油膜止推轴承

除了径向轴颈轴承，大多数工业机器包含某种类型的止推轴承，以抑制轴的轴向运动。正如轴颈轴承支持静态转子重量加上动态载荷—推力轴承必须承受恒定的推力载荷加上各种轴向动态力。恒推力载荷主要是由于流体处理机械（涡轮和压缩机）中跨叶轮的压差，或齿轮接触力的轴向分量造成的。附加的动态轴向力是由叶轮翘起、转子弯曲或轴不对中造成的。应该注意的是，电动机或发电机等电机不含止推轴承，分布于气隙的磁力使转子处于定子的中心位置。

除了抑制轴向力，推力轴承还必须使转子相对于静止的壳体保持在一个固定的轴向位置。从机器效率的角度来看，这是必要的。例如，在汽轮机中，级轮和喷嘴块之间的临界间隙是由推力轴承维持的。在离心压缩机中类似，叶轮和隔膜之间的轴向位置是由推力轴承总成维护的。应该认识到，大多数机器的轴向间隙相对较小，推力轴承需要保持轴向位置，防止旋转部件和静止部件发生灾难性接触。

在所有情况下，止推轴承总成必须满足这一要求，以保持轴向位置，以及在止推轴承内的轴向浮动。这两个基本要求要求对推力轴承总成进行两次调整。在许多机器中，固体垫片安装在推力鞋的后面，以确定这些关键轴向尺寸。这些垫片是精确地研磨到紧密的公差，他们通常被分割成两个180度的部分。通常，轴向位置垫片位于主动推力鞋的后面，研磨以建立转子的轴向位置。然后在被动的鞋后面的垫片，研磨以建立轴承内的总推力浮动。推力垫片的典型安装如图1和图2所示。还应该提到的是，在过程机械上也采用其他机械结构，然而，在几乎所有的应用中，必须有一个用于调整转子位置，必须有第二个调整用于推力浮动。

在轴颈轴承上，Z大轴表面速度通常限制在60-75米/秒，相比之下，更大直径的推力环边缘速度达到在135-150米/秒附近。这些较高的速度需要适当的润滑，以冷却与表面速度增加相关的较高温度。在大多数机器中，推力轴承由分段浮动垫组成，通常配合在垫之间有定向润滑（如Kingsbury式轴承）。静止止推轴瓦以圆形排列，在静止止推瓦与旋转止推环之间有一油膜。如图1所示，一台机器通常由一组主动推力瓦和一组被动推力瓦组成。在正常工作条件下，机器在主动止推瓦上运行。在过程中或机械故障时，转子可能会撞向被动的推力瓦。为了在这种过渡期间保护机器，被动推力轴承往往与主动推力轴承在机械结构和承载能力方面相同。

图1：卧式机器典型单止推环组件

图1所示代表了大多数离心压缩机、许多大型泵和小型透平中推力轴承的布置。这种结构包括一个可拆卸的止推环，该止推环安装在轴上，以干涉（收缩）和一个键配合，如果止推环损坏，可以用备用止推环更换。主动和被动止推瓦组件被卷进单个止推环两侧的壳体上，在瓦的后面安装了精密的研磨垫片，以确定转子相对于定子的正确轴向位置，并建立如图所示的推力浮动。对于油膜止推轴承，推力或轴向浮动通常在15Mils附近，油膜止推轴承上很少遇到小于10mils或大于20mils的推力浮动。

由于转子推力位置的关键特性，采用涡流探头系统通过探头直流间隙电压的变化来监测转子相对轴向位置，如图1所示，用轴向探头观察轴的端部。在轴承装配和安装期间，百分表也测量轴向定位，探头间隙读数的变化与百分表测量的轴向运动进行比较。为了在运行期间实现系统冗余，通常安装两个轴向涡流探头，并将两个探头的读数与百分表进行比较。几乎在所有情况下，所有三种读数（2个探头及1个百分表指示）必须在 ±1.0 Mil之内；虽然这可能看起来是一个严格的容差，但它几乎是正常浮动区的7%。因此，这是一种必须在静态条件下精确校准和设置的精密测量，如果做不正确，那么在机器运行时从涡流探头获得的信息将总是可疑的。

图2  卧式机器典型双止推环组件

通常用于大型蒸汽和燃气轮机的推力轴承配置如图2所示，在这种布置中，采用了双止推环，这些止推环通常与轴锻件是一体的，因此，如果这些止推环损坏了，转子或短轴可能不得不被废弃和更换。图2中轴颈轴承安装在推力瓦之间，固定壳体支撑着轴承?及安装在每组推力瓦后面的垫?。同样，一个或多个轴向涡流探头用于测量转子的止推位置。

由于推力轴承结构的不同，图2所示的轴向探头将显示，在正常推力载荷下，随着主动推力瓦垫厚度的减小间隙电压将增加。然而，如图1所示的推力轴承将显示轴?探头间隙电压的减小，因为在负载下主动瓦垫的厚度减小。根据止推轴承的结构，正常推力载荷的方向，和轴向涡流探头的位置 — 由于止推轴承磨损发生探头间隙电压可能增加或减少。这两种情况都可能发生，振动分析师必须有机械设置的完整文档，以便对在线监测的DC间隙信息有把握。大型卧式机械的止推轴承标称含有40至80Mils的巴氏合金，在大多数情况下，巴氏合金是牺牲元件。在止推失效时，机器应该在可用的巴氏合金基础上停机，并且不允许转子与机壳的其他部分接触。

（来源：普迪美状态监测）