一種高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣浮球軸承的製作方法

2023-05-03 00:25:31

專利名稱：一種高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣浮球軸承的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及靜壓氣體球軸承技術領域，為一種高壓大包角跑合型多孔 變截面閉式氣浮球軸承，適用於需重載、高剛度的精密重型機械、測量設備、 大型空間結構的地面氣浮仿真設備等。
背景技術：
傳統結構的氣體軸承存在兩個主要的缺點 一是供氣壓力低，承載力小， 剛度低；二是穩定性差，隨著供氣壓力的提高，軸承的動態特性隨之惡化，氣 膜呈現負的動態阻尼，導致其失穩。這兩方面的缺陷使得傳統結構的氣體軸承 只能用於輕載精密支承，然而隨著現代尖端技術的發展，特別是航天工業中對 大型衛星進行整星級的全物理仿真試驗，其主要部件就是提供低摩擦環境能夠 承受重載的氣體球軸承，如果採用傳統的低壓小包角供氣軸承，則球體直徑就 需很大，這就增加了製造成本和難度。並且當軸承在亞音速工作時，隨供氣壓 力的提高，承載能力隨之提高；當供氣壓力進一步提高，氣隙內出現超音速流 動和負壓區，這時軸承的承載能力將大幅下降，甚至可能出現負的承載能力。 因此，氣體軸承設計者常以軸承間隙內不出現超音速流動為氣體軸承工作參數 的設計原則，即氣體軸承一定要工作於亞音速，在這樣的指導思想下，傳統結 構的氣體軸承供氣壓力都較低， 一般不大於6X105N/m2，極大的限制了它在重載 領域的應用。 發明內容
本實用新型的目的在於提供一種高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣浮球 軸承，克服傳統氣體軸承受供氣壓力的限制，通過供氣寒流道形狀的優化設計， 減緩速度過快帶來的壓力損失，維持軸承承載區內的高壓。這種新結構的氣體
軸承，沒有供氣壓力的限制，承載能力可以隨供氣壓力的提高成比例的提高。
本實用新型的技術方案是， 一種高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣浮球
軸承，由球頭l、球窩2、供氣塞5、定位套6、固定塞7組成，在球窩2上設 有單排或多排進氣孔道9、排氣均壓槽3、排氣孔4和排氣孔8，供氣塞5、定 位套6和固定塞7裝配在進氣孔道9中，氣體經由其構成的流道進入軸承氣膜 間隙，並提供支承力，與球頭1上作用的外載荷相平衡，供氣塞5由漸擴混合 腔和進氣小孔10構成，球頭1和球窩2承載面的包角在120。 170。之間。所述 的漸擴混合腔為曲面漸擴混合腔11或錐面漸擴混合腔12。進氣孔道9直徑為 4 15mm，排氣孔4和排氣孔8的直徑為0. 5 2mm。球頭1和球窩2承載面的包角 在140。 160。的情況下工效較好。進氣孔道9為1 4排。排氣孔4和排氣孔8 的數量分別為3 20個。
本實用新型採用大包角閉式軸承的結構形式，在球窩上加工單排或多排供氣 孔道，沿供氣孔道裝配具有錐形或曲面形狀漸擴進氣的供氣塞，並且在軸承球 窩工作表面合理分布著排氣槽和排氣孔，減緩了高壓下供氣孔道與氣膜過渡處 壓力突降帶來的不利影響，保持軸承承載區內較高的平均壓力，達到提高軸承 承載能力和穩定性的目的。
本實用新型的有益效果是(1)由於釆用大包角閉式結構，承載面積增大， 從而極大的提高承載力。(2)供氣塞可方便拆卸，同時其流道結構和尺寸的改 變可擴大軸承的適用範圍。(3)在高壓和大氣膜工作條件下，供氣孔道與氣膜 過渡處壓力突降現象得到明顯改善，軸承承載區內保持較高平均壓力，承載能 力遠大於傳統靜壓氣浮球軸承，提高約30 50%，並且承載能力可以隨供氣壓力 的提高而提高.(4)排氣槽和排氣孔的設置增加了軸承的穩定性。以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。


