【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及气浮轴承领域，特别涉及一种用于离心式压缩机使用的气浮轴承，且具备承担径向载荷和轴向载荷的气浮轴承压力控制方法。
技术介绍
1、气浮轴承是通过气体在气浮轴承与主轴之间形成气膜，其中气体通过轴承表面的微孔进入到轴承与转子之间的间隙，对转子的支撑部位形成气膜压力，从而起到支撑转子浮起的作用，与常规油质润滑轴承相比，气浮轴承具有较多良好特性，如高转速、高精度、低功耗、振动噪声小、无污染和寿命长等优点，广泛应用于流体机械、机床及医疗等行业，尤其在超高速旋转机械和超精密机械制造领域有明显的优越性，也可在极高温或极低温工况下工作。
2、目前，根据气浮轴承的润滑形式主要是分为静压气浮轴承和动压气浮轴承，相对动压气浮轴承而言，静压气浮轴承的承载能力是动压气浮轴承的5-9倍，而且与轴承表面之间的任何相对运动无关，主要依靠外部高压气源给轴承供气，气体由气源经节流器进入轴承间隙，然后连续的从轴承外边缘排出，从而使得轴承间隙内的气膜获得承载力(参考文献：j.w.powell著，丁维刚、林向群等译，《空气静压轴承设计》，国防工业出版社)，气浮轴承的特点是结构简单，便于维护，但是缺点也非常明显，存在承载力低、刚度弱、微振动和抗外界干扰能力弱等问题，由于受限于承载力，其被支撑转子重量不能过高，转子瞬时起停时，可能存在短时间接触，极易导致动静部件摩擦或磨损，对气浮轴承接触面的耐磨性能要求高。
3、根据专利cn210371677u公开了一种三向支撑的小孔节流气浮轴承，轴承由径向轴承和布置在两个推力面的推力轴承一起组成复合轴承，
4、根据专利cn216343373u公开了一种推力气浮轴承总成，其结构为在主轴上布置单一止推盘，双推力面，推力气浮轴承两推力面布置在止推盘的两侧，由于推力盘较薄，两推力面距离较近，与推力气浮轴承组合在一起呈“i”型，又称为i型推力轴承。如专利cn112628281a和专利cn106015032b所述，i型推力气浮轴承用于离心式压缩机轴系时其支撑端必须同时配套两个独立的径向气浮轴承，轴系支撑两端，一端布置推力轴承和径向轴承，承担径向和轴向载荷，另一端单独布置径向轴承，承担径向载荷。
5、所述的h型轴承和i型轴承结构特征和轴系布局，会存在两方面的问题：问题一为轴承本身结构所存在的问题，h型轴承结构和i型轴承结构排气方向为推力间隙外圆侧，而推力间隙内气膜压力分布与气膜的排气方向具有相关性，从而导致推力轴承内圆处的压力明显高于外圆处压力，且压力梯度较大，此外h型气浮轴承推力面侧同时兼顾径向间隙气体的排气，推力间隙和径向间隙的气体形成封闭，由于气体排气方向呈90°，容易在推力面内圆形成紊流，不但会导致摩擦生热引起轴承本体的热变形，而且也容易破坏推力间隙内的层流气膜，从而导致推力面偏载，严重时止推盘与推力面发生摩擦，在瞬间摩擦升温时推力片会脱落，轴承失效。问题二为转子的结构布局的非对称性所带来的问题，主轴一端布置推力轴承和径向轴承，另一端单独布置径向轴承，轴承支撑两端所受到的载荷差别较大，对于气浮轴承支撑的转子，由于气体粘度约为油粘度的1/1000，气膜的厚度非常小，哪怕受到外界微小的扰动，容易造成转子失稳，严重时导致主轴与轴承接触，发生刮擦或抱轴，所以对动平衡要求极高，而转子结构布局的非对称性不利于高精度动平衡工艺的执行。
6、采用静压气浮轴承的离心式压缩机转子结构，由于转子的重量通常不变，在运行过程中气浮轴承所承受的载荷非常稳定，很少有因为径向载荷原因而导致轴承的损坏。由于离心式压缩机在运行过程中存在瞬间起动、瞬间停机、突然加速及载荷突变等异常工况，导致离心式压缩机的轴向载荷变化较大，非常的不稳定，所以在离心式压缩机的轴系设计过程中叶轮采用背靠背分别布置在转子的两端以抵消绝大部分轴向推力，但是仍有小部分轴向推力靠推力轴承来承担，在离心式压缩机出现异常工况时，轴承的承载力、刚度及阻尼并没有根据异常情况进行及时调整，从而导致离心式压缩机轴向振动加大，严重时止推盘与推力轴承会发生碰撞、刮擦，甚至推力片受热摩擦失效。
7、在专利cn203035757u中，同样公开了一种用于高速电主轴气浮轴承组件，采用单推力轴承和径向轴承的组合型式，轴承外形与本专利技术气浮轴承类似，径向轴承外圆布置2个的o型圈来提供额外阻尼，在高速旋转下，并不能完全消除转子的振动，并且节流器采用孔板式，在小间隙工况运行下，可能伴随有“气锤”现象，当间隙小减小到一定的程度，轴承刚度会出现坍塌，转子运行极其不稳定。
