外壓環向斜縫供氣氣體軸承的製作方法
2023-05-30 09:06:01 1
專利名稱：外壓環向斜縫供氣氣體軸承的製作方法
技術領域：
外壓環向斜縫供氣氣體軸承。本實用新型屬氣體軸承領域。本實用新型用於高速旋轉機械，如透平膨脹機、渦輪增壓器等。
常規的外壓小孔和狹縫供氣氣體軸承都是徑向供氣。在高速旋轉機械中，當轉子工作轉速達到同步渦動臨界轉速一倍時，會出現一種叫做半速渦動的自激渦動。它會使轉子和軸承相碰而失去穩定。A.Tondl曾提出一種切向供氣小孔的外壓氣體軸承。見Gas Bear－ing SymPosium on Design Methods and APPlications1967。供氣方向和轉子轉動方向相反，從而能抑制和推遲自激渦動，使轉子在較高的轉速穩定運轉。陳純正曾研製了多排切向小孔供氣外壓氣體軸承，見西安交通大學「科學技術報告」82－198、1982、6。並將該軸承用於150米3／時制氧機的透平膨脹機。
本發明作用原理同以上軸承類似，也是產生和轉子轉動方向相反的供氣來抑制轉子的自激渦動。所不同的是軸承供氣是通過環向斜縫來實現的。
在外壓氣體軸承領域已採用抑制自激渦動，提高高速穩定性的方法還有1、軸承用彈性支承。其中有軸承上加O形橡膠圈的橡皮加穩軸承。見J.W.Powell，C.TemPest「A Study of High SPeed Machines with Rubber Stabilized AirBearings」ASME.E 1966。另有將軸承支承於另一外壓軸承氣膜上的雙氣膜軸承。見Haruo Mori「A Stabilizing Method of the Externally Pressurized Gas Bearings」4th Biannuel Gas Bearing Symposium。1969。2、在軸承內表面加穩定腔的Sixsmith軸承。見H.Sixsmith「The Theory and Design of a Gas－Lubricated Bearing of High Stablity」First International SymPosium on Gas－Lubricated Bearing。1959。
經專利文獻檢索，沒有發現和本發明相同的專利。附檢索文獻一份。
本發明的目的在於提供一種加工方便、耗氣量小並具有高速穩定性的外壓氣體軸承。
本發明的內容將結合附圖來說明。
圖1是單排供氣環向斜縫軸承結構圖。
圖2是雙排供氣環向斜縫軸承結構圖。
圖3是供氣縫圖。
如
圖1所示，該軸承由上軸承〔1〕，中軸承〔2〕，下軸承〔4〕組成。三部分通過過渡配合裝配為一整體，保證軸承孔同心。上、下軸承和中軸承之間垂直於軸承孔中心線的壓合面上加工有供氣縫〔6〕。壓合面經過仔細加工、研磨，使沒有縫的部分能很好氣密。壓力氣體通過供氣孔〔5〕進入供氣縫，由於斜縫的導向，通過斜縫進入軸承間隙的氣體形成同軸轉向相反的附加切向環流。該環流能有效地抑制和推遲自激渦動，從而使軸能在極高的轉速穩定運行。流入間隙的氣體從軸承兩端排出。同斜(切向)小孔供氣軸承相比，環向斜縫軸承進入軸承間隙的氣流沒有擴散效應，能更有效地在整個間隙形成切向環流。所以說它比較省氣。環向斜縫軸承在長徑比較小時，優越性大。一般長徑比為0.5－1。
雙排環向斜縫供氣軸承(附圖2)和單排縫軸承相比，它有較高的承載能力，同時軸承耗氣量也大一些。雙排環向斜縫軸承由上軸承〔1〕、中間體〔3〕、中軸承〔2〕、下軸承〔4〕組成。供氣縫可以加工在中間體上，也可以加工在上、中、下軸承上。
供氣縫(附圖3)是在軸承壓合面上加工(可以機械加工，如銑削；也可用腐蝕等其他方法)。縫的高度(深度)為0.01～0.07毫米。環向供氣斜縫在軸承園周方向上總是向同一方向傾斜。供氣縫形狀如同透平膨脹機的噴嘴。供氣縫出口角α(供氣縫型線和軸承表面切線的夾角)(附圖3)的範圍是0°＜α＜70°。供氣縫型線可以是曲線，也可以是直線。
外壓環向斜縫供氣軸承的間隙大小如同一般外壓氣體軸承。其直徑間隙範圍為0.03～0.09毫米。
同以上軸承比較，環向斜縫供氣軸承不需鑽小孔，加工方便。軸承既可用自潤滑性能良好的石墨、聚四氟乙烯等軟材料製造；也可以用高硬度抗卡性能強的材料，如碳化矽、氮化鎢等。在同樣供氣壓力下，環向斜縫軸承耗氣量是橡皮加穩軸承的0.6～0.7；是多排切向軸承的0.5～0.6；是Sixsmith軸承和雙氣膜軸承的0.5以下。環向斜縫供氣軸承同徑向供氣軸承比較，自激渦動起始速度可提高一倍以上。這對一般高速透平膨脹機的工作轉速來說是足夠有餘了。
權利要求1.一種外壓環向斜縫供氣氣體軸承。其特徵是供氣縫在軸承圓周方向上向同一方向傾斜，供氣縫出口角α的範圍是0°＜α＜70°。
2.按權利要求1所述的軸承，其特徵是採用組合結構，各部分用過渡配合以保證軸承同心。
專利摘要一種外壓環向斜縫供氣氣體軸承。由於供氣縫的傾斜，使經過供氣縫的壓力氣體在軸承間隙中產生一個和軸轉動相反方向的附加切向環流，從而能抑制軸在高速轉動時具有破壞性的自激渦動。也就是提高了軸的高速穩定性。該軸承結構為組合式。供氣縫可以是單排，也可以是雙排。該軸承加工方便，不需鑽孔，軸承可用碳化矽等高硬度材料。該軸承耗氣量較小，可用於高速旋轉機械，如透平膨脹機等。
文檔編號F16C32/06GK2033867SQ88203168
公開日1989年3月8日 申請日期1988年2月5日 優先權日1988年2月5日
發明者賀惠保 申請人:中國科學院低溫技術實驗中心