張亞鴿,陳 帥,杜云飛
滑動(dòng)軸承在發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用
張亞鴿,陳 帥,杜云飛
(中船重工電機(jī)科技股份有限公司,太原030000)
本文介紹了滑動(dòng)軸承的原理及應(yīng)用,詳細(xì)說(shuō)明了應(yīng)用于發(fā)電機(jī)的幾類(lèi)滑動(dòng)軸承,并且對(duì)采用滑動(dòng)軸承的發(fā)電機(jī)在實(shí)際應(yīng)用中對(duì)標(biāo)準(zhǔn)軸承的特殊處理進(jìn)行了分析。
滑動(dòng)軸承 密封 軸瓦刮研
滑動(dòng)軸承按照不同的用途有多種分類(lèi),每一種軸承都有其優(yōu)缺點(diǎn),在機(jī)械行業(yè),可根據(jù)軸承的優(yōu)缺點(diǎn)擇優(yōu)選擇不同種類(lèi)的軸承。滑動(dòng)軸承在使用合理的情況下,滑動(dòng)軸承的壽命是無(wú)限的,因此,廣泛應(yīng)用于各個(gè)行業(yè)?,F(xiàn)針對(duì)滑動(dòng)軸承在發(fā)電機(jī)中的應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要分析說(shuō)明。
滑動(dòng)軸承按其工作原理可分為靜壓軸承與動(dòng)壓軸承兩類(lèi)。
靜壓軸承是依靠潤(rùn)滑油在轉(zhuǎn)子軸頸周?chē)纬傻撵o壓力差與外載荷相平衡的原理進(jìn)行工作的。通過(guò)圖1的承載特性曲線可以看出不論軸是否旋轉(zhuǎn),軸頸始終浮在壓力油中,工作時(shí)可以保證軸頸與軸承之間處于純液體摩擦狀態(tài)。因此,這類(lèi)軸承具有旋轉(zhuǎn)精度高、摩擦阻力小、承載能力強(qiáng)的特點(diǎn),并且對(duì)轉(zhuǎn)速的適應(yīng)性和抗振性非常好。但是,靜壓軸承的制造工藝要求較高,還需要一套復(fù)雜的供油裝置,因此,除了在一些高精度設(shè)備上應(yīng)用外,其他場(chǎng)合使用尚少。
動(dòng)壓軸承也叫液體動(dòng)壓徑向滑動(dòng)軸承,在工作時(shí),軸徑與軸瓦之間形成具有一定厚度、并能承受外載荷的動(dòng)壓力油膜,動(dòng)壓軸承的承載特性曲線見(jiàn)圖2,隨著油膜的產(chǎn)生將軸頸與軸瓦完全隔開(kāi),從而實(shí)現(xiàn)液體摩擦潤(rùn)滑,因而其摩擦系數(shù)和磨損極小,并具有較大的承載范圍,常用于高、中速、重載和回轉(zhuǎn)精度要求較高的場(chǎng)合。
動(dòng)壓軸承形成動(dòng)壓油膜的基本條件如下:
1)兩相對(duì)滑動(dòng)表面間必須形成收斂的契形間隙,徑向軸承軸瓦與轉(zhuǎn)軸常用的間隙見(jiàn)表1;
2)兩表面間必須具有一定的相對(duì)滑動(dòng)速度,即v≠0,且其相對(duì)運(yùn)動(dòng)方向必須使?jié)櫥蛷拇蠖肆鬟M(jìn),小端流出;
3)潤(rùn)滑油要有一定的粘度,且供油充分。
動(dòng)壓軸承是利用軸的高速旋轉(zhuǎn),在軸與軸瓦之間形成油膜,此供油系統(tǒng)簡(jiǎn)單,設(shè)計(jì)良好的動(dòng)壓軸承具有很長(zhǎng)的使用壽命,因此,很多旋轉(zhuǎn)機(jī)器(例如膨脹機(jī)、壓縮機(jī)、泵、電動(dòng)機(jī)、發(fā)電機(jī)等)均廣泛采用各類(lèi)動(dòng)壓軸承。
動(dòng)壓軸承按照潤(rùn)滑方式,分為自潤(rùn)滑、復(fù)合潤(rùn)滑和強(qiáng)迫潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承。
2.1.1自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承
自潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承是采用油環(huán)自潤(rùn)滑結(jié)構(gòu),依靠軸承內(nèi)部的甩油環(huán)將儲(chǔ)存在軸承座內(nèi)的潤(rùn)滑油帶入軸瓦與軸之間的間隙,滿足軸承的潤(rùn)滑要求。見(jiàn)下圖。
2.1.2. 復(fù)合潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承
復(fù)合潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承是采用油環(huán)潤(rùn)滑加強(qiáng)迫潤(rùn)滑的結(jié)構(gòu)?;瑒?dòng)軸承中有甩油環(huán)、油道見(jiàn)圖5,在軸承座外部有進(jìn)出油口,進(jìn)出油口的位置見(jiàn)圖4所示,潤(rùn)滑油直接充滿軸與軸瓦的間隙。