8、对于上述现有技术，本领域技术人员研究的对象是气膜形成稳定、承载能力强的气浮轴承总成方法。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于针对现有技术的缺陷和不足，提供一种气浮轴承总成的压力控制方法，使得轴承具备推力间隙自动测量功能，并通过主动调节供气压力对推力间隙加以控制，对轴承本体而言，通过合理的设计气道及其整体结构的优化，从而进一步提高了气浮轴承总成运行的可靠性。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供一种气浮轴承总成的压力控制方法，包括气浮轴承总成及其连接的轴承供气系统，所述气浮轴承总成包括主轴，主轴外周分别套接有止推盘以及轴套，轴套外周设有轴承壳，止推盘与轴承壳之间设有推力片，轴承壳外周设有轴承座，所述轴套与主轴之间设有提供径向载荷的第一气道，所述止推盘与轴承壳侧面之间设有提供轴向载荷的第二气道，轴承壳侧面设有感应止推盘位置的位移传感器，第一气道和第二气道相互连通，所述的轴承供气系统包括为第一气道提供进气压力的进气管路以及控制器，控制器根据感应到的位移传感器数据结合第一气道的排气压力，调节进气压力控制第一气道和第二气道的气道压力。该种气浮轴承总成的压力控制方法通过位移传感器检测到止推盘与推力片之间的间隙，相应调节进气管路的气压，实现对于气浮轴承总成的第一气道、第二气道压力控制,避免第一气道、第二气道压力变化引起的主轴、止推盘、轴套之间的间隙变化导致的意外磨损。
3、所述的进气管路包括管路连接的压力泵、储罐、调节阀、流量计、第二压力传感器，调节阀和与位移传感器形成连锁保护，通过第二压力传感器检测第一气道和第二气道的进气压力，由调节阀相应调节进气压力以满足间隙内的气膜厚度要求；所述储罐内设有加热器以及液位计，加热器用于控制储罐压力，储罐可本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气浮轴承总成的压力控制方法，包括气浮轴承总成及其连接的轴承供气系统，其特征在于：所述气浮轴承总成包括主轴(1)，主轴(1)外周分别套接有止推盘(9)以及轴套(2)，轴套(2)外周设有轴承壳(3)，止推盘(9)与轴承壳(3)之间设有推力片(7)，轴承壳(3)外周设有轴承座(5)，所述轴套(2)与主轴(1)之间设有提供径向载荷的第一气道，所述止推盘与轴承壳侧面(3p)之间设有提供轴向载荷的第二气道，轴承壳侧面(3p)设有感应止推盘位置的位移传感器(6)，第一气道和第二气道相互连通，所述的轴承供气系统包括为第一气道提供进气压力(Po)的进气管路以及控制器(13)，控制器(13)根据感应到的位移传感器数据结合第一气道的排气压力(Pa)，调节进气压力(Po)控制第一气道和第二气道的气道压力。
2.根据权利要求1所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述的进气管路包括管路连接的压力泵(14)、储罐(15)、调节阀(17)、流量计(18)、第二压力传感器(19)；所述储罐(15)内设有加热器(20)以及液位计(21)，储罐(15)外连接有第一压力传感器(16)。
3.根据权利要求1所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述的第一气道包括设于轴承座(5)的进气孔(5b)，进气孔(5b)连通位于轴承座(5)内侧的第一凹槽(5a)，第一凹槽(5a)连通轴承壳(3)内的径向进气孔(3b)和轴向进气孔(3c)，径向进气孔(3b)连通轴套(2)的气槽进气口(2c)，轴套(2)与主轴(1)之间形成径向间隙(q2),轴套(2)为多孔透气介质，气槽进气口(2c)内的气体连通径向间隙(q2)。
4.根据权利要求1和3所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述主轴(1)在重力载荷(G)的作用下，相对于轴套(2)偏心，所述径向间隙(q2)绕主轴(1)的外圆面间隙并不均匀，形成上部间隙(q2a)和下部间隙(q2b)，且上部间隙(q2a)平均值大于下部间隙(q2b)的平均值。
5.根据权利要求3所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述轴套(2)包括位于两端的第一环形面(2a)、第二环形面(2e)，第一环形面(2a)与第二环形面(2e)之间设有气槽进气口(2c)连通的横向气槽(2b)、纵向环形气槽(2d)。
6.根据权利要求1所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述的轴承壳(3)包括位于轴承壳(3)内侧面的第一径向环形面(3r)、位于轴承壳(3)外周的第二凹槽(3a)，所述的第一径向环形面(3r)两侧均设有径向蓄胶槽(3o)，径向蓄胶槽(3o)连通注胶孔(3n)。
7.根据权利要求1所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述的第二气道包括位于轴承壳侧面(3p)的轴向环形气槽(3d)，轴向环形气槽(3d)连通轴向进气孔(3c)，轴向环形气槽(3d)内的气体透过推力片(7)，进入止推盘(9)与推力片(7)之间的轴向间隙(q1)，轴向间隙(q1)连通轴承座(5)的第二排气孔(5c)。
