專利名稱：具有對(duì)稱工作面的高速線材軋機(jī)油膜軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于機(jī)械傳動(dòng)裝置的滑動(dòng)軸承，涉及一種油膜軸承。
背景技術(shù)：
油膜軸承，即油膜(厚膜)潤(rùn)滑軸承，它是以‘軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)壓(楔形)效應(yīng)，在軸與瓦之間形成一層完整的壓力油膜’而命名的；又因其工作時(shí)以油膜中的純液體摩擦代替普通軸承中的固體摩擦，故也被稱作液體摩擦軸承。因其具有摩擦耗能低，使用壽命長(zhǎng)，承載能力大，速度范圍寬，運(yùn)轉(zhuǎn)精度高，結(jié)構(gòu)尺寸小，抗沖擊能力強(qiáng)等特性而被廣泛應(yīng)用。附圖1所示的為當(dāng)前國(guó)內(nèi)較多采用的大型板帶材軋機(jī)油膜軸承的基本結(jié)構(gòu)，其由主要工作零件錐套3(軸)和襯套2(瓦)以及軸承箱體3(軸承座)組成。襯套與錐套相對(duì)周向滑動(dòng)便構(gòu)成了該廻轉(zhuǎn)摩擦副，并承受全部載荷。油膜軸承可按其潤(rùn)滑方式、工作特點(diǎn)、裝備對(duì)象等劃分為許多不同的類型，這里所指的高速線材軋機(jī)油膜軸承是按它的裝備對(duì)象來(lái)命名的；由于尺寸的限制，它不再使用錐套而直接用軸去工作。一般把軋制速度高于75m/s的線材軋制生產(chǎn)線，統(tǒng)稱為高速線材，它經(jīng)歷了一個(gè)很長(zhǎng)的發(fā)展完善過(guò)程。到了上個(gè)世紀(jì)70年代，線材軋制生產(chǎn)設(shè)備突破了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，出現(xiàn)了懸臂輥環(huán)式精軋機(jī)，并采用滾動(dòng)軸承。但由于受到結(jié)構(gòu)尺寸的限制，其軸承的負(fù)荷能力一直阻礙著線材軋機(jī)的發(fā)展，后經(jīng)多年的實(shí)踐探索，以油膜軸承取代了滾動(dòng)軸承，實(shí)現(xiàn)了線材精軋機(jī)發(fā)展史上的又一次歷史性的突破。由于采用油膜軸承，大大地提高了軋機(jī)的軋制力，有力地支持了軋制技術(shù)的進(jìn)步與創(chuàng)新。經(jīng)歷了半個(gè)多世紀(jì)的不斷完善，當(dāng)前的高速線材軋機(jī)油膜軸承能夠很好地適應(yīng)精軋機(jī)高速、重載工作的需要，但在設(shè)計(jì)上存在著只注重實(shí)現(xiàn)單一功能，而缺乏對(duì)能力的綜合開(kāi)發(fā)和對(duì)材料的充分利用。主要表現(xiàn)在把軸承襯套(軸瓦)內(nèi)表面的一半設(shè)計(jì)成工作面，在另一面上則挖出油槽，專為溝通潤(rùn)滑油之用，這在當(dāng)今最具代表性的四大類型中都有具體體現(xiàn)如附圖2至附圖5所示的即為美國(guó)的摩根(MORGAN)型、德國(guó)的德馬克(DEMAG)型、英國(guó)的阿希洛(ASHLOW)、意大利的達(dá)涅利(DANIELI)型油膜軸承襯套。圖中的挖槽部分為非工作區(qū)域，基本功能是溝通潤(rùn)滑油，其面積占到軸承襯套內(nèi)表面的一半；自然，軸承襯套的工作區(qū)域只為其內(nèi)表面的另一半。其實(shí)，在一萬(wàn)個(gè)失效的襯套中，無(wú)一個(gè)是由于非工作區(qū)域的原因造成的；而軸承襯套的使用壽命卻完全是由工作面的失效來(lái)決定的，顯然，當(dāng)前軸承襯套的設(shè)計(jì)，沒(méi)有做到充分利用襯套的全部?jī)?nèi)表面，來(lái)提高其工作壽命。
由于高速線材軋機(jī)油膜軸承襯套的工作條件異?？量蹋?，工作壽命比較短，消耗量比較大；因而降低油膜軸承襯套的消耗，便成為當(dāng)前追求高速線材生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性的一項(xiàng)重要指標(biāo)。
實(shí)用新型的內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的油膜軸承襯套存在的缺點(diǎn)，提供一種具有對(duì)稱工作面的高速線材軋機(jī)油膜軸承，改進(jìn)軸承襯套結(jié)構(gòu)，其內(nèi)表面設(shè)計(jì)為對(duì)稱的兩個(gè)工作面，不但能夠提高襯套的使用壽命，降低消耗，節(jié)省能源，還能改善潤(rùn)滑與冷卻的雙重效果。
