一种大型发动机主轴环形注油装置

摘要

本申请属于发动机润滑系统技术领域，特别是涉及一种大型发动机主轴环形注油装置。目前的润滑方式会带来大量的油脂浪费，也会使发动机内部积聚油污，不利于发动机的长久使用。本申请提供一种环形注油装置，注油装置包括卡持单元、涂抹单元和滴油单元；卡持单元包括主油箱与夹持螺丝，主油箱通过夹持螺丝与发动机主轴相连；涂抹单元主要由金属片构成，包括N片尺寸固定的，厚度成梯度的金属圆环片；注油单元包括输油管和滴油嘴，配合不同尺寸轴和转速控制滴油速率。利用主轴的转动，在主轴杆正常旋转同时，利用陀螺进动及液体粘滞阻力带动金属片往复运动。达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。

权利要求

1.一种大型发动机主轴环形注油装置，其特征在于：包括卡持单元、涂抹单元和注油单元，所述卡持单元与所述注油单元相连接，所述卡持单元与主轴(1)相连接，所述涂抹单元设置于所述主轴(1)上；

所述卡持单元包括相互连接的支撑杆(2)和润滑油防滴溅部(3)，所述润滑油防滴溅部(3)与所述主轴(1)相连接；所述涂抹单元包括若干输油环片(4)，所述主轴(1)穿过所述输油环片(4)；所述注油单元包括输油管(5)，所述输油管(5)与所述润滑油防滴溅部(3)相接触，所述支撑杆(2)与所述输油管(5)相连接；所述输油环片(4)包括凹槽(7)。

2.如权利要求1所述的大型发动机主轴环形注油装置，其特征在于：还包括注油器成型外壳(6)，所述注油器成型外壳(6)设置于所述卡持单元外侧，所述输油环片(4)直径小于所述注油器成型外壳(6)直径，所述输油管(5)穿过所述注油器成型外壳(6)。

3.如权利要求2所述的大型发动机主轴环形注油装置，其特征在于：所述注油器成型外壳(6)与所述支撑杆(2)固定连接。

4.如权利要求1所述的大型发动机主轴环形注油装置，其特征在于：所述输油环片(4)为双层环片结构，所述输油环片(4)环内径为所述主轴(1)直径的2倍，所述输油环片(4)环外径为所述主轴(1)直径的3.5倍。

5.如权利要求4所述的大型发动机主轴环形注油装置，其特征在于：所述输油环片(4)厚度为0.5～1mm，所述凹槽(7)厚度为所述输油环片(4)厚度的1/2。

6.如权利要求4所述的大型发动机主轴环形注油装置，其特征在于：所述输油环片(4)内侧设置有橡胶环。

7.如权利要求1～6中任一项所述的大型发动机主轴环形注油装置，其特征在于：所述润滑油防滴溅部(3)与所述主轴(1)通过轴承连接。

8.如权利要求7所述的大型发动机主轴环形注油装置，其特征在于：所述润滑油防滴溅部(3)外部呈弧形结构。

9.如权利要求7所述的大型发动机主轴环形注油装置，其特征在于：所述支撑杆(2)与所述润滑油防滴溅部(3)螺纹连接。

10.如权利要求7所述的大型发动机主轴环形注油装置，其特征在于：所述润滑油防滴溅部(3)厚0.5cm～1cm。

说明书

一种大型发动机主轴环形注油装置

技术领域

[0001] 本申请属于发动机润滑系统技术领域，特别是涉及一种大型发动机主轴环形注油装置。

背景技术

[0002] 发动机(Engine；motor)是一种能够把其它形式的能转化为机械能的机器，包括如内燃机(汽油发动机等)、外燃机(斯特林发动机、蒸汽机等)、电动机等。如内燃机通常是把化学能转化为机械能。发动机既适用于动力发生装置，也可指包括动力装置的整个机器。