8.根据权利要求7所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述的轴向环形气槽(3d)两侧分别设有第一环形蓄胶槽(3i)和第二环形蓄胶槽(3j)，轴向环形气槽(3d)与第一环形蓄胶槽(3i)之间连通有第一径向气槽(3e)，轴向环形气槽(3d)与第二环形蓄胶槽(3j)之间连通有第二径向气槽(3f)。
9.根据权利要求1所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述的主轴(1)、止推盘(9)、轴套(2)以及轴承壳(3)相互围绕形成第一腔体(10)，所述的止推盘(9)外周安装有密封端盖(8)，所述密封端盖(8)、轴承壳(3)与轴承座(5)相互围绕形成第二腔体(11)，所述第一腔体(10)、第二腔体(11)通过轴向间隙(q1)以及轴承壳(3)内的第一排气孔(3g)连通，所述的密封端盖(8)与止推盘(9)之间设有密封间隙(q3)。
10.根据权利要求1所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：轴承供气系统的气体通过进气孔(5b)和第一凹槽(5a)进入轴承壳，其中第一气道气体通过径向进气孔(3b)依次进入轴套2的横向气槽(2b)和纵向环形气槽(2d),气体经过轴套(2)渗透节流后由径向间隙(q2)排出，第二气道气体通过轴向进气孔(3c)依次进入轴向环形气槽(3d)，经过第一径向气槽(3e)和第二径向气槽(3f)，气体经过推力片7渗透节流后由轴向间隙(q1)排出，轴向间隙(q1)排出气体一部分进入第一腔体(10)，另一部分分两路，一路经过密封间隙(q3)排出，另一路直接进入第二腔体(11)与...
【技术特征摘要】
1.一种气浮轴承总成的压力控制方法，包括气浮轴承总成及其连接的轴承供气系统，其特征在于：所述气浮轴承总成包括主轴(1)，主轴(1)外周分别套接有止推盘(9)以及轴套(2)，轴套(2)外周设有轴承壳(3)，止推盘(9)与轴承壳(3)之间设有推力片(7)，轴承壳(3)外周设有轴承座(5)，所述轴套(2)与主轴(1)之间设有提供径向载荷的第一气道，所述止推盘与轴承壳侧面(3p)之间设有提供轴向载荷的第二气道，轴承壳侧面(3p)设有感应止推盘位置的位移传感器(6)，第一气道和第二气道相互连通，所述的轴承供气系统包括为第一气道提供进气压力(po)的进气管路以及控制器(13)，控制器(13)根据感应到的位移传感器数据结合第一气道的排气压力(pa)，调节进气压力(po)控制第一气道和第二气道的气道压力。
2.根据权利要求1所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述的进气管路包括管路连接的压力泵(14)、储罐(15)、调节阀(17)、流量计(18)、第二压力传感器(19)；所述储罐(15)内设有加热器(20)以及液位计(21)，储罐(15)外连接有第一压力传感器(16)。
3.根据权利要求1所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述的第一气道包括设于轴承座(5)的进气孔(5b)，进气孔(5b)连通位于轴承座(5)内侧的第一凹槽(5a)，第一凹槽(5a)连通轴承壳(3)内的径向进气孔(3b)和轴向进气孔(3c)，径向进气孔(3b)连通轴套(2)的气槽进气口(2c)，轴套(2)与主轴(1)之间形成径向间隙(q2),轴套(2)为多孔透气介质，气槽进气口(2c)内的气体连通径向间隙(q2)。
4.根据权利要求1和3所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述主轴(1)在重力载荷(g)的作用下，相对于轴套(2)偏心，所述径向间隙(q2)绕主轴(1)的外圆面间隙并不均匀，形成上部间隙(q2a)和下部间隙(q2b)，且上部间隙(q2a)平均值大于下部间隙(q2b)的平均值。
5.根据权利要求3所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述轴套(2)包括位于两端的第一环形面(2a)、第二环形面(2e)，第一环形面(2a)与第二环形面(2e)之间设有气槽进气口(2c)连通的横向气槽(2b)、纵向环形气槽(2d)。
6.根据权利要求1所述的一种气浮轴承总成的压力控制方法，其特征在于：所述的轴承壳(3)包...
【专利技术属性】
技术研发人员：邢纲，
申请(专利权)人：浙江欧拉动力科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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