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CN87108026A - 推力轴承结构 - Google Patents

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Abstract

一种推力轴承结构，最好包括有许多级轴承装置。这些轴承装置都是联接在推力负荷调整机构上(带有行程限制的第一类型，不带行程限制的第二类型)由于这样设置的结果，该轴承结构通过各轴承装置开始承担的负荷可以由一个可调整的起始压力确定。

Description

本发明涉及一种推力轴承结构，该轴承结构用于高推力的，带有轴承装置支持住该轴的，并大致安装在一个推力轴承壳体内。
迄今已知的这种型式的推力轴承结构，例如在文件DE2113250中所述，包含有许多个单个平面轴承在轴向一个位于另一个后面地安置着用以承载换力，在各个平面轴承之间设有不同大小的轴承间隙。该轴承始终由一个恒定的油液流作用于其上。
该推力轴承结构所具有的缺点是，在制造中和装配中产生在各轴承上的间隙和误差都可以通过一个高速润滑油液流或多或少地抵消了。因此，动力损失和辅助设备的费用是很高的。
与此相反，本发明的目的是提供一种推力轴承结构，其中可将载荷以预先确定的而且可以调整或控制的方式分布到整个各级轴承上。
按照本发明，通过该轴承结构设有用于承受推力的至少在一级上的轴承装置（5）和该轴承装置至少与推力调整机构（7，8）相配合用于确定通过该轴承装置（5）所承载的推力的特征来解决这一问题。此外，这种推力轴承结构也可以具有下面附图中及详细说明中所述的各种特点。
本发明的推力轴承结构的各种优点包括最好是对于单个轴承部位上所能承载推力载荷的非常不同的可调整性，以及对于这种可调整性具有均匀分配载荷的可能性，或者以一种分级的方式或者以一种适合于可能发生的各种工作状态的方式分配载荷的可能性。与此同时，对轴可能发生弯曲的抵消能力要充分保持，而这种能力不能对承载特性具有任何干扰作用。在这点来说，推力轴承结构也可以制成能够进行摆动的。
通过参照附图以实施例为例的方式进行描述可进一步了解本发明的细节和特点。其中：
图1a表示一个其推力载荷为0的推力轴承结构;
图1b表示一个其推力载荷大于0的推力轴承结构;
图2a表示一个可以摆动的推力轴承结构（为详细示图）;
图2b表示一个可以摆动的推力轴承结构（为一顶视图）;
图3表示一个阻尼机构;
图4表示推力轴承结构的一个液压改进型;
图5表示一个分离的推力轴承结构。
轴1（图1a）带有三个法兰形轴环2，3，4并安装在一个径向轴承内（未显示）。轴承装置5在每个轴环2，3，4的第一端2.1，3.1，4.1的对面以通常推力轴承安置方式设置着。这些轴承装置最好是轴承垫。这些轴承装置5中的每一个都是保持在至少一个支承6上，每个支承至少连接在一个推力调整装置7，8上。这些推力调整机构7，8都安置在一个推力轴承壳体9内，该壳体安装在一个径向轴承壳体上或另一个机器壳体10上。在轴环2的对面，轴1端部，至少有一个第一类型的推力调整机构7连接在用于轴承装置5的支承6上，而在其它内部轴环3和4的对面，第二类型的推力轴承调整机构8都连接在用于轴承装置5的支承6上。
第一类型的推力调整机构7包括有一个机构壳体7.1，该壳体安装在推力轴承壳体9内并至少携带一个第一类型的用于滑动位移的第一压力板7.2。这种第一类型的第一压力板7.2至少带有一个支持元件7.3，该元件朝着第二压力板7.4伸出并能对着该压力板承载。该第一类型的第一压力板7.2可以通过轴承装置5的支承6的一侧，对着停挡7.5进行承载。第二压力板7.4通过一个调整装置18可改变地和可调整地连接在机构壳体7.1上。至少一个弹性元件，例如至少一个螺旋弹簧7.6设置在这两个压力板之间，对着这两个压力板承载。