[0003] 大型发动机主轴环形注油装置是润滑系的主要部分之一。基本任务就是将润滑油不断地供给主轴的摩擦表面，减少发动机主轴的摩擦和磨损。注油装置虽然不参加发动机功能转换，却能保证发动机正常工作，使其具有较长的使用寿命。

[0004] 目前的发动机主轴的润滑装置主要是飞溅润滑和压力润滑两种方式。压力润滑是以一定的压力把润滑油供入摩擦表面的润滑方式。利用发动机工作时运动件溅泼起来的油滴或油雾润滑摩擦表面的润滑方式称飞溅润滑。现有的润滑方式会带来大量的油脂浪费，也会使发动机内部积聚油污，不利于发动机的长久使用。

发明内容

[0005] 1.要解决的技术问题

[0006] 基于目前的发动机主轴的润滑装置主要是飞溅润滑和压力润滑两种方式。压力润滑是以一定的压力把润滑油供入摩擦表面的润滑方式。利用发动机工作时运动件溅泼起来的油滴或油雾润滑摩擦表面的润滑方式称飞溅润滑。现有的润滑方式会带来大量的油脂浪费，也会使发动机内部积聚油污，不利于发动机的长久使用的问题，本申请提供了一种大型发动机主轴环形注油装置。

[0007] 2.技术方案

[0008] 为了达到上述的目的，本申请提供了一种大型发动机主轴环形注油装置，包括卡持单元、涂抹单元和注油单元，所述卡持单元与所述注油单元相连接，所述卡持单元与主轴相连接，所述涂抹单元设置于所述主轴上；

[0009] 所述卡持单元包括相互连接的支撑杆和润滑油防滴溅部，所述润滑油防滴溅部与所述主轴相连接；所述涂抹单元包括若干输油环片，所述主轴穿过所述输油环片；所述注油单元包括输油管，所述输油管与所述润滑油防滴溅部相接触，所述支撑杆与所述输油管相连接。

[0010] 本申请提供另一种实施方式：还包括注油器成型外壳，所述注油器成型外壳设置于所述卡持单元外侧，所述输油环片直径小于所述注油器成型外壳直径，所述输油管穿过所述注油器成型外壳。

[0011] 本申请提供另一种实施方式：所述注油器成型外壳与所述支撑杆固定连接。

[0012] 本申请提供另一种实施方式：所述输油环片为双层环片结构，所述输油环片环内径为所述主轴直径的2倍，所述输油环片环外径为所述主轴直径的3.5倍。

[0013] 本申请提供另一种实施方式：所述输油环片包括凹槽，所述输油环片厚度为0.5～1mm，所述凹槽厚度为所述输油环片厚度的1/2。

[0014] 本申请提供另一种实施方式：所述输油环片内侧设置有橡胶环。

[0015] 本申请提供另一种实施方式：所述润滑油防滴溅部与所述主轴通过轴承连接。

[0016] 本申请提供另一种实施方式：所述润滑油防滴溅部外部呈弧形结构。

[0017] 本申请提供另一种实施方式：所述支撑杆与所述润滑油防滴溅部螺纹连接。

[0018] 本申请提供另一种实施方式：所述润滑油防滴溅部厚0.5cm～1cm。

[0019] 3.有益效果

[0020] 与现有技术相比，本申请提供的大型发动机主轴环形注油装置的有益效果在于：

[0021] 本申请提供的大型发动机主轴环形注油装置，采用液体粘滞力和刚体进动原理制作利用发动机主轴的转动使得环形润滑片可以在主轴上进行往复运动，从而可以使主轴得到有效润滑。

[0022] 本申请提供的大型发动机主轴环形注油装置，包括卡持单元、涂抹单元和注油单元；卡持单元包括主油箱与夹持螺丝，主油箱通过夹持螺丝与发动机主轴端口相连；涂抹单元主要由金属片构成，包括N片尺寸固定的，厚度成梯度的金属圆环片；注油单元包括输油管和滴油嘴，配合不同尺寸轴和转速控制滴油速率。

