带有阻尼结构的推力滑动轴承.pdf

1、(10)申请公布号 CN 103671546 A (43)申请公布日 2014.03.26 CN 103671546 A (21)申请号 201310663951.2 (22)申请日 2013.12.09 F16C 33/02(2006.01) (71)申请人 浙江大学 地址 310027 浙江省杭州市西湖区浙大路 38 号 (72)发明人 许迪初 彭龙龙 汪久根 (74)专利代理机构 杭州求是专利事务所有限公 司 33200 代理人 林怀禹 (54) 发明名称 带有阻尼结构的推力滑动轴承 (57) 摘要 本发明公开了一种带有阻尼结构的推力滑动 轴承。包括轴承瓦座， 三块以上扇形瓦块， 与扇形

2、 瓦块相同个数的支撑球和螺钉 ； 所述轴承瓦座是 在底面设有一组绕滑动轴承中心轴线均匀分布的 径向沟槽， 构成带阻尼结构的轴承瓦座。 本发明的 轴承瓦座底面每条径向沟槽的对称平面与各自的 扇形瓦块的对称平面重合。轴承瓦座底面每条沟 槽是沿轴承瓦座由内径到外径贯通的径向沟槽 ； 或沿轴承瓦座由内径到外径不贯通的径向沟槽， 即轴承瓦座底面沟槽只设置于轴承瓦座底面内缘 和外缘部分， 而轴承瓦座中径处不设置有沟槽。 本 发明使轴承瓦座基体内应力分布均匀， 增强轴承 瓦座的阻尼性能， 有效控制推进轴系纵向振动并 降低轴系噪声， 提高了推力滑动轴承的使用寿命。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页

3、说明书 4 页 附图 11 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书4页 附图11页 (10)申请公布号 CN 103671546 A CN 103671546 A 1/1 页 2 1. 一种带有阻尼结构的推力滑动轴承， 包括轴承瓦座， 三块以上扇形瓦块， 与扇形瓦块 相同个数的支撑球和螺钉 ； 其特征在于 ： 所述轴承瓦座， 是在底面设有一组绕滑动轴承中 心轴线均匀分布的径向沟槽， 构成带阻尼结构的轴承瓦座。 2. 根据权利要求 1 所述的一种带有阻尼结构的推力滑动轴承， 其特征在于 ： 所述带阻 尼结构的轴承瓦座底面每条径向沟槽的对称平面与各自

4、的扇形瓦块的对称平面重合。 3. 根据权利要求 1 所述的一种带有阻尼结构的推力滑动轴承， 其特征在于 ： 所述带阻 尼结构的轴承瓦座底面沟槽的横截面形状为矩形、 梯形、 三角形、 阶梯型、 半圆形或抛物线 形。 4. 根据权利要求 1 所述的一种带有阻尼结构的推力滑动轴承， 其特征在于 ： 所述带阻 尼结构的轴承瓦座底面每条沟槽是沿带阻尼结构的轴承瓦座内径到外径为贯通的径向沟 槽 ； 或沿带阻尼结构的轴承瓦座内径到外径为不贯通的径向沟槽， 即带阻尼结构的轴承瓦 座底面沟槽只设置于带阻尼结构的轴承瓦座底面内缘和外缘部分， 而带阻尼结构的轴承瓦 座中径处不设置有沟槽。 5. 根据权利要求 4 所

5、述的一种带有阻尼结构的推力滑动轴承， 其特征在于 ： 所述带阻 尼结构的轴承瓦座由内到外为不贯通的径向沟槽， 在其径向对称沟槽的截面形状为矩形、 直角三角形、 直角梯形或圆弧形。 权 利 要 求 书 CN 103671546 A 2 1/4 页 3 带有阻尼结构的推力滑动轴承 技术领域 0001 本发明涉及一种滑动轴承， 尤其是涉及一种带有阻尼结构的推力滑动轴承。 背景技术 0002 推力滑动轴承是一种重要的支承元件， 在机械、 电站、 钢铁以及化工等大型机械设 备中应用广泛。 推力滑动轴承作为其中的关键部件， 主要承受轴向推力， 直接关系到机器的 工作性能。 0003 近年来随着现代工业的迅