第二类型的推力调整机构8实际上与推力调整机构7的结构是一样的。它同样地也带有一个机构壳体8.1，该壳体安装在推力轴承壳体9内并至少携带一个用于滑动位移的第二类型的第一压力板8.2。该第二类型的第一压力板8.2可以通过靠近用于轴承装置5的支承6的一侧对着一个停挡8.5进行承载。在第二类型式的第一压力板的对面有一个第二压力板8.4，通过一个调整机构18可改变地或者可调整地连接在机构壳体8.1上，并且至少有一个弹性元件，例如至少一个螺旋弹簧8.6设置在这两个压力板之间，对着这两个压力板进行承载。
在轴环2的第二外部端面上，具有一个通常在静止状态下的轴承间隙，对面是一个承受反向推力的反向轴承11，该轴承同样地安装在推力轴承壳体9内。该反向轴承可同样地采用具有常规结构的摆动垫支承的结构形式并设置有轴承间隙调整机构17以便调整与主轴承之间的轴承间隙。
用于向轴承装置供给油液的装置和其它附属装置都可以常规的结构形式构成。
在静止状态，也就是说具有一个轴向推力A，其值为0，该轴环2是在反向轴承11和第一类型的推力调整机构7的轴承装置之间。其它轴环3，4也都在与其配合的轴承装置5的前面，或者在轴环3，4和与其配合的轴承装置5之间具有一个小的间隙。
在第一种工作型式中，在单个的各级内都与三个轴环2，3，4相联结，像第一类型式或第二类型的推力调整机构那样都是单个地或以多级安装，但是级与级之间的预应力是不同的，其中弹性元件都通过第二压力板7.4或8.4和设置在每个这些压力板和与之对应的机构壳体7.1，8.1之间的调整机构18来施加起始压力。轴承间隙在各单个级之间的大小也是不同的，而且这些间隙由机器壳体10向外是增加的。
当轴向推力A开始增加时，轴环4首先承受负荷紧跟着就是轴环3和轴环2根据推力调整机构所预置的起始压力或反向推力值承担负荷。当轴向推力A进一步增加时，轴1就产生位移一直到第一类型的推力调整机构的支持元件之一7.3对着第二压力板7.4承载。再进一步增加的轴向推力都由压力板7.4来承受。
在推力轴承结构的第二种工作型式中，轴环2，3，4可以相对于轴承装置5具有相同的安装间隙，这样作的结果是当轴向推力A增加时，所有各级轴承都同时开始承受负荷。而且此处轴1的轴向位移一直到至少一个第一类型的推力调整机构7的支持元件7.3中一个开始接触第二压力板承受负荷时才产生，而且该支持元件将承受进一步剩余的全部或部分的轴向推力A。
由各个单级，以不同程度地承受轴向推力可以通过不同的弹性元件来实现，也就是说这些弹性元件是以不同的特性曲线用以承担其相对的作用力。
在图1b中，推力轴承结构被描述为其所引入的轴向推力大小已达到使所有各级轴承都是承载轴承，而且其第一类型的第一压力板7.2的支持元件7.3是对着第二压力板7.4承载的。
在一个推力轴承结构的改进型中，不采用连接在机构壳体7.1，8.1上的第二压力板7.4，8.4，而是采用一个定位和微调机构18用于代替第二压力板作用并产生起始压紧力，这可能是很有利的。
但是，也可以设置一个不带弹性元件7.6的第一类型的推力调整机构7，也就是说实际上属于固定形式的轴承。在这种情况下，轴承的间隙必须调整好，以便使轴环3和4首先承受推力负荷，紧跟着支持元件7.3对着第二压力板7.4承受负荷。
按照本发明的推力轴承结构的另一种形式的实施例中（如图2），一个第一类型的推力调整机构7可以只设置在一个轴承级内，而且甚至只设置在其一部分内。这种结构方案所具有的优点是各级轴承可以摆动。
按照本发明的推力轴承结构还有另一种形式的实施例，当许多个推力调整机构7，8应用于每一级轴承时，这些调整机构可以在一级轴承内调整过，以便使轴环2或3或4的承载轴承对着轴承装置5至少在各级轴承的其中一级内，在不同的时间发生。
但是，也可以在每个推力调整机构7，8中设置一个阻尼装置12，13（图3）以便将轴的轴向振动进行阻尼。例如这种阻尼装置12，13可以作为推力调整机构7，8的机构壳体7.1，8.1的一个整体组成部分，它们的壳体和压力板都具有油密封结构。在壳体7.1，8.1中在其一个部位上打开一个通向补偿槽（未显示）的联接管12，该联结管配置一个可以调节的节流阀13，而这些部分就构成一个阻尼装置。此外，每个压力板可以例如含有一个排气螺栓（19）。这种排气螺栓也可以由一个可调节流阀的形式构成。
