本实用新型涉及一种气体径向滑动轴承，属于滑动轴承技术领域。
背景技术：
上世纪中期以来，气体润滑技术迅速发展，特别是近年来气体径向滑动轴承打破了液体润滑一统天下的局面。与液体润滑相比，气体径向滑动轴承具有转速高、精度高、功耗低和寿命长等优点。由于气体的粘度大约是液体的千分之一，所以气体轴承可以在极高的转速下工作而几乎无摩擦磨损；另外气体径向滑动轴承还有干净清洁，能耐高温和低温等优良特性。因此它的使用范围越来越广，并在各个领域都受到欢迎。但是，由于气体径向滑动轴承使用的润滑剂是气体，所以较液体润滑而言，它的承载能力较低、刚度低、稳定性较差，气体径向滑动轴承容易出现失稳现象。
目前，对滑动轴承表面结构的研究和改进都集中在油润滑或脂润滑滑动轴承。中国专利CN106870562A中申请的“一种轴径表面织构化的锥形动静压轴承组合件”，其是在一种压力水或压力油润滑的锥形轴承轴颈表面加工表面织构，与油腔和节流器等结构配合以减小温升、增大转速。另外还有一些专利和论文对液体滑动轴承进行了改进和研究以达到提高转速、降低温升，增强润滑特性等目的，但是由于气体轴承本身就有工作转速高，摩擦磨损小等特点，另外由于气体的可压缩性及气体润滑轴承不存在空化等特性，这些技术都不适用于气体润滑轴承。
技术实现要素：
本实用新型针对现有技术存在的问题，提供一种气体径向滑动轴承，该滑动轴承可有效提高摩擦副间的润滑性能，从而使得滑动轴承的使用寿命得到极大延长；通过在滑动轴承轴瓦上加工微织构以扩大气膜承载区，增加径向滑动轴承的稳定性，增大气膜承载能力和刚度。
本实用新型为解决其技术问题而采用的技术方案是：
一种气体径向滑动轴承，润滑流体为气体，包括轴颈和轴瓦，轴瓦内侧设置有均匀的微织构，微织构区域在轴向上沿轴承中心呈对称分布；微织构区域轴向长度为l，其中微织构区域轴向长度为l与轴瓦轴向长度L的比为(0.2～1.0):1；微织构区域在周向上的角度为β2-β1，β1为微织构区域周向起始角，β2为微织构区域周向结束角，其中30°≤β1＜β2≤180°，15°≤β2-β1≤150°；
所述微织构的微孔密度Sp为10～95％；
所述微织构的微孔深径比ε1为0.005～0.5，微织构的微孔深度为0.1～100μm；
所述微织构为圆柱形凹坑、长方体形凹坑、球缺形凹坑、三棱柱形凹坑、多棱柱形凹坑的一种或多种；
优选地，微织构区域轴向长度l与轴瓦轴向长度L的比为：0.4≤l/L≤0.8；
本实用新型所述轴颈表面织构化的气体径向滑动轴承轴瓦上的微织构，可采用激光加工、电化学腐蚀、电火花等现有工艺加工。
工作原理：气体径向滑动轴承在运行时，由于气体动压效应，在轴颈和轴瓦之间形成楔形气膜，由于微织构的存在，拉长了气膜承载区，使滑动轴承气膜稳定性增加；轴承周向截面上由低压区到微织构区的压降减小，使该区域流量增大，导致气体从织构区到高压区压降升高，即最大压力升高。小于90°的微织构区的存在使该处压力降低，从而使整体承载能力增加；微织构区的存在使该处压力降低，导致偏转角度减小，从而使整体承载能力增加。
本实用新型的有益效果：
(1)本实用新型通过在气体径向滑动轴承轴瓦表面加工一定形状和密度的微织构，通过上述工作原理增加滑动轴承气膜的承载能力和刚度；
(2)本实用新型在气体径向滑动轴承轴瓦表面加工表面织构，能够有效改善摩擦副的润滑性能，从而增加滑动轴承使用寿命；
(3)本实用新型通过在滑动轴承轴瓦上加工微织构可以扩大气膜承载区，增加径向滑动轴承的稳定性。
附图说明
图1为实施例气体径向滑动轴承结构示意图；
图2为实施例转速反向时的气体径向滑动轴承结构示意图；
图3为实施例气体径向滑动轴承轴瓦结构示意图；
图4为实施例气体径向滑动轴承轴瓦沿周向展开示意图；
图5为实施例凹坑结构示意图；
图6为无微织构的光滑轴承和实施例1带圆柱形微织构气体径向滑动轴承轴向中心位置的周向压力分布图；
图7为无微织构的光滑轴承气膜厚度分布图；