6、速发展， 机器的运转速度及载荷日益提高， 对推力滑动 轴承的工作性能提出了更高的要求。 另一方面， 推力滑动轴承常被用为轴系的轴向支撑， 对 轴系的纵向振动产生强烈的耦合作用。例如在船舶中， 大型动力设备噪声以及螺旋桨脉动 力引起的推进轴系纵向振动经推力轴承传递到船体， 引起船体强烈振动， 并伴随较高的机 械噪声。因此必须采用有效技术手段对噪声及振动进行控制。在工程上， 减震降噪的一条 有效途径是采用高阻尼材料。在轴承瓦座上合理设计阻尼结构， 人为地增强轴承瓦座基体 的阻尼性能， 可以有效降低噪声和减小振动。 0004 轴承瓦座的表面弹性变形， 可以用Boussinesq公式 （1） 计算。

7、轴瓦的表面热变形， 可用公式 （2） 计算得到。 0005 0006 式 （1） 中， 其中，E1、 E2为轴、 瓦块的弹性模量 ； 1， 2为轴、 瓦块材料的泊松比 ； p 为流体动压力。 0007 瓦面热变形可以用式 （2） 计算 0008 0009 式 （2）中 ： h热膨胀系数 ； Rsext轴瓦外表面高度 ； Rsint轴瓦内表面高度 ； Ts(r) 轴瓦横截面温度 ； Tref环境温度。 发明内容 0010 本发明的目的在于提供一种带有阻尼结构的推力滑动轴承， 在轴承瓦座底面设有 一组绕滑动轴承中心轴线沿径向均匀分布的沟槽。 0011 本发明采用的技术方案是 ： 0012 本发明包

8、括轴承瓦座， 三块以上扇形瓦块， 与扇形瓦块相同个数的支撑球和螺钉 ； 所述轴承瓦座是在底面设有一组绕滑动轴承中心轴线均匀分布的径向沟槽， 构成带阻尼结 构的轴承瓦座。 0013 所述带阻尼结构的轴承瓦座底面每条径向沟槽的对称平面与各自的扇形瓦块的 说 明 书 CN 103671546 A 3 2/4 页 4 对称平面重合。 0014 所述带阻尼结构的轴承瓦座底面沟槽的横截面形状为矩形、 梯形、 三角形、 阶梯 型、 半圆形或抛物线形。 0015 所述带阻尼结构的轴承瓦座底面每条沟槽是沿带阻尼结构的轴承瓦座内径到外 径为贯通的径向沟槽 ； 或沿带阻尼结构的轴承瓦座内径到外径为不贯通的径向沟槽，

9、 即带 阻尼结构的轴承瓦座底面沟槽只设置于带阻尼结构的轴承瓦座底面内缘和外缘部分， 而带 阻尼结构的轴承瓦座中径处不设置有沟槽。 0016 所述带阻尼结构的轴承瓦座由内到外为不贯通的径向沟槽， 在其径向对称沟槽的 截面形状为矩形、 直角三角形、 直角梯形或圆弧形。 0017 本发明具有的有益效果是 ： 0018 1、 本发明的轴承瓦座底面的沟槽起阻尼作用， 通过轴承瓦座底面沟槽部分材料的 形变达到缓冲吸振的效果， 增强轴承瓦座的阻尼性能， 从而有效控制推进轴系纵向振动， 降 低了轴系的噪声， 提高了推力滑动轴承的使用寿命。 0019 2、 本发明的轴承瓦座底面的沟槽使得设有沟槽部分的接触刚度小