本實(shí)用新型是通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)的一種具有對(duì)稱工作面的高速線材軋機(jī)油膜軸承，是對(duì)現(xiàn)有油膜軸承的改進(jìn)?，F(xiàn)有結(jié)構(gòu)是在軸和襯套之間由于相對(duì)滑動(dòng)的動(dòng)壓效應(yīng)而形成一層完整的壓力油膜。其特征在于所述的襯套在其兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱的進(jìn)油孔右進(jìn)油孔A、左進(jìn)油孔A′，在其內(nèi)表面設(shè)有對(duì)稱的供油腔右供油腔B、左供油腔B′，和對(duì)稱的軸向排油槽左軸向排油槽C、右軸向排油槽C′，以及對(duì)稱的周向封油邊左周向封油邊D、右周向封油邊D′，形成一種以圓心對(duì)稱的兩個(gè)完全相同的工作面。
所述的供油腔是一種寬展式蚌殼形供油腔，即油腔內(nèi)空間近似蚌殼狀，但其上部沿軸向較蚌殼展寬。
本實(shí)用新型的工作過(guò)程
假定，軸在軸承內(nèi)順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。潤(rùn)滑油從右進(jìn)油孔“A”進(jìn)入寬展式蚌殼形的右供油腔“B”內(nèi)，在軸的卷汲效應(yīng)下，油被順利地、連續(xù)地帶入工作區(qū)域(收斂的楔形間隙)之中，油腔的寬展式蚌殼形結(jié)構(gòu)保證了潤(rùn)滑油軸向分布的均勻，實(shí)現(xiàn)充分潤(rùn)滑；在此后的全部收斂間隙中均為動(dòng)壓承載區(qū)，當(dāng)進(jìn)入發(fā)散間隙之后，潤(rùn)滑油的承載油膜自然破裂，至此，潤(rùn)滑油已經(jīng)完成了它的全部動(dòng)壓承載使命，帶著高溫離開(kāi)承載區(qū)；緊接著，它們便進(jìn)入一個(gè)專門為它們開(kāi)設(shè)的軸向通道—左軸向排油槽“C”，并沿該通道被順暢地從軸承兩端導(dǎo)出；為防止它們穿越軸向排油槽繼續(xù)前行并進(jìn)入非工作區(qū)(冷卻區(qū))與新油混合而降低冷卻效果，在軸向排油槽后專門設(shè)置了一道屏障—左周向封油邊“D”，由于左周向封油邊“D”的阻隔作用，潤(rùn)滑過(guò)的舊油不能進(jìn)入非工作區(qū)域，并全部由左軸向排油槽“C”排盡。這就是工作區(qū)域潤(rùn)滑油的全部流程。
在非工作區(qū)，新的潤(rùn)滑油重復(fù)著上述流程；只是潤(rùn)滑油從左進(jìn)油孔“A′”進(jìn)入寬展式蚌殼形的左供油腔“B′”內(nèi)，在軸的卷汲效應(yīng)下，連續(xù)地將新油帶入非工作區(qū)域(發(fā)散的楔形間隙)之中。由于右周向封油邊“D′”的阻隔作用，冷卻過(guò)的舊油不能進(jìn)入工作區(qū)域，軸在這近半個(gè)周長(zhǎng)的回轉(zhuǎn)行程中，始終浸泡在新油中，把熱傳給了油，降低了自身的溫度，而完成冷卻使命的油，同樣被右軸向排油槽“C′”全部排盡。
本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果1.本實(shí)用新型的襯套具有兩個(gè)性能完全相同的工作面，它與現(xiàn)行普通軸承的工作面(所述的工作面是在軸承工作時(shí)，能夠形成動(dòng)壓油膜平衡載荷的內(nèi)表面。)也完全相同，當(dāng)一個(gè)工作面失效后，可以將襯套轉(zhuǎn)動(dòng)180度來(lái)使用對(duì)稱的另一側(cè)內(nèi)表面(另一個(gè)工作面)工作，因而，它比當(dāng)前世界上采用的同類軸承，壽命可提高一倍。
2.由于周向油封的作用，供承載區(qū)的潤(rùn)滑油都能進(jìn)入軸承工作區(qū)，從而提高了潤(rùn)滑油的利用率；而當(dāng)前世界上采用的同類軸承的進(jìn)油腔為周向開(kāi)放式，有一部分潤(rùn)滑油將流向非工作區(qū)。
3.由于周向油封和軸向排油槽的聯(lián)合作用，完全阻止了兩個(gè)區(qū)域間新、舊油的混合；而當(dāng)前世界上采用的同類軸承中，潤(rùn)滑過(guò)的高溫油隨著軸的旋轉(zhuǎn)可能在軸承內(nèi)周而復(fù)始地循環(huán)，這就使軸承的溫度保持在一個(gè)較高的水平上。
