一种动压气体轴承及调节方法技术

本发明专利技术公开一种动压气体轴承及调节方法，以解决不同转速工况下的轴承气膜间隙和支承刚度无法调节的问题

【技术实现步骤摘要】
一种动压气体轴承及调节方法


[0001]本专利技术涉及轴承
，尤其涉及一种动压气体轴承及调节方法
。

技术介绍

[0002]气体动压轴承的气动承载力主要来源于转轴在偏心状态下的高速旋转带动气体进入楔形区域形成的高压支承力，使得动压气体轴承在低转速时承载力极低，并且动压气体轴承在转子起动过程中会有一段与支承表面的干摩擦阶段，该摩擦阶段的时间长短和轴承的承载状态直接影响着气体动压轴承的起动性能和使用寿命
。
[0003]对于动压气体轴承而言，与转轴转速同样重要的直接影响轴承的承载性能的关键参数是轴承气膜间隙，气膜间隙越小，承载力越大
。
但是，受加工精度
、
难度以及装配工艺的限制，轴承的初始气膜间隙不能设计过小，并且轴承在低速起动状态时，转轴转速较低，需要较小的轴承初始气膜间隙获得更大的起动承载力，而在高转速工作状态，承载力随着转速的增加而显著增大，同时转轴在离心载荷和温度载荷作用下产生的结构膨胀将导致轴承工作气膜间隙的变小，此时轴承则需要较大初始气膜间隙，使得轴承在不同工况下对气膜间隙的需求存在差异
。
[0004]因此，如何设计一种可以满足不同转速工况需求的可调气膜间隙的动压气体轴承，是本领域亟待解决的重要问题之一
。
[0005]同时，作为一种高速轻载支承形式，动压气体轴承所支承的微转子系统工作转速一般高达十数万甚至上百万
r/min
，在升速过程中不可避免地需要通过多阶临界转速，因此，如何平稳通过各阶临界转速，降低全转速工况范围内的振动幅值，是本领域亟待解决的重要问题之一
。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的在于提供一种动压气体轴承及调节方法，以解决不同转速工况下动压气体轴承气膜间隙和支承刚度无法调节的问题
。
[0007]本专利技术提供了一种动压气体轴承，包括轴承套
、
第一支承件
、
第二支承件以及调节装置，第二支承件设在轴承套与第一支承件之间，调节装置设在轴承套内；
[0008]调节装置包括：第一安装座
、
调节件以及行程调整机构，调节件的一端与第一安装座连接，调节件的另一端与行程调整机构连接，行程调整机构与第二支承件连接；
[0009]当转轴穿过轴承转动时，转轴与第一支承件间具有间隙，间隙内气体动压刚度和第一支承件的结构刚度
、
第二支承件的结构刚度构成了动压气体轴承的支承刚度，若轴承的间隙厚度或轴承的支承刚度不满足工况需求，调节件用于带动行程调整机构运动，行程调整机构带动第二支承件运动，第二支承件运动可以调整轴承的间隙厚度和轴承的支承刚度
。
[0010]优选的，第二支承件包含多个子支承件以及连接件，每个子支承件通过连接件串联
。
[0011]优选的，行程调整机构包括摆件
、
旋转件以及第二安装座，摆件的一端与调节件连接，摆件的另一端与旋转件连接，旋转件设在第二安装座上
。
[0012]优选的，当调节件带动摆件摆动时，摆件摆动驱动旋转件带动连接件调整间隙的厚度和第二支承件的结构刚度
。
[0013]优选的，调节件为记忆合金弹性调节件
。
[0014]优选的，若调节件状态改变时，调节件用于改变第二支承件的结构刚度和间隙内气体动压刚度
。
[0015]优选的，动压气体轴承包括调节装置盖，调节装置盖设在轴承套上，调节装置盖可拆卸的设在轴承套上
。
[0016]优选的，一种动压气体轴承的调节方法应用于上述的动压气体轴承，动压气体轴承的调节方法包括：
[0017]基于第一支承件与转轴之间的间隙确定轴承的间隙厚度，或基于轴承间隙内气体动压刚度
、
第一支承件的结构刚度以及第二支承件的结构刚度确定动压气体轴承的支承刚度；
[0018]若轴承的间隙厚度或轴承的支承刚度不满足工况需求，调节件用于带动行程调整机构运动，行程调整机构带动第二支承件运动，第二支承件运动可以调整轴承的间隙厚度和轴承的支承刚度
。
[0019]优选的，动压气体轴承的调节方法还包括：
[0020]通过控制调节件导通或者切断电源，给调节件通电加热和断电冷却的方式改变调节件的状态