10、于未设沟槽部 分的接触刚度。因此， 当推力滑动轴承受到轴向力作用时， 设有沟槽部分的材料容易变形， 从而使轴承瓦座应力分布均匀， 提高了推力滑动轴承的使用寿命。 0020 3、 沟槽在带阻尼结构的轴承瓦座底面的分布是均匀、 对称的， 所以沟槽所起的阻 尼作用也具有对称性， 有助于轴承瓦座基体内应力分布的均匀化。 0021 4、 对于带阻尼结构的轴承瓦座底面设有的不贯通沟槽， 在利用沟槽结构增强轴承 瓦座基体阻尼性能的同时， 有效改善了轴承瓦座边缘处的应力集中现象。并且由于轴承瓦 座中径处仍保留基体材料， 这部分基体起到了加强筋的作用， 提高了轴承瓦座的强度。 0022 5、 带阻尼结构的轴承瓦

11、座底面所设沟槽的横截面形状简单， 分布均匀对称， 使加 工方便， 并一定程度减轻了轴承瓦座重量。 附图说明 0023 图 1 是本发明的主视图。 0024 图 2 是图 1 的 A-A 剖视图。 0025 图 3 是沟槽横截面为梯形的滑动轴承图。 0026 图 4 是沟槽横截面为三角形的滑动轴承图。 0027 图 5 是沟槽横截面为阶梯型的滑动轴承图。 0028 图 6 是沟槽横截面为半圆形的滑动轴承图。 0029 图 7 是沟槽横截面为抛物线形的滑动轴承图。 0030 图 8 是不贯通沟槽截面形状为矩形的滑动轴承主视图。 0031 图 9 是图 8 的 A-A 剖视图。 0032 图 10

12、是不贯通沟槽截面形状为直角三角形的滑动轴承主视图。 0033 图 11 是图 10 的 A-A 剖视图。 0034 图 12 是不贯通沟槽截面形状为直角梯形的滑动轴承主视图。 0035 图 13 是图 12 的 A-A 剖视图。 0036 图 14 是不贯通沟槽截面形状为圆弧形的滑动轴承主视图。 说 明 书 CN 103671546 A 4 3/4 页 5 0037 图 15 是图 14 的 A-A 剖视图。 0038 图中 ： 1、 扇形瓦块， 2、 螺钉， 3、 支撑球， 4、 带阻尼结构的轴承瓦座。 具体实施方式 0039 下面将结合附图和实施例对本发明作进一步的说明。 0040 如图

13、1、 图 2 所示， 本发明包括轴承瓦座， 八块扇形瓦块 1， 与扇形瓦块相同个数的 支撑球 3 和螺钉 2 ； 八块扇形瓦块 1 沿同一圆周分布， 每块扇形瓦块 1 两侧中间开有凹槽， 螺钉 2 将推力滑动轴承瓦座连接到箱体， 依次连接成轴承整体。所述轴承瓦座是在轴承瓦 座底面设有一组绕滑动轴承中心轴线均匀分布的径向沟槽， 构成带阻尼结构的轴承瓦座 4。 0041 如图 1、 图 2 所示， 所述带阻尼结构的轴承瓦座 4 底面每条径向沟槽的对称平面与 各自的扇形瓦块的对称平面重合。 0042 如图 2、 图 3、 图 4、 图 5、 图 6、 图 7 所示， 所述带阻尼结构的轴承瓦座 4 底

14、面沟槽的 横截面形状分别为矩形、 梯形、 三角形、 阶梯型、 半圆形或抛物线形。 0043 如图 1、 图 2 所示， 所述带阻尼结构的轴承瓦座 4 底面每条沟槽是沿带阻尼结构的 轴承瓦座 4 内径到外径为贯通的径向沟槽 ； 如图 8 图 15 所示， 或沿带阻尼结构的轴承瓦 座 4 内径到外径为不贯通的径向沟槽， 即带阻尼结构的轴承瓦座 4 底面沟槽只设置于带阻 尼结构的轴承瓦座 4 底面内缘和外缘部分， 而带阻尼结构的轴承瓦座 4 中径处不设置有沟 槽。 0044 如图 9、 图 11、 图 13、 图 15 所示， 所述带阻尼结构的轴承瓦座 4 由内到外为不贯通 的径向沟槽， 在其径向对