復(fù)合潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承的油位必須保證在油位觀察窗3/5附近的位置,才能保證甩油環(huán)在任何情況下可以自帶潤(rùn)滑油,在強(qiáng)迫潤(rùn)滑的供油裝置出現(xiàn)故障時(shí),從報(bào)警到停車(chē)的3-5分鐘之內(nèi),通過(guò)甩油環(huán)可以維持軸承的潤(rùn)滑,減小軸瓦的損傷,對(duì)軸承起到保護(hù)作用;因此復(fù)合潤(rùn)滑軸承因油位較高,在使用過(guò)程中漏油相對(duì)嚴(yán)重一點(diǎn)。對(duì)于復(fù)合潤(rùn)滑的軸承,進(jìn)出油孔根據(jù)軸瓦的設(shè)計(jì),選擇進(jìn)油孔2,出油孔選擇出油孔1。
2.1.3 強(qiáng)迫潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承
強(qiáng)迫潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承就是復(fù)合潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承去掉甩油環(huán),其余結(jié)構(gòu)相同。強(qiáng)迫潤(rùn)滑滑動(dòng)軸承是完全靠外部潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承,進(jìn)出油孔分別選擇圖4中的進(jìn)油孔2和出油孔2,下軸承座儲(chǔ)油油位比較低,可以避免軸承的滲油。
靜動(dòng)壓軸承其實(shí)是利用靜壓和動(dòng)壓軸承的優(yōu)點(diǎn)組合的滑動(dòng)軸承,靜壓防止了發(fā)電機(jī)啟動(dòng)、停止前轉(zhuǎn)軸對(duì)軸瓦的損傷,動(dòng)壓保證了保證油膜形成和帶走摩擦產(chǎn)生的熱損耗。靜動(dòng)壓軸承適合低轉(zhuǎn)速、重載荷的發(fā)電機(jī)使用。如下圖7所示。
在啟動(dòng)電機(jī)前開(kāi)啟高壓油,直到電機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)關(guān)閉高壓油。在停止運(yùn)行電機(jī)前,開(kāi)啟高壓油,直到電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)關(guān)閉高壓油。開(kāi)機(jī)和停機(jī)時(shí)開(kāi)啟高壓油,是減小啟動(dòng)或停機(jī)時(shí)重載荷對(duì)合金的磨損,延長(zhǎng)軸瓦使用壽命。軸瓦有高壓油進(jìn)入口、低壓油進(jìn)入口,相互獨(dú)立;低壓油主要保證油膜形成和帶走摩擦產(chǎn)生的熱損耗,高壓油靠壓力托舉轉(zhuǎn)子的重量,使轉(zhuǎn)軸在未運(yùn)轉(zhuǎn)前與軸瓦形成有效安全厚度的油膜,保證轉(zhuǎn)軸安全運(yùn)行。
針對(duì)強(qiáng)迫潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承,會(huì)出現(xiàn)滲油的現(xiàn)象,長(zhǎng)期運(yùn)行影響發(fā)電機(jī)的整體性能,滲油是滑動(dòng)軸承內(nèi)部的潤(rùn)滑油滲到密封的外部,流入電機(jī)內(nèi)部,密封圈與軸承座設(shè)計(jì)圖見(jiàn)圖8所示。
有滲有回就會(huì)減緩滲到外部的油量,基于該原理,對(duì)滑動(dòng)軸承密封處的軸承座進(jìn)行了特殊的要求,如圖9所示。
3.2.1研磨
滑動(dòng)軸承在裝配前,都需要將軸承與軸進(jìn)行研磨,保證軸瓦與軸的完好配合。
3.2.2刮瓦
軸瓦在裝配前,必須對(duì)下軸瓦進(jìn)行刮瓦,刮瓦可以增大軸瓦與軸的儲(chǔ)油量,減小發(fā)熱,刮瓦跟個(gè)人的手法有相當(dāng)大的關(guān)系,完全憑借手法保證間隙的大小,間隙太小相當(dāng)于沒(méi)有刮,間隙過(guò)大,相當(dāng)于加大了軸承的磨損量,并且形成不了油膜。裝配前軸瓦需要刮研的位置如圖10所示:
經(jīng)過(guò)上述分析,介紹了最常應(yīng)用于發(fā)電機(jī)的滑動(dòng)軸承的類(lèi)型,以及各類(lèi)軸承的優(yōu)缺點(diǎn),并且針對(duì)安裝于發(fā)電機(jī)的滑動(dòng)軸承提出了特殊要求,對(duì)該要求進(jìn)行了分析說(shuō)明,提高了發(fā)電機(jī)的質(zhì)量。
[1] E·維德曼.電機(jī)結(jié)構(gòu). 機(jī)械工業(yè)出版社.
[2] 濮良貴. 機(jī)械零件. 高等教育出版社.
[3] 機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè).機(jī)械工業(yè)出版社.
Application of Sliding Bearing in Generator
Zhang Yage, Chen Shuai, Du Yunfei
(Motor Science and Technology CO., Ltd., CSIC, Taiyuan 030000, China)
TH 133
A
1003-4862(2017)11-0054-03
2017-09-15
張亞鴿(1982-),女,工程師。研究方向:電機(jī)設(shè)計(jì)。