CN101413541A - 内槽道自润滑动静压耦合气浮轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明一种内槽道自润滑动静压耦合气浮轴承，涉及轴承技术，是新结构形式的气浮轴承。其结构特征是在轴承体开设双排压力供气孔，并采用喷嘴节流切向供气结构；轴承内表面开设增压流道槽结构；轴承体采用耐磨、耐高温及自润滑性能的材料，并采用橡胶圈、金属橡胶及弹性复合材料等减振技术措施。本发明的动静压耦合气浮轴承不仅极大地提高了浮环承受外加载荷的能力，以及动静部件短时间接触的耐磨性能，而且还降低了对工作介质含杂质、温度等指标的要求。因此，本发明结构简单，运行稳定、可靠性高，并进一步拓宽了气浮轴承产品工程应用的范围。
Description
技术领域
本发明涉及轴承技术，是高速旋转机械气浮轴承的一种内槽道自润滑动静压耦合气浮轴承。
背景技术
气浮轴承是20世纪中期迅速发展起来的一项高新技术产品，它与常规油质润滑轴承(滚动轴承或油质滑动轴承)相比，具有很多良好的特性，如高转速、高精度、低功耗、无污染和寿命长、环境适应性强等优点。因此广泛应用于国防、能源、机床及医疗等行业，尤其是在高速回转机械和超精密仪器技术领域更有明显的优越性。
目前，气浮轴承润滑主要有两种最基本的结构形式，一种是静压气浮轴承如图1，另一种是动压气浮轴承如图2。
无论是静压气浮轴承，还是动压气浮轴承，其原理都是依靠气体，轴承就是利用气体的粘性，提高间隙中气体的压力，从而将轴悬浮起来的轴承(见[日]十合晋一著，韩焕臣译《气动轴承----设计、制作与应用》，宇航出版社，1988)。这两种气浮轴承的优点是结构简单，便于维护，在许多情况下应用也很有效。但这两种气浮轴承由于结构的特点，都存在动静部件短时间接触面耐磨性能要求高，材料及工艺性能不容易达到等缺欠，易发生涡动失稳损坏轴承的故障。
发明内容
本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种新结构形式的内槽道自润滑动静压耦合结构的气浮轴承，实现动静压耦合承载的气浮轴承。
为达到上述目的，本发明的技术解决方案是：
一种内槽道自润滑动静压耦合气浮轴承，轴承外圆两端设有减振弹性圈；其包括静压系统和动压系统；
静压系统，是在轴承体设置贯通的双排压力供气孔；
动压系统是在轴承体内圆表面设置增压流道槽，其内端相互间有一距离。
所述的气浮轴承，其所述供气孔设有节气喷嘴，喷嘴与轴承体内圆成切线方向相交，喷嘴在轴承体内圆表面均匀分布；增压流道槽为四周封闭的凹槽，外端与轴承体边缘也有一距离。
所述的气浮轴承，其所述轴承体，是采用碳石墨合金、碳纤维、聚四氟乙烯其中之一材料制作。
所述的气浮轴承，其所述减振弹性圈，为橡胶圈、金属橡胶、弹性复合材料其中之一制作。
所述的气浮轴承，其所述轴承体与减振弹性圈，为流体动压承载密封环结构。
所述的气浮轴承，其所述增压流道槽，在轴承体内圆表面成八字排列。
本发明轴承不仅极大地提高了动静部件短时间接触面耐磨性能，而且还降低了对工质含杂质、温度等指标的要求，能够有效的提高气浮轴承承载的稳定性与可靠性，进一步拓宽了气浮轴承应用的范围。
附图说明
图1是现有静压气浮轴承结构示意图；
图2是现有动压气浮轴承结构示意图；
图3是本发明的内槽道自润滑动静压耦合气浮轴承结构示意图；
图4是本发明的双排浮环压力供气孔结构示意图；
图5是本发明的喷嘴节流切向供气结构示意图。
具体实施方式
图3是本发明的内槽道自润滑动静压耦合气浮轴承结构示意图，其中，图3A为动静压耦合气浮轴承剖面示意图，图3B为动静压耦合气浮轴承内圆面示意图。如图所示，本发明的内槽道自润滑动静压耦合气浮轴承由转子轴颈1、轴承体2、增压流道槽3、减振弹性圈4、供气孔5、供气孔喷嘴6组成，其包括静压系统、动压系统；其中，
静压系统是在轴承体2设置贯通的双排压力供气孔5，供气孔5的喷嘴6与轴承内圆成切线方向相交，供气孔喷嘴6在轴承体2内圆表面均匀分布；
动压系统是在轴承体2内圆表面均匀设置增压流道槽3，增压流道槽3为四周封闭的凹槽，成八字排列，其内端相互间有一距离，外端与轴承体2边缘也有一距离。
轴承体2为流体动压承载密封环，其采用耐磨、耐高温及自润滑性能的材料，如碳石墨合金、碳纤维、聚四氟乙烯等材料制作。
轴承体2外圆两端设有减振弹性圈4，减振弹性圈4为橡胶圈、金属橡胶及弹性复合材料制作。
同时请参见图4、图5，本发明的核心技术是在气浮轴承体内开设双排压力供气孔5，每排压力供气孔5采用喷嘴6节流切向供气结构；气浮轴承内表面开设增压流道槽3，并采用耐磨、耐高温、高强度及固体自润滑性能的材料(如碳石墨合金、碳纤维、氮化硼等材料)。其原理是根据气浮轴承与转子轴颈1动静部件的结构特点，在动静间隙流道处，利用转子轴颈1旋转带动流体增压与外部供气压力耦合作用产生的动力使轴悬浮起来。这里在轴承体2开设双排压力供气孔5，并采用喷嘴6节流切向供气结构，对转子的浮起提供了静压承载及阻尼作用；浮环内表面开设增压流道槽3，则是利用转子轴颈1旋转带动气体增压的效果，为转子的浮起提供了动压承载作用；针对气浮轴承的应用条件，合理选择耐磨、耐高温性能的自润滑材料作为气浮轴承内表面自润滑层7材料，有效地解决了轴颈气流槽动静部件短时间接触，轴承内表面相对高速运动的摩损问题；减振弹性圈4采用弹性橡胶圈、金属橡胶及弹性复合材料等减振技术措施，进一步提高气浮轴承承载运行的稳定性。
本发明的技术方案主要通过如下步骤实现：