图8为实施例1带圆柱形微织构气体径向滑动轴承气膜厚度分布图；
图9为无微织构的光滑轴承压力分布图；
图10为实施例1带圆柱形微织构气体径向滑动轴承压力分布图；
图中：1-轴瓦，2-微织构，3-轴颈，β1-微织构区域周向起始角，β2-微织构区域周向结束角，e-偏心距，φ-偏转角，l-微织构区域轴向长度，L-轴承轴向长度，D-轴颈直径，D1-轴瓦内壁直径，ω-轴颈转动角速度。
具体实施方式
下面结合具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
实施例1：如图1～5所示，一种气体径向滑动轴承，润滑流体为气体，包括轴颈和轴瓦，轴瓦内侧设置有均匀的微织构，微织构区域在轴向上沿轴承中心呈对称分布；微织构区域轴向长度为l，其中l＝12mm，轴瓦的轴向长度L＝20mm，微织构区域轴向长度l与轴瓦轴向长度L的比为0.6:1；微织构区域在周向上的角度为β2-β1，β1为微织构区域周向起始角，β2为微织构区域周向结束角，其中β1＝50°，β2＝110°，β2-β1＝60°；
本实施例中微织构的微孔密度Sp为50.27％；
本实施例中微织构的微孔深径比ε1为0.0083，微织构的微孔深度为5μm；
本实施例中微织构为圆柱形凹坑；
本实施例中微织构在区域内沿轴向和周向均匀分布且轴颈光滑；
无微织构的光滑轴承气膜厚度分布图如图7所示，本实施例带圆柱形微织构气体径向滑动轴承气膜厚度分布图如图8所示，无微织构的光滑轴承压力分布图如图9所示，本实施例带圆柱形微织构气体径向滑动轴承压力分布图如图10所示；从图7～10可知，气体径向滑动轴承在运行时，由于气体动压效应，在轴颈和轴瓦之间形成楔形气膜，由于微织构的存在，拉长了气膜承载区，使滑动轴承气膜稳定性增加；轴承周向截面上由低压区到微织构区的压降减小，使该区域流量增大，导致气体从织构区到高压区压降升高，即最大压力升高。小于90°的微织构区的存在使该处压力降低，从而使整体承载能力增加；微织构区的存在使该处压力降低，导致偏转角度减小，从而使整体承载能力增加；
将本实例所述的气体径向滑动轴承与相同参数的轴瓦无微织构的光滑滑动轴承进行对比；工况参数：工作温度为T＝300K，无偏心时半径间隙为h0＝5×10-6m，偏心率为ε＝0.5，轴承入口和出口工作压力均为P1＝P2＝1×105Pa，轴颈转速ω＝4×104r/min；结果如下表1所示：
表1 微织构气体轴承与光滑表面气体轴承性能对比
计算结果表明，本实用新型所述的气体径向滑动轴承与同等条件下的轴瓦无微织构的光滑滑动轴承相比承载力增加10％左右，气膜刚度增加6.4％左右，无微织构的光滑轴承和本实施例带圆柱形微织构气体径向滑动轴承轴向中心位置的周向压力分布图如图6所示，从图6可知，气膜承载区增加，即气体径向滑动轴承的稳定性增加；由此可知，本实施例的气体径向滑动轴承具有较好的稳定性和承载特性。
实施例2：如图1～5所示，一种气体径向滑动轴承，润滑流体为气体，包括轴颈和轴瓦，轴瓦内侧设置有均匀的微织构，微织构区域在轴向上沿轴承中心呈对称分布；微织构区域轴向长度为l，其中l＝10mm，轴瓦的轴向长度L＝50mm，微织构区域轴向长度为l与轴瓦轴向长度L的比为0.2:1；微织构区域在周向上的角度为β2-β1，β1为微织构区域周向起始角，β2为微织构区域周向结束角，其中β1＝30°，β2＝45°，β2-β1＝15°；
本实施例中微织构的微孔密度Sp为95％；
本实施例中微织构的微孔深径比ε1为0.005，微织构的微孔深度为0.1μm；
本实施例中微织构为长方体形凹坑，凹坑投影形状为正方形；
本实施例中微织构在区域内沿轴向和周向均匀分布且轴颈光滑；
本实施例的工况参数与实施例1相同。