在推力调整机构的另一种形式的实施例中，推力调整机构（第一类型和第二类型）7.8可以由单向作用或双向作用的活塞-油缸装置15构成，这种活塞-油缸装置都联结在常规的控制或调节线路14中，以代替弹性元件（图4）。在这种情况下，第一类型的第一压力板可以实现该压力板和/或该支持元件的一个活塞的功能要求。
在另一种形式的推力轴承结构的实施例中，某些轴承级与其它轴承级的设置可以是空间分离的。例如用以限制轴向位移的轴承级（该轴承级包括第一类型的推力调整机构）可以位于一个透平发动机附近，而其它各轴承级则由联轴节和中介轴分离开，都在一个齿轮的范围内（图5）。特别是与一个反向轴承11相配合，透平发动机的最大限度的保护就可以这样通过对其转子的非常精密的轴向装配来实现，因为只有很少级另件对于热膨胀所产生的位移进行分配。
在另外一种形式的实施例中，至少一个第一类型的推力调整机构7至少设置在一个第二级轴承上。但是在这种情况下，属于各级的第一类型式的推力调整机构都经过调整，以便使它们不同时以其支持元件7.3对着特定的第二压力板7.4承载。也就是说，为了使无弹性的负荷承载能够连续地施加，而且仅仅当其它级轴承已经被损坏了例如（由于材料的缺陷，超负荷，润滑不良等）并在实际上已不能使用时。在这种情况下，当负荷已开始施加，一个信号可以经过在该级中的支持元件7.3产生，该信号被传输至操纵监控系统的仪器板上，并在该板上指示出该设备只有在某种最大负荷下才能继续工作。
按照本发明的推力轴承结构可以用在当由于材料或者结构造成的原因通过单级推力轴承不再能够承担所发生的非常高的轴向推力负荷时。这种情况在透平发动机中，螺旋挤压机类设备中会出现。

Claims (25)

1、一种用于高推力的，带有轴承装置支持住轴的推力轴承结构，该轴承结构大致安装在一个推力轴承壳体内，其特征在于：
承受推力的轴承装置(5)设置在至少一级上，而轴承装置(5)与至少一个推力调整机构(7，8)相配合用于确定通过该轴承装置(5)所承载的推力。
2、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于该轴承装置（5）的各个单级设置在相互紧埃着的位置。
3、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于轴承装置（5）的一个或各单个级是通过与轴相联结的其它中介结构部分将该轴承装置的单个级与其它各级在空间分开设置的。
4、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于带有至少一个第一类型的推力调整机构（7）的一级轴承装置（5）是在与轴承装置（5）的其它各级空间分开设置。
5、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于当所有轴承装置（5）同时开始承载时，可通过推力调整机构（7，8）或轴承装置（5）进行调节。
6、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于随着所有轴承装置（5）分级排列，按时开始承载，可通过推力调整机构（7，8）或轴承装置（5）进行调整。
7、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于推力调整机构（7，8）是与每个轴承装置（5）相联结构。
8、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于推力调整机构（7，8）至少与每一组轴承装置（5）相联结。
9、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于至少设置一个用以承载面反向推力的反向轴承（11）。
