；润滑油冷却段52用于对泵油段51泵送的润滑油进行冷却；径向轴承过油段53设于径向轴承3位置，用于对径向轴承3进行冷却；回油段54位于润滑油冷却段52的外侧，其用于将径向轴承过油段53的润滑油回流至轴向轴承过油段55，其回油线路长，且由于回油段54靠近轴承油箱1的内壁，其散热面积大，保证了润滑油的充分散热；轴向轴承过油段55设于轴向轴承4位置，用于对轴向轴承4进行冷却。

本发明循环冷却通道5的各段布局紧凑合理，在轴承油箱1内形成了单一明确的轴承冷却通道，避免了冷却通道混乱不清晰的问题，使得轴承润滑油在高低转速长期运行时均能流经润滑油冷却段52、径向轴承3和轴向轴承4进行充分换热，使得径向轴承3和轴向轴承4运行过程中产生的功耗热量均能通过润滑油带走，其换热效率高、散热效果好，可适应于电机在宽转速范围内的应用。

同时，本发明通过径向轴承3将轴承油箱1分隔为上腔室11和下腔室12，轴承油箱1分隔设置的形式使得推力头2旋转时不会带动箱内所有润滑油同步旋转，其避免了润滑油旋转产生的大量气泡油雾，大大降低了油雾泄漏概率和环境污染风险，本发明通过常规密封即可满足轴承密封要求，保证了密封效果。

如图4和图5所示，径向轴承3包括环形轴承体31、多个弧形可倾瓦32和多个轴承盖板33。其中，多个弧形可倾瓦32可摆动地安装于环形轴承体31的内侧周向，各弧形可倾瓦32的内侧贴合推力头2的外表面，以承受转轴9的径向载荷。本实施例中，环形轴承体31的与轴承盖板33相对位置的上表面设有盖板安装台311。轴承盖板33安装于盖板安装台311，且轴承盖板33盖设于相邻弧形可倾瓦32的间隙处；同时，盖板安装台311高于弧形可倾瓦32，其使得在轴承盖板33与弧形可倾瓦32之间留有过油间隙532，以在对径向轴承3进行润滑冷却的同时，方便润滑油有效通过。

同时，径向轴承过油段53包括依次连通的过油空间531、过油间隙532和轴承体过油槽533。其中，过油空间531设于相邻弧形可倾瓦32之间，且过油空间531与润滑油冷却段52连通；过油间隙532设于轴承盖板33与弧形可倾瓦32之间；轴承体过油槽533设于相邻盖板安装台311之间。本发明通过径向轴承3的内部结构改进，使得润滑油可充分有效的经过径向轴承3的内部并排出，其使得径向轴承3换热效率高、散热效果好；同时，其布局紧凑、无需占用多余空间，在径向轴承3的原有空间内即可实现径向轴承3的充分散热。

进一步地，径向轴承3还包括轴承座34。轴承座34固定于环形轴承体31外，以对弧形可倾瓦32进行有效支撑。轴承座34的外缘通过一环形连接板35与轴承油箱1外的固定机架6连接，转轴9的轴向载荷依次通过推力头2、弧形可倾瓦32、环形轴承体31和轴承座34传递至固定机架6，以实现转轴9轴向载荷的承载支撑。

如图1、图6和图7所示，固定机架6包括四组支撑腿61和连接底座62。四组支撑腿61连接于环形连接板35的外周，且四组支撑腿61通过连接底座62相互连接、以形成整体机架。在其他实施例中，支撑腿61的设置数量可根据实际情况进行调整，如设置为三组、五组等。

如图2和图3所示，轴承座34和环形连接板35将轴承油箱1分隔为上腔室11和下腔室12。同时，环形连接板35设有过油孔351，以连通上腔室11与回油段54。本发明环形连接板35的设置在传递径向载荷的同时，方便了回油段54的进油端口的设置。

本实施例中，润滑油冷却段52通过一引流通道56与径向轴承过油段53连通。如图3和图5所示，引流通道56包括相对布置的上环形板561和下环形板562，上环形板561和下环形板562的外缘位于润滑油冷却段52的上方，下环形板562的内缘密封安装于推力头2的外表面，上环形板561的内缘与推力头2之间留有过流间隙，以保证润滑油冷却段52的润滑油流入径向轴承过油段53、对径向轴承3进行润滑冷却。

如图9所示，推力头2包括推力头本体21和镜板22。其中，镜板22安装于推力头本体21的一端，镜板22与轴向轴承4贴合。本实施例中，泵油段51为泵油通道511，泵油通道511水平穿设于镜板22上，润滑油在推力头2旋转时由于推力头2的内外压差通过泵油通道511泵送至润滑油冷却段52，以形成循环冷却通道5的循环动力。

进一步地，如图10所示，镜板22的内侧设有集油槽221，集油槽221与泵油通道511连通，以在推力头2旋转时有效收集润滑油，保证循环冷却通道5的循环动力。如图3所示，集油槽221的上方设有密封部件7，密封部件7通过推力头2旋转过程中的离心力密封，其适用于高低转速的长期运行，在保证润滑油有足够的泵送动力通过泵油通道511泵送至润滑油冷却段52的同时，防止了润滑油从推力头本体21与挡油筒8之间外泄至转轴9。

