内π形气楔槽动静压复合气浮轴承制造技术

本发明专利技术一种内π形气楔槽动静压复合气浮轴承，涉及轴承技术，是支承超高速旋转机械的一种新结构形式的气浮轴承。其结构特征是轴承内表面采用π形气楔槽设计、动静压复合设计和止推面动静压设计，止推面采用螺旋形增压槽设计，且内表面和止推面上分别有静压供气孔。本发明专利技术的气浮轴承，避免了静压和动压之间的耦合和相互干扰弊端、避免轴承两端动压效果不一致的弊端，不仅显著地提高了轴承的承载能力和转速，极大地降低了转子轴颈的轴向和横向振动，提高了转子系统的稳定性、可靠性。因此，本发明专利技术结构简单、承载力高，运行稳定、可靠性高，进一步拓宽了气浮轴承的应用范围。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于轴承
，涉及一种支承高速旋转机械的一种内形气楔槽动静压复合气浮轴承。
技术介绍
气浮轴承是20世纪中期迅速发展起来的一项高科技产品，它与传统的滚动轴承 或油质滑动轴承相比，具有高转速、高精度、低功耗、无污染、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，尤其是在超高速旋转机械和 超精密仪器
更有明显的优越性。 目前，气浮轴承润滑主要有两种基本的润滑方式， 一种是静压气浮轴承，如图l 所示；另一种是动压气浮轴承或者动静压混合式气浮轴承。动压气浮轴承可以分为两种 方式，其一是在气浮轴承支承的转子上开槽，其二是在气浮轴承内表面上开槽；附图2 是一种轴流槽式动压气浮轴承的剖视图，图中，转子轴颈l、轴承体2、转子轴颈l外圆 表面的增压流道槽3、弹性圈4，增压流道槽位人字形；专利申请n形槽动静压混合式 气体轴承，申请号94207681.8，见图3所示，其核心是在转子轴颈上开设n形增压流道 槽。 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润滑，轴承就是 利用气体的粘度，提高间隙中的气体压力，从而将轴悬浮起来的轴承(见十合晋一 著，韩焕臣译《气动轴承抓设计、制作与应用》，宇航出版社，1988)。轴流槽式动压 气浮轴承是在轴颈表面加工成气流槽道，并且动静间隙呈楔状的相对移动表面沿移动方 向间隙逐渐变小，利用气体的粘性作用，在相对移动的楔形表面拖带产生压力使轴悬浮 起来(见B.H德洛芝道维奇著，郑丽珠译，《动压气浮轴承》，国防工业出版社， 1982);上述静压、动压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；但是，静压气浮轴承的承载力低，被支承的旋转体重量不能过高；上述两种动压 气浮轴承，由于转子轴颈上开槽的结构特点，都存在起停等短时间对接触面耐磨性能要 求高，轴颈表面不光滑更易发生动静部件碰摩、磨损，造成轴承的故障。 专利申请内槽道自润滑动静压耦合气浮轴承，申请号200720177830.7，见 图4A、图4B。所示，其主要内容如下它由转子轴颈l、轴承体2、增压流道槽3、减 振弹性圈4、供气孔5、供气喷嘴6组成；供气孔5和供气喷嘴6构成静压系统，增压流 道槽为动压系统。其主要存在两个问题 一是静压系统的供气喷嘴6位于动压系统的增 压流道槽3内，当静压系统供气不均匀或转子存在振动时，供气喷嘴6进来的空气形成 的流场产生扰动，轴承两端支撑刚度不再相等，从而会导致高速旋转机械振动超标或失 稳；二是动压系统的轴承两端的两个增压流道槽没有贯通，在转子出现振动或静压供气 压力不等的情况下，轴承两端的动压效应不再对等，从而降低了气浮轴承的承载力，即 降低了高速旋转机械的可靠性。 专利申请内流道自润滑结构的动压气浮轴承，申请号200720177829.4，见3图5A、图5B所示，其主要内容如下它由转子轴颈l、轴承体2、增压流道槽3、弹性圈4组成；其主要存在两个问题 一是由于是纯动压气浮轴承，在启动阶段和低速阶段(如2万转/分以下)，该气浮轴承的动压效果较差，轴颈不能有效浮起，轴承润滑不畅， 导致短时间碰摩和振动较为严重；二是轴承两端的两个增压流道槽没有贯通，在转子出 现振动或局部碰摩或外界扰动下，轴承两端的动压效应不再对等，从而降低了动压气浮 轴承的承载力，即降低了高速旋转机械的可靠性。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提出一种内Ji形气楔槽动静压复合气浮轴承，克服了上述现有静压气浮轴承、动压气浮轴承及动静压耦合气浮轴承的存在的不足。 —种内Ji形气楔槽动静压复合气浮轴承，所述复合， 一是指轴承由静压系统和动压系统构成，二是指轴承同时具有径向和轴向(止推)支承能力。