[0023] 本申请提供的大型发动机主轴环形注油装置，利用主轴的转动，在主轴杆正常旋转同时，利用陀螺进动及液体粘滞阻力带动金属片往复运动。实现了在发动机工作时连续不断地把数量足够的洁净润滑油(或称机油)输送到全部传动件的摩擦表面，可以在摩擦表面之间形成均匀油膜，实现液体摩擦，从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻部件磨损，达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。

附图说明

[0024] 图1是本申请的大型发动机主轴环形注油装置结构示意图；

[0025] 图2是本申请的大型发动机主轴环形注油装置局部放大示意图；

[0026] 图3是本申请的输油环片结构示意图；

[0027] 图中：1-主轴、2-支撑杆、3-润滑油防滴溅部、4-输油环片、5-输油管、6-注油器成型外壳、7-凹槽。

具体实施方式

[0028] 在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。

[0029] 进动，物体以角速度ω绕其对称轴(自旋轴)S高速旋转，其转动惯量为I，角动量为L。物体会在绕对称轴旋转的同时，其对称轴还以一定的角速度绕过支点O的铅直轴(z轴)旋转，这样的运动称为进动，这种现象又称为回转效应。

[0030] 动力粘度(dynamic viscosity)，也被称为动态粘度、绝对粘度或简单粘度，定义为应力与应变速率之比，其数值上等于面积为1m2相距1m的两平板，以1m/s的速度作相对运动时，因之间存在的流体互相作用所产生的内摩擦力。单位为N·s/m2(牛顿秒每米方)，即Pa·s(帕秒)，其量纲为M/(L·T)。表征液体粘性的内摩擦系数，用μ表示。常见液体的粘度随温度升高而减小，常见气体的粘度随温度升高而增大。

[0031] 在工作过程中会发生如下过程：

[0032] 过程1(平衡态1)：电机未转动时，受力只在z轴上，即有z轴正向的支持力FN，z轴负向的重力G互相平衡，即：

[0033] FN＝G  (1)

[0034] 过程2：电机刚转动时，环将获得沿x轴正向的加速度ax，使接触点发生微小位移[0035] 过程3：当忽略微扰时，重力与环与杆的接触点存在以力矩作用，有[0036] M＝(-r)×mg  (2)

[0037] 而且FN与z轴产生夹角，其分力可以平衡一部分摩擦力，即有平衡时：

[0038]

[0039] 即由于力矩作用，接触点发生微小震荡，环不断加速，空气阻力增大，油层粘滞力逐渐增加，产生阻力fd，即产生阻力矩Md＝fd×r；并且最终有M＝Md，环不再加速旋转，而是与杆保持有一个恒定的转速差。

[0040] 可知在低转速下，这一差值主要与润滑油的粘性有关，而在较高转速的情况下，空气阻力的影响也将体现出来。

[0041] 过程4(平衡态2)：当环与杆保持有一个恒定的转速差时，有合力及合力矩均为0环达到第二种平衡态，即转动时的平衡态。此时环具有稳定的角动量L0＝J0ω；此时有：

[0042] f＝μ0FN＝μ0G  (4)

[0043] 其中μ0为润滑摩擦在该状态下的经验摩擦系数，是润滑油润滑作用及粘滞作用的综合体现。

[0044] 有：

[0045] fda＝f＝μ0G  (5)

[0046] 扰4：环发生沿y方向左右移动后，与支持壁发生碰撞，进而改变环的倾斜状态。

[0047] X轴方向的倾斜α；(α为r在xoz平面内的分量与z轴正向的夹角)[0048] y方向的倾斜β；(β为环面与过接触点平行于xoy的平面的交线与x轴负向的夹角；即fxoy方向与x轴负向的夹角)

[0049] z方向的倾斜γ；(γ为r在yoz平面内的分量与z轴正向的夹角)同过程3、4中分析，有受力平衡时仅存在重力矩(2)：

[0050] M＝(-r)×mg  (6)

