動壓氣體徑向陶瓷軸承的製作方法
2023-06-06 07:29:46 1
專利名稱：動壓氣體徑向陶瓷軸承的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種能支持高速迴轉軸的高剛性動壓氣體徑向陶瓷軸承。
背景技術：
軸承可分為滾動軸承(使用滾珠或滾子)、無油軸承(使用潤滑性材料來摩擦而動作)、滑動軸承(使用油)、氣體軸承以及磁性軸承(利用磁力作無接觸動作)。滑動軸承又分為液體動壓軸承和液體靜壓軸承，其中液體動壓軸承是籍由相對滑動運動產生油壓來支持軸的；液體靜壓軸承是透過軸承外部提供的高壓油來支持軸的。氣體軸承除了使用氣體代替油以外，其他動作原理與滑動軸承相同。靜壓氣體軸承是從外部提供加壓氣體的；而動壓氣體軸承是相對滑動運動來產生壓力的。動壓氣體軸承是以氣體作為潤滑劑，在軸與軸承之間構成氣膜，是移動面與靜止面不直接接觸的軸承形式，而有無汙染、摩擦損失低、適應溫度範圍廣、運轉平穩、使用時間長、工作轉速高等諸多優點。由於摩擦損失少，也不需要使用液體潤滑油，因此在高速迴轉應用領域上被廣泛使用，尤其是通常被使用在很難用滾動軸承支持的超高速應用領域以及不易使用液體潤滑油處。動壓氣體軸承按承受載荷的方向不同，又分為動壓氣體徑向軸承、動壓氣體推力軸承和動壓氣體徑向推力組合軸承。動壓氣體徑向軸承是由相對移動的兩個工作面形成楔形空間，當它們相對移動， 氣體因其自身的粘性作用被帶動，並被壓縮到楔形間隙內，由此產生動壓力而支承載荷。不同結構形式的氣體動壓徑向軸承由於結構上的差異，其工作過程略有不同。目前較為常見的幾種動壓氣體徑向軸承結構形式有可傾瓦式、槽式和箔片式。可傾瓦式徑向動壓氣體軸承是一種性能優良的動壓氣體軸承，具有自調性能，能在更小的氣膜間隙範圍內安全工作，對熱變形、彈性變形等不敏感，且加工精度易得到保證，還對載荷的變化具有「自動跟蹤」的突出優點。由於其穩定性好，承載能力高，目前國內外主要應用於大型高速旋轉機械和透平機械。但其軸瓦結構比較複雜，安裝工藝複雜，較一般徑向軸承要求高，從而限制了其應用。箔片式徑向氣體軸承雖然具有彈性支承、穩定性好等性能，但由於箔片軸承一般採用的是金屬箔片，其材料製造技術和加工工藝技術上還存在一些難題，所以箔片軸承的應用還受到限制。可傾瓦和箔片式動壓氣體徑向軸承雖然穩定性很好，但是，加工工藝比較複雜，目前實際應用尚有一定困難。槽式軸承具有較好的穩定性，即使在空載下也有一定的穩定性，況且，在高速下， 其靜態承載能力較其它形式的軸承大，目前多用於小型高速旋轉機械上，如在陀螺儀和磁鼓之類的精密機械中作為軸承
實用新型內容
[0010]本實用新型的目的是提供一種能支持高速迴轉軸的高剛性、並且性能可靠、壽命長久以及重量輕巧和製造成本低等優異性能，並可以實施產業化的自密封動壓氣體徑向陶瓷軸承。它不但可解決現有可傾瓦式徑向動壓氣體軸承在軸瓦結構和安裝工藝上，由於過於的複雜難題所導致的如高成本、低效益等產業化難實現的系列問題，同時也解決了動壓氣體彈性箔片軸承在材料製備技術和加工工藝技術上，由於過多的技術難題所導致的如高成本、性能達不到設計要求等產業化難實現的系列問題。為了實現上述目的，本實用新型首先在材料是選用了抗耐磨、耐高溫等物理性能優異、造價低的碳化物陶瓷基複合材料作為軸承的原材料。碳化物陶瓷基複合材料是一種具有低成本、方便實用、重量輕、優異抗磨擦磨損、耐高溫等性能的陶瓷材料，其不但可以應用在新型航天航空發動機，也可以大量應用於飛機、巡航飛彈、對空飛彈和洲際飛彈等軍事領域，還可以應用於支持高速迴轉軸上的軸承，如高速電機軸承。本實用新型的目的通過採取以下技術方案予以實現一種動壓氣體徑向陶瓷軸承，其特徵在於，包括陶瓷軸承外套和陶瓷軸承內套，所述的陶瓷軸承內套位於陶瓷軸承外套中，所述的陶瓷軸承外套的外圓具有均勻分布的凹槽和均勻分布的凹孔，所述的陶瓷軸承內套的外圓和兩端具有規則形狀的槽式花紋、內圓具有均勻分布的凹槽。所述的陶瓷軸承外套和陶瓷軸承內套均使用碳化物陶瓷基複合材料製備而成。所述的陶瓷軸承外套的外圓具有三條均勻分布的凹槽和三個均勻分布的凹孔，所述的凹孔間隔設置在凹槽之間。所述的陶瓷軸承內套的內圓三條具有均勻分布的凹槽。所述的陶瓷軸承內套與陶瓷軸承外套的配合間隙為0. 