公用設(shè)備工程師

1.離心式壓縮機對滑動軸承的要求是：安全可靠、運行穩(wěn)定、抗振性好及使用壽命長。當(dāng)前，國內(nèi)外活動多塊式止推軸承主要分為兩類，一類是米契爾軸承，一類是金斯伯雷軸承。米氏軸承對變動載荷的適應(yīng)能力較強，但是載荷并不是均勻地分布在每個瓦塊上，這就造成了止推軸承瓦塊磨損不均。而金斯伯雷軸承則克服了上述缺點，其優(yōu)點在于載荷分布均勻，調(diào)節(jié)靈活，能補償轉(zhuǎn)子的不對中偏斜。

JS型金氏軸承是在美國金斯伯雷公司產(chǎn)品的基礎(chǔ)上，經(jīng)過結(jié)構(gòu)改進(jìn)、設(shè)計形成的通用離心式壓縮機軸承系列部件。

根據(jù)實際經(jīng)驗將金氏軸承系列分為7種常用規(guī)格，即5"、6"、7"、8"、9"、10．5"和12"共7種規(guī)格（其數(shù)字代表瓦塊推力面外徑），在本廠壓縮機設(shè)計中首選推薦使用。

2、結(jié)構(gòu)特點

金氏推力軸承是層疊式自動平衡推力的軸承，是由若干個止推塊組成。止推塊下墊有上水準(zhǔn)塊、下水準(zhǔn)塊、基環(huán)，相當(dāng)于3層零件疊放在基環(huán)上，止推塊與水準(zhǔn)塊之間通過球面支點接觸。其工作原理：當(dāng)各個止推塊載荷不同時，就會引起軸承的不平衡，因止推塊受力不均就要偏轉(zhuǎn)，此時可通過上、下搭接的水準(zhǔn)塊，自動調(diào)節(jié)每個止推塊上的載荷，直到每個止推塊上的載荷相同，軸承重新建立平衡為止。即在轉(zhuǎn)軸有較大的撓度及支點轉(zhuǎn)角的情況下，各瓦塊位置能隨之平衡而產(chǎn)生均勻的油膜壓力。

金氏推力軸承的典型結(jié)構(gòu)。其主體由瓦塊、上下擺動的水準(zhǔn)塊、承載盤和控油環(huán)等組成。潤滑油自承載盤底部槽口進(jìn)入軸承內(nèi)腔，通過瓦塊間的空隙和止推盤旋轉(zhuǎn)帶入止推瓦塊承壓面，并由離心力將油帶至外圓周，再經(jīng)控油環(huán)上部的排油孔流到軸承體外排出。

3 、主體部件的設(shè)計規(guī)范

3．1 尺寸標(biāo)準(zhǔn)

金氏推力軸承尺寸采用的是英制，為便于制造，本系列除瓦塊內(nèi)外直徑、厚度、承載盤及定位鍵的配合尺寸仍按英制換算成公制，并取其兩位小數(shù)作為名義尺寸外，其余尺寸盡量采用公制的圓整值。

3．2 瓦塊設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)

瓦塊支持墊的圓弧半徑關(guān)系到瓦塊擺動后支撐點與瓦塊寬度的相對位置，因此，它應(yīng)該是瓦塊寬度相對應(yīng)的函數(shù)值，本系列采用了日本三菱公司的相同比值確定其余規(guī)格的半徑R，并作接觸應(yīng)力計算。其計算公式為

式中σ———接觸應(yīng)力，Pa

P———轉(zhuǎn)子的軸向力，N

E———彈性模量，Pa

R———承載面平均半徑，m

計算結(jié)果見表1。

其中規(guī)格200是日本三菱公司結(jié)構(gòu)，其余應(yīng)力都較接近，但都比傳動系統(tǒng)規(guī)定的

許用應(yīng)力（400～1800MPa）略高。

每套止推軸承設(shè)主、副兩組，兩組結(jié)構(gòu)完全相同，可以整組互換，不受壓縮機旋轉(zhuǎn)方向的限制。但如需測瓦塊溫度，每組軸承可各設(shè)一帶熱電偶的瓦塊，該瓦塊有旋向要求。