[0051] 重力矩影响刚体的扭转，即接触点在α＝0处左右震荡，有：

[0052]

[0053] 即当α＜5°时，sinα＝α，⑧可写作：

[0054]

[0055] 而有这一震动将产生x轴方向的角动量Lx，即使总角动量L0偏离y轴，产生进动，从而环发生在水平方向的扰动，在dt时间内具有倾角dβ，且有：

[0056]

[0057] 即Lx的周期变化造成角β的周期性变化，从而造成y轴方向加速度的周期性变化。但同样进动作用使环发生摆动的周期被拉长，环将不断朝一个方向倾斜，直到最大 而油层存在一液体内摩擦力：

[0058]

[0059] 其中η为流体动力粘度系数，A为环与油层的接触面面积， 表示液体的速度梯度。

[0060] 因此输油环会在高速旋转的轴上发生往复运动。

[0061] 参见图1～2，本申请提供一种大型发动机主轴环形注油装置，包括卡持单元、涂抹单元和注油单元，所述卡持单元与所述注油单元相连接，所述卡持单元与主轴1相连接，所述涂抹单元设置于所述主轴1上；

[0062] 所述卡持单元包括相互连接的支撑杆2和润滑油防滴溅部3，所述润滑油防滴溅部3与所述主轴1相连接；所述涂抹单元包括若干输油环片4，所述主轴1穿过所述输油环片4；
所述注油单元包括输油管5，所述输油管5与所述润滑油防滴溅部3相接触，所述支撑杆2与所述输油管5相连接。

[0063] 所述卡持单元设置于发动机主轴1连接处，所述涂抹单元与轴杆充分润滑在轴上做周期性往返运动，所述注油单元位于所述卡持单元上方，用于润滑油脂的注入；所述润滑油防滴溅部3上设置有连接螺丝孔与所述支撑杆2相连；输油环片4为2片或者2片以上。支撑杆2用于固定所述润滑油防滴溅部3，同时阻止输油环片4的继续移动。该输油管5固定在该润滑油防滴溅部3上方0.5～1cm处，为润滑油的进入口。

[0064] 进一步地，还包括注油器成型外壳6，所述注油器成型外壳6设置于所述卡持单元外侧，所述输油环片4直径小于所述注油器成型外壳6直径，所述输油管5穿过所述注油器成型外壳6。注油器成型外壳6(包括后板)，即为一组件可通过螺丝组装或焊接等方式实现与现有发动机的有效结合。

[0065] 进一步地，所述注油器成型外壳6与所述支撑杆2固定连接。

[0066] 这里的固定连接可以是焊接或者其他固定方式。该支撑杆2的主要作用是固定部件的位置，即固定润滑油防滴溅部3，输油管道以及注油器成型外壳6和发动机整体的位置。

[0067] 支撑杆分别与润滑油防滴溅部3、输油管道、注油器成型外壳6和发动机之间焊接或螺纹连接，提供刚性固定作用。明显润滑油防滴溅部3不能随主轴转动，轴承连接却无法避免摩擦力的存在，因此支撑杆连接该润滑油防滴溅部3，保证该润滑油防滴溅部3的静止，同时连接注油器成型外壳6，保证成型外壳不会因为震动、翻转而掉落，同时连接输油管，保证输油管5与该润滑油防滴溅部3的相对静止，确保润滑油能注入该润滑油防滴溅部3表面。

[0068] 支撑杆2另一端固定在发动机外壳上，为安装时的固定器件(把他装在发动机上的时候肯定不能套上去就可以了，总要有个支撑杆2固定一下位置，可以焊接，也能由螺丝固定，根据发动机型号可以定制不同的杆长与之匹配)，同时预留了输油管5的外接口，保证能够在发动机外部添加润滑油。