4.由于本實(shí)用新型軸承內(nèi)的潤(rùn)滑油實(shí)行流程分段制(而當(dāng)前世界上采用的同類軸承的潤(rùn)滑油實(shí)行流程循環(huán)連續(xù)制)，使得兩個(gè)區(qū)域間的新、舊油不再混合，提高了潤(rùn)滑和冷卻雙重效果。提高潤(rùn)滑效果，是指能夠使用純粹新供潤(rùn)滑油，保證了潤(rùn)滑油的品質(zhì)與黏度(由供油溫度來(lái)間接保證)；提高冷卻效果，是指非工作區(qū)的舊油也不滯留；經(jīng)計(jì)算表明，它比現(xiàn)有的同類軸承工作溫度降低5℃左右。
5.由于采用了寬展式蚌殼形供油腔，使得潤(rùn)滑油出流順暢、軸向潤(rùn)滑帶寬展性好、充實(shí)性好、無(wú)裂隙，提高了潤(rùn)滑效果；6.本實(shí)用新型雖然是針對(duì)高速線材軋機(jī)油膜軸承提出來(lái)的，但它是改進(jìn)高速重載油膜軸承設(shè)計(jì)、防止燒毀、提高壽命、降低運(yùn)行成本的根本性措施，其原則的適用具有普遍性。


圖1是板帶材軋機(jī)油膜軸承的結(jié)構(gòu)示意圖，圖2是高速線材軋機(jī)摩根型襯套結(jié)構(gòu)示意圖，圖3是高速線材軋機(jī)德馬克型襯套結(jié)構(gòu)示意圖，圖4是高速線材軋機(jī)阿希洛型襯套結(jié)構(gòu)示意圖，圖5是高速線材軋機(jī)達(dá)涅利型襯套結(jié)構(gòu)示意圖，圖6是本實(shí)用新型襯套的結(jié)構(gòu)示意圖，圖7是圖6的N-N剖面圖，圖8是圖7中P部位放大示意圖。
具體實(shí)施方式
如圖6、7、8所示，一種具有對(duì)稱工作面的高速線材軋機(jī)油膜軸承，在工作運(yùn)行中，其軸與襯套之間由于相對(duì)滑動(dòng)的動(dòng)壓效應(yīng)而形成一層完整的壓力油膜，完全分離兩者表面的金屬接觸，實(shí)現(xiàn)液體摩擦，其特征在于所述的襯套在其兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱的進(jìn)油孔右進(jìn)油孔A、左進(jìn)油孔A′，在其內(nèi)表面設(shè)有對(duì)稱的供油腔右供油腔B、左供油腔B′，和對(duì)稱的軸向排油槽左軸向排油槽C、右軸向排油槽C′，以及對(duì)稱的周向封油邊左周向封油邊D、右周向封油邊D′，從而形成一種以圓心對(duì)稱的兩個(gè)完全相同的工作面。
所述的供油腔B、B′，是一種寬展式蚌殼形供油腔，即油腔內(nèi)空間近似蚌殼狀，但其上部沿軸向較蚌殼展寬。
權(quán)利要求1.一種具有對(duì)稱工作面的高速線材軋機(jī)油膜軸承，在軸與襯套之間形成周向相對(duì)滑動(dòng)的一層完整的壓力油膜，其特征在于所述的襯套在其兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱的進(jìn)油孔右進(jìn)油孔A、左進(jìn)油孔A′，在其內(nèi)表面設(shè)有對(duì)稱的供油腔右供油腔B、左供油腔B′，和對(duì)稱的軸向排油槽左軸向排油槽C、右軸向排油槽C′，以及對(duì)稱的周向封油邊左周向封油邊D、右周向封油邊D′，形成一種以圓心對(duì)稱的兩個(gè)完全相同的工作面。
2.按照權(quán)利要求1所述的高速線材軋機(jī)油膜軸承，其特征在于所述的供油腔是一種寬展式蚌殼形供油腔，即油腔內(nèi)空間近似蚌殼狀，上部沿軸向較蚌殼展寬。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種具有對(duì)稱工作面的高速線材軋機(jī)油膜軸承，屬于機(jī)械傳動(dòng)裝置的滑動(dòng)軸承。現(xiàn)有技術(shù)的軋機(jī)油膜軸承把襯套內(nèi)表面的一半設(shè)計(jì)成工作面，而另一半挖出油槽，專為溝通潤(rùn)滑油之用。當(dāng)前軸承襯套的設(shè)計(jì)沒(méi)有做到充分利用襯套的全部?jī)?nèi)表面，工作壽命比較短。本實(shí)用新型提供一種具有對(duì)稱工作面的高速線材軋機(jī)油膜軸承，在其兩側(cè)設(shè)有對(duì)稱的進(jìn)油孔，在其內(nèi)表面設(shè)有對(duì)稱的供油腔和對(duì)稱的軸向排油槽，以及對(duì)稱的周向封油邊，形成一種以圓心對(duì)稱的兩個(gè)完全相同的工作面。本實(shí)用新型不但能夠提高襯套的使用壽命，降低消耗，節(jié)省能源，還能改善潤(rùn)滑與冷卻的雙重效果。
文檔編號(hào)B21B31/00GK2811654SQ20052002464
公開(kāi)日2006年8月30日 申請(qǐng)日期2005年8月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月3日
發(fā)明者郭愈, 郭李艷, 郭李婷, 吳國(guó)華, 肖永剛 申請(qǐng)人:郭溪泉