1.气浮轴承体2材料的选择，即根据气浮轴承应用的温度、压力及工质等条件，合理选择耐磨、耐高温及自润滑的性能材料作为气浮轴承体材料；
2.气浮轴承的流体动静压结构设计，即根据气浮轴承应用的温度、压力及工质等条件，以及轴颈旋转、涡动转速与承担载荷性质，合理确定增压流道槽3的压比，完成双排喷嘴6节流切向供气孔5与内表面开设增压流道槽3的结构设计；
3.气浮轴承的本体结构设计，即根据气浮轴承所承担的载荷性质、稳定性的要求及工质等条件，采用橡胶圈、金属橡胶及弹性复合材料等措施，完成流体动力承载密封环结构、强度及运动稳定性的设计；
4.气浮轴承的加工与制造，即根据气浮轴承结构设计的工艺要求，选择能够满足精度要求的设备进行制造、加工及装配。
实施例
1.气浮轴承体2的选择：根据气浮轴承应用温度T<200℃、工作介质为环境压力下的空气，选择具有耐磨、耐高温寄自润滑性能的碳石墨作为气浮轴承体2材料。
2.气动轴承的动静压结构设计：根据气浮轴承所承担的静载荷为3公斤、转子工作转速为38000rpm，确定双排喷嘴6节流切向供气孔5与内表面开设八字形增压流道槽3的结构设计。
3.气动轴承本体的结构设计：根据流体动力密封环所承担的载荷性质、稳定性的要求，采用弹性橡胶圈为减振弹性圈4，完成流体动力承载密封环结构、强度及运动稳定性的设计；
4.气动轴承的加工与制造：根据流体动力密封环的结构设计的工艺要求，选择能够满足精度要求的数控设备或专用设备进行制造、加工及装配。
Claims (6)
1.一种内槽道自润滑动静压耦合气浮轴承，轴承外圆两端设有减振弹性圈；其特征在于：包括静压系统和动压系统；
静压系统，是在轴承体设置贯通的双排压力供气孔；
动压系统是在轴承体内圆表面设置增压流道槽，其内端相互间有一距离。
2.如权利要求1所述的气浮轴承，其特征在于：所述供气孔设有节气喷嘴，喷嘴与轴承体内圆成切线方向相交，喷嘴在轴承体内圆表面均匀分布；增压流道槽为四周封闭的凹槽，外端与轴承体边缘也有一距离。
3.如权利要求1所述的气浮轴承，其特征在于：所述轴承体，是采用碳石墨合金、碳纤维、聚四氟乙烯其中之一材料制作。
4.如权利要求1所述的气浮轴承，其特征在于：所述减振弹性圈，为橡胶圈、金属橡胶、弹性复合材料其中之一制作。
5.如权利要求1所述的气浮轴承，其特征在于：所述轴承体与减振弹性圈，为流体动压承载密封环结构。
6.如权利要求1所述的气浮轴承，其特征在于：所述增压流道槽，在轴承体内圆表面成八字排列。
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Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101691879B (zh) * | 2009-10-09 | 2011-02-02 | 大连理工大学 | 内π形气楔槽动静压复合气浮轴承 |
| CN103199631A (zh) * | 2013-04-25 | 2013-07-10 | 哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司 | 利用涡动能量的转子储能系统及储能方法 |
| CN103195808A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-07-10 | 哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司 | 缩放结构型线动压气浮轴承及设计方法 |
| CN103244560A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-08-14 | 哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司 | 缩放结构型线动静压气浮轴承 |
| CN103453017A (zh) * | 2013-05-08 | 2013-12-18 | 哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司 | 缩放结构型线动静压气浮轴承 |
| CN105899824A (zh) * | 2014-01-23 | 2016-08-24 | 西门子公司 | 转子轴的减震支承 |
| CN105764623B (zh) * | 2013-11-26 | 2017-10-03 | Sms集团有限公司 | 用于轧制设备中的轧辊的轧辊组件 |
| CN103244560B (zh) * | 2013-05-16 | 2018-08-31 | 哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司 | 缩放结构型线动静压气浮轴承 |
| CN110714981A (zh) * | 2019-07-01 | 2020-01-21 | 青岛科技大学 | 一种新型的动压气体止推轴承 |
| CN111120502A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-08 | 至玥腾风科技集团有限公司 | 一种空气轴承 |
| CN111577765A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-25 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种静压型径向气体轴承结构 |