为达到上述目的，本专利技术的技术解决方案是 静压系统是在轴承止推面和内表面分别开设贯通的静压供气孔，包括止推面静 压进气孔、止推面静压垂向喷嘴、内表面静压供气孔和内表面静压切向喷嘴；止推面静 压垂向喷嘴方向与止推面垂直，喷嘴有两排，每排沿止推面中心呈中心对称均匀分布； 内表面静压切向喷嘴有一排，喷嘴方向与轴承内表面呈切向相交。 动压系统包括止推面动压螺旋槽和内表面动压Ji形气楔槽；止推面动压螺旋槽 深度一致，顶部带有尖角，沿止推面与止推面静压喷嘴间隔均匀分布；内表面动压n形 气楔槽，其形状为n形，槽宽均匀，有气楔角，即沿旋转方向槽的深度由深变浅，n行 槽沿内表面与内表面静压喷嘴间隔均匀分布。 径向支承由轴承内表面的静压系统和动压系统构成，止推由轴承止推面上的静 压系统和动压系统构成。 本专利技术的有益效果是轴承内表面采用Ji形气楔槽设计、动静压混合设计和止推 面动静压设计，提高了轴承的低速、高速阶段的承载力，贯通的n形气楔槽设计有效提 高了支承的稳定、可靠性；止推面可以极大的降低被支承轴颈的轴向振动，进一步拓宽 了气浮轴承的使用范围。附图说明 图1是现有静压气浮轴承结构示意图。 图2是现有轴流槽式动压气浮轴承示意图。 图3是现有Ji形槽动静压混合式气体轴承结构示意图。 图4A是现有内槽道自润滑动静压耦合气浮轴承结构示意图。 图4B是图4A的气浮轴承内表面增压流道槽结构示意图。 图5A是现有内流道自润滑结构的动压气浮轴承结构示意图。 图5B是图5A的气浮轴承内表面增压流道槽结构示意图。 图6是本专利技术的内Ji形气楔槽动静压复合气浮轴承横截面示意图。 图7是图6的止推面示意图。 图8是图6的纵截面示意图。 图9A、图犯、图9C是轴承内表面Ji形气楔槽形状及深度变化示意图。 图中Ol止推面静压供气孔；02内表面静压供气孔；03止推面静压垂向喷嘴；04内表面静压切向喷嘴；05内表面动压JI形气楔槽；06止推面动压螺旋槽07密封圈。具体实施例方式以下结合技术和附图详细叙述实施例。 如图所示，本专利技术的内Ji形气楔槽动静压复合气浮轴承由止推面静压供气孔 01、内表面静压供气孔02、止推面静压垂向喷嘴03、内表面静压切向喷嘴04、内表面动 压n形气楔槽05、止推面动压螺旋槽06、密封圈07组成。内Ji形气楔槽动静压复合 气浮轴承主要通过静压系统和动压系统为转子轴颈提供支承刚度，其中， 静压系统包括止推面静压进气孔Ol、止推面静压垂向喷嘴03、内表面静压供气 孔02、内表面静压切向喷嘴组成04 ;止推面静压垂向喷嘴03方向与止推面垂直，喷嘴有 两排，每排沿止推面中心呈中心对称均匀分布；内表面静压切向喷嘴04有一排，分别位 于内表面动压n形气楔槽05之间，喷嘴方向与轴承内表面呈切向相交。 动压系统包括止推面动压螺旋槽06、内表面动压形气楔槽05;止推面动压 螺旋槽06深度一致，顶部带有尖角，沿止推面与止推面静压喷嘴间隔均匀分布；内表面 动压n形气楔槽05形状为Ji形，槽宽均匀，有气楔角，即沿旋转方向槽的深度由深变 浅。n形槽沿内表面且与内表面静压喷嘴间隔均匀分布。 同时，请参见附图，本专利技术的核心技术是采用Ji形气楔槽设计、动静压混合设 计和止推面动静压设计。其原理是根据气浮轴承与被支承转子轴颈动静部件的结构特 点，首先利用静压系统使转子轴颈在轴承内表面和止推面悬浮起来，并为转子轴颈的在 一定转速范围内的旋转提供支承刚度和阻尼；当转子轴颈的转速增大到一定程度后，动 压系统开始发挥更大的支承刚度，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种内π形气楔槽动静压复合气浮轴承，包括止推面静压供气孔（０１）、内表面静压供气孔（０２）、止推面静压垂向喷嘴（０３）、内表面静压切向喷嘴（０４）、内表面动压π形气楔槽（０５）、止推面动压螺旋槽（０６）和密封圈（０７）；其特征在于：包括静压系统和动压系统，其中，　　静压系统是在轴承止推面和内表面分别开设贯通的静压供气孔，止推面静压垂向喷嘴（０３）方向与止推面垂直，喷嘴有两排，每排沿止推面中心呈中心对称均匀分布；内表面静压切向喷嘴（０４）有一排，分别位于内表面动压π形气楔槽（０５）之间，喷嘴方向与轴承内表面呈切向相交；　　动压系统是在轴承止推面和内表面分别开设动压螺旋槽（０６）、内表面动压π形气楔槽（０５）；止推面动压螺旋槽（０６）深度一致，顶部带有尖角，沿止推面与止推面静压喷嘴间隔均匀分布；内表面动压π形气楔槽（０５）；　　槽的形状为π形，槽宽均匀，有气楔角，即沿旋转方向槽的深度由深变浅。π形气楔槽（０５）沿内表面整圈均匀分布，且与内表面静压喷嘴间隔分布。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵广，刘艳，王晓放，杨勇，邱豪凯，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：91[中国|大连]