如图6至图8所示，回油段54包括多个L形回流槽541。多个L形回流槽541沿轴承油箱1的周向均匀布置，L形回流槽541设于下腔室12的内侧壁和底面，润滑油通过重力回油至轴向轴承过油段55。润滑油在通入L形回流槽541时，由于L形回流槽541的回油线路长、散热面积大，轴承油箱1的外壁与润滑油的接触将润滑油的热量充分带走，保证了润滑油的有效散热。本实施例中，L形回流槽541设置为八个；在其他实施例中，L形回流槽541的设置数量可根据实际散热需求进行调整。

如图3和图8所示，轴向轴承4包括支撑承板41和多个块状可倾瓦42。块状可倾瓦42与镜板22贴合，多个块状可倾瓦42可摆动地安装于支撑承板41上。轴向轴承过油段55包括多个承板过流孔551和竖向导流通道552，多个承板过流孔551沿支撑承板41的周向贯穿布置，且承板过流孔551的设置数量与L形回流槽541的设置数量相同。各承板过流孔551的两端分别连通L形回流槽541和竖向导流通道552，竖向导流通道552与泵油段51连通，其实现了轴向轴承4的有效冷却和过流，且结构简单紧凑、无需占用多余空间。

本实施例中，推力头2的内侧设有挡油筒8，转轴9和推力头2之间通过挡油筒8挡油，以防止润滑油泄露；支撑承板41的内侧安装有竖向导流板553。竖向导流通道552由竖向导流板553和挡油筒8围合而成，其结构简单、紧凑。

如图2和图3所示，润滑油冷却段52设置有盘管式热交换器521。盘管式热交换器521套设于推力头2外，且盘管式热交换器521相对泵油段51的出油口布置。润滑油通入盘管式热交换器521时，盘管式热交换器521内的冷却水通过与润滑油的接触将油的热量带走，达到润滑油冷却的目的。

虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。

Claims (8)

1.一种立式滑动轴承系统，其特征在于，包括轴承油箱、推力头、径向轴承、轴向轴承和循环冷却通道，所述推力头的头端可转动地置于所述轴承油箱内，并通过所述径向轴承和所述轴向轴承支撑；所述径向轴承将所述轴承油箱分隔为上腔室和下腔室；所述径向轴承包括环形轴承体、多个沿环形轴承体内侧周向布置的弧形可倾瓦、多个盖设于相邻弧形可倾瓦间隙处的轴承盖板；所述径向轴承还包括固定于环形轴承体外的轴承座，所述轴承座的外缘通过一环形连接板与所述轴承油箱外的固定机架连接；所述轴承座和所述环形连接板将所述轴承油箱分隔为所述上腔室和所述下腔室；

所述循环冷却通道包括依次连通的泵油段、润滑油冷却段、径向轴承过油段、回油段和轴向轴承过油段，所述径向轴承过油段设于所述上腔室，其余各段均设于所述下腔室内；所述泵油段设于所述推力头，所述回油段位于所述润滑油冷却段的外侧，所述回油段包括多个沿所述轴承油箱周向布置的L形回流槽，所述L形回流槽设于所述下腔室的内侧壁和底面。

2.根据权利要去1所述的立式滑动轴承系统，其特征在于，所述环形轴承体的与轴承盖板相对位置的上表面设有高于弧形可倾瓦的盖板安装台；所述径向轴承过油段包括设于相邻弧形可倾瓦之间的过油空间、设于轴承盖板与弧形可倾瓦之间的过油间隙，以及设于相邻盖板安装台之间的轴承体过油槽，所述过油空间、过油间隙和轴承体过油槽依次连通。

3.根据权利要求1或2所述的立式滑动轴承系统，其特征在于，所述润滑油冷却段通过一引流通道与所述径向轴承过油段连通；所述引流通道包括相对布置的上环形板和下环形板，所述下环形板的内缘密封安装于所述推力头的外表面，所述上环形板的内缘与所述推力头之间留有过流间隙；所述上环形板和所述下环形板的外缘位于所述润滑油冷却段的上方。

4.根据权利要求1或2所述的立式滑动轴承系统，其特征在于，所述推力头包括推力头本体和与轴向轴承贴合的镜板，所述镜板安装于所述推力头本体的一端；所述泵油段为在推力头本体旋转时将润滑油泵送至润滑油冷却段的泵油通道，所述泵油通道水平穿设于所述镜板上。

5.根据权利要求4所述的立式滑动轴承系统，其特征在于，所述镜板的内侧设有在推力头旋转时收集润滑油的集油槽，所述集油槽与所述泵油通道连通；所述集油槽的上方设有防止润滑油从推力头本体与挡油筒之间外泄的密封部件。

6.根据权利要求1或2所述的立式滑动轴承系统，其特征在于，所述轴向轴承包括支撑承板和多个与推力头贴合的块状可倾瓦，多个所述块状可倾瓦可摆动地安装于所述支撑承板上；所述轴向轴承过油段包括多个承板过流孔和竖向导流通道，多个承板过流孔沿所述支撑承板的周向贯穿布置，各所述承板过流孔的两端分别连通所述回油段和所述竖向导流通道，所述竖向导流通道与所述泵油段连通。

7.根据权利要求6所述的立式滑动轴承系统，其特征在于，所述推力头的内侧设有挡油筒，所述支撑承板的内侧安装有竖向导流板，所述竖向导流通道由所述竖向导流板和所述挡油筒围合而成。

8.根据权利要求1或2所述的立式滑动轴承系统，其特征在于，所述润滑油冷却段设置有盘管式热交换器；所述盘管式热交换器套设于所述推力头外，并相对所述泵油段的出油口布置。