| CN113431844A (zh) * | 2020-03-23 | 2021-09-24 | 东北林业大学 | 一种高速螺旋槽小孔节流动静压气体轴承装置 |
| CN114962299A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-30 | 北京航天动力研究所 | 一种长寿命、低噪音涡轮风机及其工作方法 |
| CN115370748A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-11-22 | 昆明理工大学 | 一种开有节流小孔的环瓣式浮环密封 |
-
2007
- 2007-10-15 CN CNA2007101639953A patent/CN101413541A/zh active Pending
Cited By (19)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101691879B (zh) * | 2009-10-09 | 2011-02-02 | 大连理工大学 | 内π形气楔槽动静压复合气浮轴承 |
| CN103195808A (zh) * | 2013-04-22 | 2013-07-10 | 哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司 | 缩放结构型线动压气浮轴承及设计方法 |
| CN103195808B (zh) * | 2013-04-22 | 2016-08-03 | 哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司 | 缩放结构型线动压气浮轴承及设计方法 |
| CN103199631A (zh) * | 2013-04-25 | 2013-07-10 | 哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司 | 利用涡动能量的转子储能系统及储能方法 |
| CN103453017A (zh) * | 2013-05-08 | 2013-12-18 | 哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司 | 缩放结构型线动静压气浮轴承 |
| CN103244560A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-08-14 | 哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司 | 缩放结构型线动静压气浮轴承 |
| CN103244560B (zh) * | 2013-05-16 | 2018-08-31 | 哈尔滨耦合动力工程技术中心有限公司 | 缩放结构型线动静压气浮轴承 |
| CN105764623B (zh) * | 2013-11-26 | 2017-10-03 | Sms集团有限公司 | 用于轧制设备中的轧辊的轧辊组件 |
| CN105899824B (zh) * | 2014-01-23 | 2018-08-10 | 西门子公司 | 转子轴的减震支承 |
| US10050579B2 (en) | 2014-01-23 | 2018-08-14 | Siemens Aktiengesellschaft | Damped bearing of a rotor shaft |
| CN105899824A (zh) * | 2014-01-23 | 2016-08-24 | 西门子公司 | 转子轴的减震支承 |
| CN110714981A (zh) * | 2019-07-01 | 2020-01-21 | 青岛科技大学 | 一种新型的动压气体止推轴承 |
| CN111120502A (zh) * | 2020-01-19 | 2020-05-08 | 至玥腾风科技集团有限公司 | 一种空气轴承 |
| CN113431844A (zh) * | 2020-03-23 | 2021-09-24 | 东北林业大学 | 一种高速螺旋槽小孔节流动静压气体轴承装置 |
| CN111577765A (zh) * | 2020-05-22 | 2020-08-25 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种静压型径向气体轴承结构 |
| CN111577765B (zh) * | 2020-05-22 | 2022-03-15 | 中国科学院工程热物理研究所 | 一种静压型径向气体轴承结构 |
| CN114962299A (zh) * | 2022-06-02 | 2022-08-30 | 北京航天动力研究所 | 一种长寿命、低噪音涡轮风机及其工作方法 |
| CN114962299B (zh) * | 2022-06-02 | 2023-11-10 | 北京航天动力研究所 | 一种长寿命、低噪音涡轮风机及其工作方法 |
| CN115370748A (zh) * | 2022-07-04 | 2022-11-22 | 昆明理工大学 | 一种开有节流小孔的环瓣式浮环密封 |
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