实施例3：如图1～5所示，一种气体径向滑动轴承，润滑流体为气体，包括轴颈和轴瓦，轴瓦内侧设置有均匀的微织构，微织构区域在轴向上沿轴承中心呈对称分布；微织构区域轴向长度为l，其中l＝50mm，轴瓦的轴向长度L＝50mm，微织构区域轴向长度l与轴瓦轴向长度L的比为1:1；微织构区域在周向上的角度为β2-β1，β1为微织构区域周向起始角，β2为微织构区域周向结束角，其中β1＝30°，β2＝180°，β2-β1＝150°；
本实施例中微织构的微孔密度Sp为10％；
本实施例中微织构的微孔深径比ε1为0.5，微织构的微孔深度为100μm；
本实施例中微织构为球缺形凹坑；
本实施例中微织构在区域内沿轴向和周向均匀分布且轴颈光滑；
本实施例的工况参数与实施例1相同。
实施例4：如图1～5所示，一种气体径向滑动轴承，润滑流体为气体，包括轴颈和轴瓦，轴瓦内侧设置有均匀的微织构，微织构区域在轴向上沿轴承中心呈对称分布；微织构区域轴向长度为l，其中l＝20mm，轴瓦的轴向长度L＝50mm，微织构区域轴向长度为l与轴瓦轴向长度L的比为0.4:1；微织构区域在周向上的角度为β2-β1，β1为微织构区域周向起始角，β2为微织构区域周向结束角，其中β1＝90°，β2＝180°，β2-β1＝90°；
本实施例中微织构的微孔密度Sp为30％；
本实施例中微织构的微孔深径比ε1为0.1，微织构的微孔深度为25μm；
本实施例中微织构为三棱柱形凹坑，凹坑投影形状为等边三角形；
本实施例中微织构在区域内沿轴向和周向均匀分布且轴颈光滑；
本实施例的工况参数与实施例1相同。
实施例5：如图1～5所示，一种气体径向滑动轴承，润滑流体为气体，包括轴颈和轴瓦，轴瓦内侧设置有均匀的微织构，微织构区域在轴向上沿轴承中心呈对称分布；微织构区域轴向长度为l，其中l＝40mm，轴瓦的轴向长度L＝50mm，微织构区域轴向长度为l与轴瓦轴向长度L的比为0.8:1；微织构区域在周向上的角度为β2-β1，β1为微织构区域周向起始角，β2为微织构区域周向结束角，其中β1＝30°，β2＝90°，β2-β1＝60°；
本实施例中微织构的微孔密度Sp为60％；
本实施例中微织构的微孔深径比ε1为0.01，微织构的微孔深度为1μm；
本实施例中微织构为多棱柱形凹坑；凹坑投影形状为正六边形；
本实施例中微织构在区域内沿轴向和周向均匀分布且轴颈光滑；
本实施例的工况参数与实施例1相同。
实施例6：
本实施例的部分轴瓦微织构气体径向滑动轴承与实施例1的结构基本一致，不同之处在于，本实施例中微织构为均匀相间分布的长方体形凹坑和圆柱形凹坑；长方体形凹坑投影形状为正方形。
实施例7：
本实施例的部分轴瓦微织构气体径向滑动轴承与实施例2的结构基本一致，不同之处在于，本实施例中微织构为均匀相间分布的圆柱形凹坑、长方体形凹坑和多棱柱形凹坑；长方体形凹坑投影形状为正方形；多棱柱凹坑投影形状为正六边形。
本实施例中微织构的微孔密度Sp为40％；
实施例8：
本实施例的部分轴瓦微织构气体径向滑动轴承与实施例3的结构基本一致，不同之处在于，本实施例中微织构为均匀相间分布的球缺形凹坑、圆柱形凹坑和长方体形凹坑；长方体形凹坑投影形状为正方形。
实施例9：
本实施例的部分轴瓦微织构气体径向滑动轴承与实施例4的结构基本一致，不同之处在于，本实施例中微织构为均匀相间分布的圆柱形凹坑、长方体形凹坑、球缺形凹坑和三棱柱形凹坑；长方体形凹坑投影形状为正方形；三棱柱形凹坑投影形状为等边三角形。
实施例10：
本实施例的部分轴瓦微织构气体径向滑动轴承与实施例5的结构基本一致，不同之处在于，本实施例中微织构为均匀相间分布的圆柱形凹坑、长方体形凹坑、球缺形凹坑、三棱柱形凹坑和多棱柱形凹坑。长方体形凹坑投影形状为正方形；三棱柱形凹坑投影形状为等边三角形；多棱柱凹坑投影形状为正六边形；
本实施例中微织构的微孔密度Sp为20％。
上面结合附图对本实用新型的具体实施例作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。