。
[0021]优选的，动压气体轴承的调节方法还包括：若调节件状态改变时，调节件用于改变第二支承件的结构刚度和间隙内气体动压刚度
。
[0022]与现有技术相比，本专利技术提供的动压气体轴承中，转轴穿过轴承转动，在转轴转动的过程中，由于转轴与第一支承件间具有间隙，间隙厚度不同导致轴承的承载力不同，基于此，为了实现对间隙的调整，在轴承套内设置调节装置，同时，在轴承套与第一支承件之间还设有第二支承件，通过控制器对调节装置进行调节，改变调节件的状态，并且调节件的一端与第一安装座连接，调节件的另一端与行程调整机构连接，行程调整机构与第二支承件连接，调节件状态的改变带动行程调整机构状态的改变，行程调整机构状态的改变使得与行程调整机构连接的第二支承件的状态改变，从而实现控制器对第二支承件结构的调节，若轴承的间隙厚度或支承刚度不满足工况需求，调节件用于带动行程调整机构运动，行程调整机构带动第二支承件运动，第二支承件运动可以调整轴承的间隙厚度和轴承的支承刚度，有效解决了不同转速工况下的动压气体轴承气膜间隙和支承刚度无法调节的问题
。
[0023]在此基础上，上述动压气体轴承还提供了一种动压气体轴承的调节方法，该动压气体轴承的调节方法包括了上述动压气体轴承的有益效果，同时，通过对上述方法的应用，可以改变轴承与转轴之间的气膜间隙和轴承的支承刚度，从而改变上述轴承的承载力，有效增强了轴承的刚度特性
。
附图说明
[0024]此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本专利技术的一部分，本发
明的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定
。
在附图中：
[0025]图1示出了本专利技术示例性实施例的动压气体轴承的结构图；
[0026]图2示出了本专利技术示例性实施例的调节装置的结构图；
[0027]图3示出了本专利技术示例性实施例的调节装置的调节原理示意图；
[0028]图4示出了本专利技术示例性实施例的动压气体轴承的调节方法的流程图
。
[0029]附图标记：
[0030]101
‑
轴承套，
102
‑
第一支承件，
103
‑
第二支承件，
104
‑
调节装置，
1041
‑
第一安装座，
1042
‑
调节件，
1043
‑
行程调整机构，
105
‑
调节装置盖，
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种动压气体轴承，其特征在于，包括轴承套
、
第一支承件
、
第二支承件以及调节装置，所述第二支承件设在所述轴承套与所述第一支承件之间，所述调节装置设在所述轴承套内；所述调节装置包括：第一安装座
、
调节件以及行程调整机构，所述调节件的一端与所述第一安装座连接，所述调节件的另一端与所述行程调整机构连接，所述行程调整机构与所述第二支承件连接；当转轴穿过所述轴承转动时，所述转轴与所述第一支承件间具有间隙，所述间隙内气体动压刚度和所述第一支承件的结构刚度
、
第二支承件的结构刚度构成了所述动压气体轴承的支承刚度，若所述轴承的间隙厚度或所述轴承的支承刚度不满足工况需求，所述调节件用于带动所述行程调整机构运动，所述行程调整机构带动所述第二支承件运动，所述第二支承件运动可以调整所述轴承的间隙厚度和轴承的支承刚度
。2.
根据权利要求1所述的动压气体轴承，其特征在于，所述第二支承件包含多个子支承件以及连接件，每个所述子支承件通过所述连接件串联
。3.
根据权利要求1所述的动压气体轴承，其特征在于，所述行程调整机构包括摆件
、
旋转件以及第二安装座，所述摆件的一端与所述调节件连接，所述摆件的另一端与所述旋转件连接，所述旋转件设在所述第二安装座上
。4.
根据权利要求3所述的动压气体轴承，其特征在于，当所述调节件带动所述摆件摆动时，所述摆件摆动驱动所述旋转件带动所述连接件调整所述轴承的间隙厚度和所述第二支承件的结构刚度
。5.

【专利技术属性】
技术研发人员：陈霞，张学宁，张生光，吴京星，
申请(专利权)人：中国航空发动机研究院，
类型：发明
国别省市：