15、称沟槽的截面形状为矩形、 直角三角形、 直角梯形或圆弧形。 0045 当推力滑动轴承受轴向力作用时， 带阻尼结构的轴承瓦座 4 底面上开有沟槽部分 的接触刚度远远小于未开沟槽部分的接触刚度。沟槽的各个侧面将产生挠曲、 压缩和拉伸 变形， 起到了阻尼作用。 这种轴承瓦座底面的阻尼结构， 一方面使轴承瓦座内的应力分布均 匀， 另一方面能够缓冲吸振， 从而有效控制推进轴系纵向振动， 降低了轴系的噪声， 提高了 推力滑动轴承的使用寿命。另外， 沟槽在带阻尼结构的轴承瓦座 4 底面的分布是均匀、 对称 的， 所起的阻尼作用也具有对称性， 有助于轴承瓦座基体内应力分布的均匀化。 0046 所述的带阻尼结构

16、的轴承瓦座底面沟槽的横截面形状可设为矩形、 梯形、 三角形， 如图 2、 图 3、 图 4 所示。沟槽的阻尼效果与沟槽的深度成正比， 深度越大， 其阻尼效果越好。 但如果沟槽的深度过大， 会造成轴承座强度下降。 为此， 选择采用横截面形状为阶梯型的沟 槽， 如图 5 所示。横截面为阶梯型的沟槽既使沟槽达到一定得深度要求， 增强了轴承瓦座基 体的阻尼性能 ； 又不至于使轴承瓦座强度下降过大， 保证了轴承瓦座基体的强度要求。 还可 以选择采用横截面形状为半圆形或抛物线形的沟槽， 如图 6、 图 7 所示。横截面为半圆形或 抛物线形的沟槽避免了因截面突变而引起的应力集中现象， 较之前所述的横截面形状

17、的沟 槽， 轴承瓦座基体内的应力分布更加均匀。 0047 另外， 还可以通过改变沟槽的宽度、 深度以及沟槽的数量， 来增强沟槽的阻尼效 果。 0048 所述的带阻尼结构的轴承瓦座 4 底面设有的不贯通沟槽， 如图 8 所示。带阻尼结 构的轴承瓦座 4 底面的沟槽只设于轴承瓦座底面内缘和外缘部分而轴承瓦座中径处不设 有沟槽。 这种形式阻尼结构， 在利用沟槽结构增强轴承瓦座基体阻尼性能的同时， 有效改善 说 明 书 CN 103671546 A 5 4/4 页 6 了轴承瓦座边缘处的应力集中现象。并且由于轴承瓦座中径处仍保留基体材料， 这部分基 体起到了加强筋的作用， 提高了轴承瓦座的强度。 00

18、49 上述具体实施方式用来解释说明本发明， 而不是对本发明进行限制， 在本发明的 精神和权利要求的保护范围内， 对本发明作出的任何修改和改变， 都落入本发明的保护范 围。 说 明 书 CN 103671546 A 6 1/11 页 7 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103671546 A 7 2/11 页 8 图 3 说 明 书 附 图 CN 103671546 A 8 3/11 页 9 图 4 说 明 书 附 图 CN 103671546 A 9 4/11 页 10 图 5 说 明 书 附 图 CN 103671546 A 10 5/11 页 11 图 6 说 明 书 附 图 CN 103671546 A 11 6/11 页 12 图 7 说 明 书 附 图 CN 103671546 A 12 7/11 页 13 图 8 图 9 说 明 书 附 图 CN 103671546 A 13 8/11 页 14 图 10 图 11 说 明 书 附 图 CN 103671546 A 14 9/11 页 15 图 12 图 13 说 明 书 附 图 CN 103671546 A 15 10/11 页 16 图 14 说 明 书 附 图 CN 103671546 A 16 11/11 页 17 图 15 说 明 书 附 图 CN 103671546 A 17