专利名称：内π形气楔槽动静压复合气浮轴承的制作方法
技术领域：
本实用新型属于轴承技术领域，涉及一种支承高速旋转机械的一种内Ji形气楔
槽动静压复合气浮轴承。
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基本的润滑方式，一种是静压气浮轴承，如图1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1、轴承体2、转子轴颈1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Ji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ji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[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)。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[苏]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1、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，见图 5A、图5B所示，其主要内容如下它由转子轴颈1、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。
实用新型内容本实用新型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，本实用新型的技术解决方案是 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，分别位于内表面动压n形气楔槽之间，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形气楔槽 沿内表面整圈均匀分布，且与内表面静压喷嘴间隔分布。 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。 本实用新型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。
[0014]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是本实用新型的内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9B、图9C是轴承内表面Ji形气楔槽形状及深度变化示意图。[0025] 图中01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。
具体实施方式以下结合技术和附图详细叙述实施例。 如图所示，本实用新型的内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 ^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01、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Ji 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。Ji形槽 沿内表面且与内表面静压喷嘴间隔均匀分布。 同时，请参见图7A、图7B和图7C，本实用新型的核心技术是采用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，即止推面动压螺旋槽06、内表面动压Ji形气楔 槽05中的空气被高速旋转的转子轴颈带动起来，形成气体增压的效果。密封圈07除了具 有密封高压气体的功能之外，还可以减小气浮轴承在被支承转子启动阶段的碰摩和磨损。 气浮轴承的这种动压、静压复合设计可以为转子轴颈提供由低速到高速旋转过程 中的支承刚度，避免了静压和动压之间的耦合和相互干扰作用；贯通的n形气楔槽设计可 以避免"八"字形或"人"字形增压流道槽(或叫动压槽)两端动压效果不一致的严重弊端， 贯通的设计使轴承两端增压效果或支承刚度一致，使转子轴颈运行更稳定、可靠。止推面动 静压设计可以使转子轴颈悬浮于两轴承之间，起到止推轴承的效果，极大地降低了转子轴 颈的轴向振动，同时对于径向振动也具有很好的抑制作用，因此，显著提高了转子轴颈运行 的稳定性，拓宽了气浮轴承的使用范围。
权利要求一种内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。
专利摘要本实用新型一种内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。本实用新型的气浮轴承，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，本实用新型结构简单、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。
文档编号F16C33/10GK201535319SQ20092031210
公开日2010年7月28日 申请日期2009年10月9日 优先权日2009年10月9日
发明者刘艳, 杨勇, 王晓放, 赵广, 邱豪凯 申请人:大连理工大学