10、如权利要求9所述推力轴承结构，其特征在于向轴承（11）带有装置（17），通过控制制一级推力轴承，用以调整轴承的间隙。
11、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于推力调整机构（7，8）包括一个弹性元件（7.6，8.6），该元件可处于初始压缩状态。
12、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于该推力调整机构（7，8）包括一个用于调整推力的液压或气动装置。
13、如权利要求11或12的推力轴承结构，其特征在于推力调整机构（7）的第一类型包括一个行进限位器（7.3）用以限制轴（1）的移轴向位移或该位移的一部分。
14、如权利要求11或12的推力轴承结构，其特征在于该推力调整机构（8）的第二类型是用以对整个轴的轴向自由位移或其一部分的调整。
15、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于至少包括一个第一类型的推力调整机构（7）以限制轴的轴向位移。
16、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于在轴承装置（5）的一级中仅包括第一类型的推力调整机构（7）用以限制轴的轴向位移。
17、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于轴承装置（5）的推力调整机构（7，8）可组合起来形成若干调整组，在每个调整组内可以同样的方式进行调整和控制。
18、如权利要求1所述推力轴承结构，其特征在于轴承装置（5）的推力调整机构（7，8）可以单个的进行调整和控制。
19、如权利要求13所述推力轴承结构，其特征在于第一类型的推力调整机构（7）包括一个机构壳体（7.1）在其中至少有一个第一类型的第一压力板（7.2）用作滑动，该压力板直接或间接地携带着轴承装置（5）并且对着一个弹性元件（7.6）支承着，该弹性元件支持在一个第二压力板（7.4）上，该压力板是可调整地连接在机构壳体（7.1）上，而且此推力调整装置壳体在其靠近第一压力板（7.2）处带有一个停挡（7.5）以便为第一压力板（7.2））的弹性元件得到一个起始压力，而该压力板至少具有一个支持元件（7.3）如此则可以对一个另件承载以实现对着弹性元件（7.6）的作用力起行程限定装置的功能作用。
20、如权利要求13所述推力轴承结构，其特征在于第一类型的推力调整机构（7）是由一种液压或气动调整装置的形式构成的，并与一个控制装置用于调整推力和轴向行程的限制。
21、如权利要求19所述推力轴承机构，其特征在于为了在弹性元件（7.6）中得到一个可调整的起始压力，在两个压力板（7.2，7.4）之一或在停挡（7.5）上有一个调整机构（18）。
22、如权利要求21所述推力轴承机构，其特征在于第一类型的推力调整机构（7），包括有用于固定轴的轴向位置的装置，该轴的位置可以进行预调。
23、如权利要求14所述推力轴承机构，其特征在于第二类型的推力调整机构（8）包括有一个机构壳体（8.1）其中至少有一个第二类型的第一压力板（8.2）用作滑动座，该压力板携带着轴承机构（5）直接或间接地对着弹性元件（8.6）承载，该弹性元件支持在一个第二压力板（8.4）上，该压力板是可调整地连接在机构壳体（8.1）上，而且该壳体在其靠近第一压力板（8.2）处带有一个停挡（8.5），为在第一压力（8.2）的弹性元件内得到一个起始应力。
24、如权利要求14所述推力轴承结构，其特征在于第二个类型的推力调整机构（8）是由一种液压或气动调整装置的形式构成的，并与一个控制装置用于调整推力而对轴向行程不加限制。
25、如权利要求1至24的任何一项要求所述的推力轴承机构，其特征在于它被用在一种挤压出装置上，特别是一种螺旋挤压机。
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