[0069] 进一步地，所述输油环片4为双层环片结构，所述输油环片4环内径为所述主轴1直径的2倍，所述输油环片4环外径为所述主轴1直径的3.5倍。

[0070] 双层结构方式粘连并减少油滴飞溅，即环取主轴直径2.5倍到2倍区段内。

[0071] 进一步地，所述输油环片4包括凹槽7，所述输油环片4厚度为0.5～1mm，所述凹槽7厚度为所述输油环片4厚度的1/2。

[0072] 参见图3，该输油环片4由两个如图所示的部件焊接组成，焊接时双层环片结构的输油环片4左右两片的凹槽7部分对齐即可。

[0073] 凹槽7数量可以改变，但必须为对称分布，以保证输油环片4整体的质量均匀，才能正常工作。

[0074] 严格要求输油环片4的内径为发动机主轴1直径的2倍。

[0075] 凹槽7的缝隙不宜过大(保证在1mm以下)，以保证润滑油脂的毛细作用，能够起到输油存油的目的。

[0076] 进一步地，所述输油环片4内侧设置有橡胶环。

[0077] 输油环片4内部利用硬质橡胶材料聚氨酯(PU)内衬保护(留有缝隙，以保证毛细作用正常发生)，避免金属的直接碰撞造成磨损与噪声。

[0078] 进一步地，所述润滑油防滴溅部3与所述主轴1通过轴承连接。

[0079] 润滑油防滴溅部3的作用是防止润滑油直接滴落到高速转动的主轴1上，而由于旋转离心力飞溅，造成大量损耗而设计的。润滑油防滴溅部3与主轴1应该由一轴承连接或小间隔非接触式连接，即润滑油防滴溅部3本身不随主轴1旋转，才能防止油滴滴落时直接受到离心力的作用。其材质为金属(钢)，表面光滑，油滴在其表面由于表面张力成膜或聚滴，缓缓滑落到主轴上，有效防止飞溅。

[0080] 真正的润滑装置为输油环片4。

[0081] 进一步地，所述润滑油防滴溅部3外部呈弧形结构。

[0082] 进一步地，所述支撑杆2与所述润滑油防滴溅部3螺纹连接。

[0083] 进一步地，所述润滑油防滴溅部3厚0.5cm～1cm。

[0084] 本申请提供的一种大型发动机主轴环形注油装置，作为一附加零件安装在发动机尾端，同时在发动机转子的不同分部之间安装输油环片4，较长部分(≥10cm)可安装多个输油环片4以保证润滑效果。安装完成后，通过任意匹配橡胶软管连接输油管5上端注油，油滴滴落在该润滑油防滴溅部3上，由于重力作用，油滴首先在该润滑油防滴溅部3上润开而后缓慢滑落，因为油脂本身的粘滞性较大，当其与发动机主轴1接触时已形成油膜，有效防止了油滴的飞溅。而后通过左右往复移动的输油环片4将油在整个发动机内部涂匀。

[0085] 本申请是一种发动机的内置固件，是直接安装在大型发动机主轴上的润滑油防滴溅部3，输油环片4会根据物理进动的规律随着电机运行自行左右移动，输油环片4可以储油，能够实现润滑油的运输。如需要支撑器件的话，仅需要一金属杆固定输油管5和防止油滴飞溅的防护网即可。

[0086] 实现了在发动机工作时连续不断地把数量足够的洁净润滑油(或称机油)输送到全部传动件的摩擦表面，可以在摩擦表面之间形成均匀油膜，实现液体摩擦，从而减小摩擦阻力、降低功率消耗、减轻部件磨损，达到提高发动机工作可靠性和耐久性的目的。

[0087] 尽管在上文中参考特定的实施例对本申请进行了描述，但是所属领域技术人员应当理解，在本申请公开的原理和范围内，可以针对本申请公开的配置和细节做出许多修改。本申请的保护范围由所附的权利要求来确定，并且权利要求意在涵盖权利要求中技术特征的等同物文字意义或范围所包含的全部修改。