圖1是高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣浮球軸承組件示意圖。
圖2是球窩2工作面示意圖。
圖3是具有曲面漸擴進氣的供氣塞的示意圖。
圖4是具有錐面漸擴進氣的供氣塞示的示意圖。
圖中，1、球頭，2、球窩，3、排氣均壓槽，4、排氣孔，5、供氣塞，6、 定位套，7、固定塞，8、排氣孔，9、進氣孔道，10、進氣小孔，11、曲面漸擴 混合腔，12、錐面漸擴混合腔。
具體實施方式
如
圖1 4所示，在球窩上開有單排或多排供氣孔道9，其中裝配有供氣塞5， 定位套6，固定塞7，它們提供了工作介質流經的通道。同時，球窩表面還加工 了排氣均壓槽3、排氣孔4和排氣孔8。壓力為0.3 1.5MPa的氣體經由球窩進 氣通道9中裝配的供氣塞5，定位套6和固定塞7構成的流道進入軸承氣膜間隙， 並提供支承力，與球頭上作用的外載荷相平衡。由於供氣塞5上加工有曲面漸 擴混合腔11和錐面漸擴混合腔12，在高壓和大氣膜工作條件下，曲面漸擴混合 腔11和錐面漸擴混合腔12的設置和優化設計使供氣孔10出口與氣膜間隙過渡 處壓力突降現象得到明顯改善，軸承承載能力明顯提高。
軸承工作過程中，間隙中的氣體從三處排出其一，與傳統氣浮球軸承一 樣，從上部軸承間隙與外界環境大氣相接處流出；其二，氣體從球窩上部均壓 槽3的排氣孔4流出，其三，從球窩底部的排氣孔8流出。排氣均壓槽和排氣
小孔的設置提高了軸承的穩定性。
權利要求1、一種高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣浮球軸承，其特徵在於，由球頭(1)、球窩(2)、供氣塞(5)、定位套(6)、固定塞(7)組成，在球窩(2)上設有單排或多排進氣孔道(9)、排氣均壓槽(3)、排氣孔(4)和排氣孔(8)，供氣塞(5)、定位套(6)和固定塞(7)裝配在進氣孔道(9)中，供氣塞(5)由漸擴混合腔和進氣小孔(10)構成，球頭(1)和球窩(2)承載面的包角在120°～170°之間。
2、 根據權利要求1所述的一種高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣浮球 軸承，其特徵在於，所述的漸擴混合腔為曲面漸擴混合腔(11)。
3、 根據權利要求1所述的一種高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣浮球 軸承，其特徵在於，所述的漸擴混合腔為錐面漸擴混合腔(12)。
4、 根據權利要求1所述的一種高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣浮球 軸承，其特徵在於，所述的進氣孔道(9)直徑為4 15mm，排氣孔(4)和排氣 孔(8)的直徑為0.5 2ram。
5、 根據權利要求1所述的一種高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣浮球 軸承，其特徵在於，所述的球頭(1)和球窩(2)承載面的包角在140° 160° 之間。
6、 根據權利要求1或4所述的一種高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣 浮球軸承，其特徵在於，所述的進氣孔道(9)為1 4排。
7、 根據權利要求1或4所述的一種高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣浮球軸承，其特徵在於，所述的排氣孔(4)和排氣孔(8)的數量分別為3 20 水
專利摘要本實用新型涉及高壓大包角跑合型多孔變截面閉式氣浮球軸承，由球頭、球窩、供氣塞、定位套、固定塞組成，在球窩上設有單排或多排進氣孔道、排氣均壓槽、排氣孔和排氣孔，供氣塞、定位套和固定塞裝配在進氣孔道中，氣體經由其構成的流道進入軸承氣膜間隙，並提供支承力，與球頭上作用的外載荷相平衡，供氣塞由曲面漸擴混合腔或錐面漸擴混合腔和進氣小孔構成。本實用新型的有益效果是承載面積增大，極大的提高承載力。供氣塞可方便拆卸，在高壓和大氣膜工作條件下，供氣孔道與氣膜過渡處壓力突降現象得到明顯改善，承載能力遠大於傳統靜壓氣浮球軸承，適用於需重載、精密重型機械、測量設備、大型空間結構的地面氣浮仿真設備等。
文檔編號F16C32/06GK201013753SQ20072001077
公開日2008年1月30日 申請日期2007年3月3日 優先權日2007年3月3日
發明者昂 孫, 王祖溫, 馬文琦 申請人:大連海事大學