漸開線內流道自潤滑結構的動壓氣浮軸承的製作方法
2023-05-04 01:43:51 1
專利名稱：漸開線內流道自潤滑結構的動壓氣浮軸承的製作方法
技術領域：
本發明涉及高速旋轉機械氣浮軸承的設計與製造技術。適用於轉子質量在IOkg以上，轉速在40000rpm以上的旋轉機械。
背景技術：
氣浮軸承是20世紀中期迅速發展起來的一項高新技術產品，它與常規油質潤滑軸承(滾動軸承或油質滑動軸承)相比，具有很多良好的特性，如高轉速、高精度、 低功耗、無汙染和壽命長、環境適應性強等優點。因此廣泛應用於國防、能源、工具機及醫療等行業，尤其是在高速迴轉機械和超精密儀器技術領域更有明顯的優越性。目前，動壓氣浮軸承潤滑的主要結構形式是軸流槽式，如圖1。軸流槽式動壓氣浮軸承是在軸頸表面加工成氣流槽道，並且動靜間隙成楔狀的相對移動表面沿移動方向間隙逐漸變小，利用氣體的粘性作用，在相對移動的楔形表面拖帶產生壓力使軸懸浮起來。這兩種氣浮軸承的優點是結構簡單，便於維護，在輕載小質量轉子的許多情況下得到廣泛應用。但這種結構仍然存在一些不足。一是在高速重載的情況下，存在啟停短時間內接觸面承載不夠而導致動靜部件碰摩損壞軸承的問題。二是傳統簡單的內槽道型線， 未採取任何型線優化措施，存在低轉速下承載不足而高轉速下氣動不穩定的問題。
發明內容
本發明的目的在於克服上述現有技術的缺點，提出一種新結構形式的動壓氣浮軸承如圖2，即漸開線內流道自潤滑結構的動壓氣浮軸承。這種軸承改變了傳統內槽道軸承在徑向軸承和推力面上的內槽道流道子午面不變性設計，改善了周向壓力分布，能夠有效的提高氣浮軸承承載的穩定性與可靠性，進一步拓寬了氣浮軸承應用的範圍。本發明的核心技術是在軸承徑向內表面和推力面開設漸開線增壓流道槽結構，流道槽沿著流線子午面，從外向內流道槽深度和寬度都逐漸收斂，如圖3。推力軸承的推力面與徑向軸承的軸向端面一致，也就是形成徑向-推力一體化的H型聯合軸承，推力面上採用漸開線槽道設計，沿著周向均勻分布，如圖4 ；這裡在氣浮軸承徑向內表面開設漸開線增壓流道槽，是利用軸頸旋轉帶動氣體增壓的效果，為轉子的浮起提供了動壓承載作用；針對氣浮軸承的應用條件，合理選擇耐磨、耐高溫性能的自潤滑材料作為氣浮軸承內表面材料，強化了動靜部件接觸表面摩擦的適應能力，有效地解決了軸頸氣流槽動靜部件短時間接觸， 軸承內表面相對高速運動的摩損問題；採用彈性複合材料等減振技術措施，也進一步提高了其浮軸承運行的穩定性。本發明的技術方案主要通過如下步驟實現1.軸承體材料的選擇，即根據氣浮軸承應用的溫度、壓力及工質等條件，合理選擇耐磨、耐高溫、高強度的自潤滑材料作為氣體軸承體材料；2.氣浮軸承的流體動壓結構設計，即根據氣浮軸承所承擔的轉子質量為10kg、轉子工作轉速為40000rpm以上，以及軸頸旋轉、渦動轉速與承擔載荷性質，合理確定漸開線增壓流道槽的型線，和軸承徑向內表面和推力面增壓流道槽的結構設計；3.軸承的加工與製造，即根據氣浮軸承的結構設計的工藝要求，選擇能夠滿足精度要求的設備進行製造、加工及裝配。
附圖是軸承結構示意圖。圖中1轉子軸頸、2軸承體、3增壓流道槽、4彈性圈。圖1是軸流槽式動壓氣浮軸承。圖2是漸開線流道自潤滑結構的動壓氣浮軸承。圖3是內槽道沿著流線子午面從外向內逐漸收斂的結構。圖4是採用漸開線槽道設計的推力面結構。
權利要求
1.漸開線內流道自潤滑結構的動壓氣浮軸承，其特徵在於(1)在徑向軸承內表面開設周向均勻分布的漸開線增壓流道槽結構；流道槽沿著流線子午面，從外向裡流道槽深度和寬度都逐漸收斂。(2)推力軸承的推力面與徑向軸承的軸向端面一致，也就是形成徑向-推力一體化的H 型聯合軸承。(3)推力面上也採用漸開線槽道設計，沿著周向均勻分布。
2.根據權利1所述的結構、方法及特徵進行的一體化產品的設計與製造。
3.根據權利1所述的結構與方法，其特徵在於軸承徑向內表面和推力面開設漸開線增壓流道槽結構設計。
4.氣動軸承的動壓結構設計，可以滿足轉子質量為IOkg以上，工作轉速為40000rpm以上旋轉機械的工作條件。
全文摘要
漸開線內流道自潤滑結構的動壓氣浮軸承是一種新結構形式的動壓氣浮軸承。這種軸承的結構特徵是在軸承內表面和推力面開設漸開線增壓流道槽結構；流道槽沿著流線子午面，從外向裡流道槽深度和寬度都逐漸收斂。軸承內表面選用耐磨、耐高溫、高強度的自潤滑材料。這種軸承不僅解決了啟停短時間內接觸面承載不夠而導致動靜部件碰摩損壞軸承的問題，而且克服了傳統動壓軸承低轉速下承載不足而高轉速下氣動不穩定的問題。能夠有效地提高氣浮軸承穩定性與可靠性，進一步拓寬了氣浮軸承應用的範圍。可以滿足轉子質量為10kg以上，工作轉速為40000rpm以上旋轉機械的工作條件。
文檔編號F16C32/06GK102261380SQ201010181250
公開日2011年11月30日 申請日期2010年5月25日 優先權日2010年5月25日
發明者於達仁, 嶽鳳山, 崔穎, 楊金福, 樓建偉, 陳策, 黃鍇 申請人:中國科學院工程熱物理研究所, 北京福潤宏達渦輪動力科技有限責任公司, 楊金福