001 0. 008mm。本實用新型具有以下有益效果(1)本實用新型由於選用了碳化物陶瓷基複合材料作為軸承的製造材料，通過材料自身所具有的自潤滑、抗耐磨、耐高溫等優異物理性能的特點，所以本實用新型的動壓氣體徑向陶瓷軸承具有結構簡單、安裝方便、經濟成本低廉、實用性強、產業化實施容易等特點ο(2)本實用新型由於在陶瓷軸承內套的外圓和兩端都加工有規則形狀的槽式花紋，所以在高速迴轉軸的帶動下，連續產生的動壓氣體能夠較好地保持在陶瓷軸承外套內圓與陶瓷軸承內套外圓的配合間隙中，並形成支承高速運轉軸軸承功能所需的氣膜，從而實現具有一定的穩定性和載荷能力。
圖1是本實用新型實施例的主視圖，圖2是本實用新型實施例的側視圖，圖3是圖2的A-A剖面圖。
具體實施方式
如圖1-3所示，本實用新型實施例之動壓氣體徑向陶瓷軸承，包括陶瓷軸承外套1 和陶瓷軸承內套2，陶瓷軸承內套2裝配在陶瓷軸承外套1中，陶瓷軸承內套2的外圓設有規則形狀(如葉輪狀)的槽式花紋，該規則形狀的槽式花紋使陶瓷軸承外套1和陶瓷軸承內套2之間形成楔形空間，當陶瓷軸承內套2相對陶瓷軸承外套1轉動時，氣體因其自身的粘性作用被帶動，並被壓縮到楔形間隙內，由此產生動壓力而支承陶瓷軸承內套2轉動。陶瓷軸承外套2的外圓具有三條均勻分布的凹槽3和三個均勻分布的凹孔4，三個均勻分布的凹孔4間隔設置在三條均勻分布的凹槽3之間，陶瓷軸承內套2的內圓具有三條均勻分布的凹槽5。這樣動壓氣體徑向陶瓷軸承的陶瓷軸承外套1和陶瓷軸承內套2 可分別通過鍵連接與軸承座和迴轉軸固定安裝，同時可維持動壓氣體徑向陶瓷軸承的動平衡和靜平衡，使得動壓氣體徑向陶瓷軸承運轉更加平穩。陶瓷軸承外套1和陶瓷軸承內套 2均使用碳化物陶瓷基複合材料製備而成。陶瓷軸承內套2與陶瓷軸承外套1的配合間隙為 0. 001 0. 008mm。本實用新型動壓氣體徑向陶瓷軸承通過陶瓷軸承內套2固定安裝在高速迴轉軸上，在高速迴轉軸的帶動下，連續產生的動壓氣體能夠較好地保持在陶瓷軸承外套1內圓與陶瓷軸承內套2外圓的配合間隙中，並形成支承高速運轉軸軸承功能所需的氣膜，氣膜即作為動壓氣體徑向軸承潤滑劑，使軸承在氣浮的狀態下高速穩定的運轉。
權利要求1.一種動壓氣體徑向陶瓷軸承，其特徵在於，包括陶瓷軸承外套(1)和陶瓷軸承內套 (2)，所述的陶瓷軸承內套(2)位於陶瓷軸承外套(1)中，所述的陶瓷軸承外套(1)的外圓具有均勻分布的凹槽(3)和均勻分布的凹孔(4)，所述的陶瓷軸承內套(2)的外圓和兩端具有規則形狀的槽式花紋、內圓具有均勻分布的凹槽(5)。
2.根據權利要求1所述的動壓氣體徑向陶瓷軸承，其特徵在於，所述的陶瓷軸承外套 (1)和陶瓷軸承內套(2)均使用碳化物陶瓷基複合材料製備而成。
3.根據權利要求2所述的動壓氣體徑向陶瓷軸承，其特徵在於，所述的陶瓷軸承外套(1)的外圓具有三條均勻分布的凹槽(3)和三個均勻分布的凹孔(4)，所述的凹孔(4)間隔設置在凹槽⑶之間。
4.根據權利要求2所述的動壓氣體徑向陶瓷軸承，其特徵在於，所述的陶瓷軸承內套(2)的內圓三條具有均勻分布的凹槽(5)。
5.根據權利要求1-4任一項所述的動壓氣體徑向陶瓷軸承，其特徵在於，所述的陶瓷軸承內套(2)與陶瓷軸承外套(1)的配合間隙為0. 001 0. 008mm。
專利摘要本實用新型公開了一種動壓氣體徑向陶瓷軸承，包括陶瓷軸承外套和陶瓷軸承內套，所述的陶瓷軸承內套位於陶瓷軸承外套中，所述的陶瓷軸承外套的外圓具有均勻分布的凹槽和均勻分布的凹孔，所述的陶瓷軸承內套的外圓和兩端具有規則形狀的槽式花紋、內圓具有均勻分布的凹槽。本實用新型由於選用了碳化物陶瓷基複合材料作為軸承的製造材料，具有結構簡單、安裝方便、經濟成本低廉、實用性強、產業化實施容易等特點；本實用新型由於在陶瓷軸承內套的外圓和兩端都加工有規則形狀的槽式花紋，所以在高速迴轉軸的帶動下，連續產生的動壓氣體能夠較好地保持在陶瓷軸承外套內圓與陶瓷軸承內套外圓的配合間隙中，並形成支承高速運轉軸軸承功能所需的氣膜，從而實現具有一定的穩定性和載荷能力。
文檔編號F16C33/04GK202140419SQ20112020531
公開日2012年2月8日 申請日期2011年6月17日 優先權日2011年5月27日
發明者羅立峰 申請人:羅立峰