3．3 給油器確定

本系列采用瓦塊間噴油結(jié)構(gòu)，其規(guī)格按下述方法確定。

根據(jù)意大利新比隆公司“E．C．C”標(biāo)準(zhǔn)，各種規(guī)格的耗油量皆有明確數(shù)據(jù)，并有一定的比例，以日本三菱公司8"軸承為基礎(chǔ)，小孔流量公式為

式中Q———流量，m3/s

d———小孔直徑，m

μ———油的動力粘度，Pa．s

l———給油器長度，m

Δp———壓差，Pa

在假設(shè)μ、l、Δp、不變的情況下，流量與d4成正比，以此計算總的噴油孔面積（相對于8"的實際面積），再確定給油器長度上可能分布的孔數(shù)和小孔的直徑。

3．4 止推盤厚度的確定

本系列止推盤的厚度值小于典型金氏軸承的規(guī)定值，可能是由于該結(jié)構(gòu)是用控油環(huán)集油，油需從控油環(huán)及止推盤凹槽間流出，需要一定空間，而新結(jié)構(gòu)則取消了控油環(huán)，故厚度可適當(dāng)減薄，新舊止推盤厚度對比見表2。

3．5 止推盤與瓦塊的軸向間隙確定

關(guān)于止推盤與瓦塊的軸向間隙，日本三菱公司設(shè)計的約為典型結(jié)構(gòu)平均值的1．36倍，這可能是因為典型結(jié)構(gòu)的潤滑油可以通過瓦塊間的空隙流出，以便冷卻軸承，新結(jié)構(gòu)在瓦塊間設(shè)給油器，限制了油的流動，因而將間隙放大，按照縫隙流動理論，流量正比于縫隙的3次方，如將間隙加大到1．5倍，則流量可增加到 2．5倍，因此，本標(biāo)準(zhǔn)按典型結(jié)構(gòu)的平均間隙值1．36倍給定（見表3）。

3．6 承載能力

軸向載荷分兩部分，它包括壓縮機的軸向推力和聯(lián)軸器產(chǎn)生的軸向推力，其計算式：

F＝F1＋F2

式中F1———壓縮機的軸向推力，kN

F2———聯(lián)軸器產(chǎn)生的軸向推力，kN

壓縮機的軸向載荷計算公式：

式中F———外部推力，kN

Pr———額定功率，kW

Nr———額定轉(zhuǎn)速，r/min

D———聯(lián)軸器的軸孔直徑，mm

軸向載荷計算應(yīng)按照HG/T2262－92《煉油、化工用離心式壓縮機技術(shù)條件》4．6．3．3的規(guī)定。意大利新比隆公司“E．C．C”標(biāo)準(zhǔn)中列有各規(guī)格軸承的承載能力圖表，本系列軸承可采用此圖表作為設(shè)計參數(shù)。止推軸承所承受的負(fù)荷不應(yīng)超過此圖表軸承額定承載能力的50%。

4、結(jié)論

（1）金氏系列軸承的供油方式，可使瓦塊潤滑冷卻充分，同時，此結(jié)構(gòu)也減少了整個軸承的厚度尺寸。

（2）原始結(jié)構(gòu)軸承的上、下半部油量不均勻，而本系列各瓦塊潤滑油供給充分，因而取消了控油環(huán)，同時減薄了止推盤厚度。

（3）典型結(jié)構(gòu)的下?lián)u擺支承墊由底部的圓弧面直接與承載盤接觸，接觸應(yīng)力過高，易將承載盤壓潰。新結(jié)構(gòu)增加了一個支承塊，雖然結(jié)構(gòu)復(fù)雜了，但增加了使用的可靠性。

總之，改進(jìn)后的結(jié)構(gòu)優(yōu)于原結(jié)構(gòu)，更能滿足工作要求，軸承的系列化將為離心式壓縮機設(shè)計提供方便，縮短設(shè)計周期，保證設(shè)計質(zhì)量。

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