專利名稱：高壓錐型漸擴(kuò)式進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高壓供氣下的靜壓氣體軸承技術(shù)領(lǐng)域，特別是高壓錐型漸擴(kuò)進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承。適用于需重載、高剛度的精密重型機(jī)械、測量設(shè)備、大型空間結(jié)構(gòu)的地面氣浮仿真設(shè)備等。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)氣體軸承，提高供氣壓力、增大工作間隙將使軸承間隙中氣體流速從亞音速跨越到超音速，并且軸承間隙內(nèi)的壓力分布不再像通常雷諾潤滑方程所規(guī)定的那樣——從供氣孔到軸承邊界壓力是逐漸降低到環(huán)境壓力，而是供氣孔出口附近的壓力迅速下降，直至低于環(huán)境壓力并到達(dá)最低壓力點(diǎn)，而后再逐漸上升到環(huán)境壓力以上，之后再逐漸降低到環(huán)境壓力。對(duì)于這樣的氣體軸承而言，當(dāng)軸承在亞音速工作時(shí)，隨供氣壓力的提高，承載能力隨之提高；當(dāng)供氣壓力進(jìn)一步提高，氣隙內(nèi)出現(xiàn)超音速流動(dòng)和負(fù)壓區(qū)，這時(shí)軸承的承載能力將大幅下降，甚至可能出現(xiàn)負(fù)的承載能力。因此，氣體軸承設(shè)計(jì)者常以軸承間隙內(nèi)不出現(xiàn)超音速流動(dòng)為氣體軸承工作參數(shù)的設(shè)計(jì)原則，即氣體軸承一定要工作于亞音速。在這樣的指導(dǎo)思想下，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的氣體軸承供氣壓力都較低，一般不大于6×105N/m2。然而現(xiàn)代尖端工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，迫切需要開發(fā)重載氣體潤滑系統(tǒng)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種高壓錐型漸擴(kuò)式進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承，克服了傳統(tǒng)氣體軸承受供氣壓力的限制，利用供氣孔附近流道形狀的改變，減緩速度過快帶來的壓力損失，維持軸承承載區(qū)內(nèi)的高壓。這種結(jié)構(gòu)的氣體軸承，可提供較高的供氣壓力(≥0.6MPa)，承載能力可以隨供氣壓力的提高成比例的提高。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是，高壓錐型漸擴(kuò)式進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承，是在軸承工作表面1上開有單排或多排供氣孔2，并沿軸承徑向方向并列或交錯(cuò)分布，在軸承上設(shè)有進(jìn)氣工藝孔道3和進(jìn)氣工藝孔道4，并且以供氣孔2分布圓為中心分布有相應(yīng)的單層錐型混合腔5或雙層錐型混合腔6，各錐型混合腔之間互不相通。供氣孔2單排布置數(shù)目為偶數(shù)時(shí)，數(shù)量為4-10個(gè)。供氣孔2單排布置數(shù)目為奇數(shù)時(shí)，數(shù)量為3-11個(gè)。多排供氣孔2的排數(shù)為2-3排。本發(fā)明采用沿供氣孔分布圓加工單層或多層錐型混合腔的技術(shù)方案(，通過合理設(shè)計(jì)優(yōu)化軸承的尺寸參數(shù)和工作參數(shù)，消除壓力突降和負(fù)壓區(qū)對(duì)軸承承載能力的不利影響，使氣體流出工作間隙時(shí)達(dá)到音速或者超音速，保持軸承承載區(qū)內(nèi)較高的平均壓力，從而達(dá)到提高承載能力的目的。
本發(fā)明的有益效果是(1)在高壓和大氣膜工作條件下，本軸承承載區(qū)內(nèi)的壓力分布得到明顯改善，避免了壓力突降和負(fù)壓區(qū)的出現(xiàn)。
(2)在高壓尤其在供氣壓力大于6×105N/m2，本軸承的承載能力遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)靜壓小孔和固有孔氣浮止推軸承，承載力可提高約20～50％，并且承載能力可以隨供氣壓力的提高而成比提高。
(3)在高壓尤其在供氣壓力大于6×105N/m2下，軸承具有很高的靜剛度。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明。
圖1單排單錐型漸擴(kuò)式進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是附圖1的A-A截面剖視圖。
圖3單排雙錐型漸擴(kuò)式進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是附圖3的A-A截面剖視圖。
圖5是雙排單錐型漸擴(kuò)式進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖6是圖5的A-A截面剖視7是雙排雙錐型漸擴(kuò)式進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖8是圖7的A-A截面剖視中，1、軸承工作面，2、供氣孔，3、進(jìn)氣工藝孔道，4、進(jìn)氣工藝孔道，5、單層錐型混合腔，6、雙層錐型混合腔。
具體實(shí)施例方式
如附圖1所示，止推軸承工作面1上靜壓氣浮供氣孔2單排布置數(shù)目為偶數(shù)，以供氣孔為中心，加工有單錐型混合腔5。具有一定壓力的壓縮空氣經(jīng)過進(jìn)氣孔道3和4流入供氣小孔2后，流經(jīng)錐型混合腔5后獲得節(jié)流均壓效果，最終作用在軸承工作面1上，與外載荷相平衡。
如附圖2所示，止推軸承工作面1上靜壓氣浮供氣孔2單排布置，以供氣孔為中心，加工有單層錐型混合腔5和雙層錐型混合腔6。具有一定壓力的壓縮空氣經(jīng)過進(jìn)氣孔道3和4流入供氣小孔2后，流經(jīng)單層錐型混合腔5和雙層錐型混合腔6時(shí)獲得兩次節(jié)流均壓作用，最終作用在軸承工作面1上，與外載荷相平衡。如附圖3所示，止推軸承工作面1上分布有雙排靜壓氣浮供氣孔2和3，以供氣孔為中心，加工有單錐型混合腔5。具有一定壓力的壓縮空氣經(jīng)過進(jìn)氣孔道4流入供氣小孔2和3后，流經(jīng)錐型混合腔5時(shí)獲得節(jié)流均壓效果，最終作用在軸承工作面1上，與外載荷相平衡。如附圖4所示，止推軸承工作面1上分布有雙排靜壓氣浮供氣孔2和3，以供氣孔為中心，加工有單層錐型混合腔5和雙層錐型混合腔6。具有一定壓力的壓縮空氣經(jīng)過進(jìn)氣孔道4流入供氣小孔2和3后，流經(jīng)單層錐型混合腔5和雙層錐型混合腔6時(shí)獲得兩次節(jié)流均壓效果，最終作用在軸承工作面1上，與外載荷相平衡。
權(quán)利要求
1.高壓錐型漸擴(kuò)式進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承，其特征在于，在軸承工作表面(1)上開有單排或多排供氣孔(2)，并沿軸承徑向方向并列或交錯(cuò)分布，在軸承上設(shè)有進(jìn)氣工藝孔道(3)和進(jìn)氣工藝孔道(4)，并且以供氣孔(2)分布圓為中心分布有相應(yīng)的單層錐型混合腔(5)或雙層錐型混合腔(6)，各錐型混合腔之間互不相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓錐型漸擴(kuò)式進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承，其特征在于，所述的供氣孔(2)單排布置數(shù)目為偶數(shù)，數(shù)量為4-10個(gè)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓錐型漸擴(kuò)式進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承，其特征在于，所述的供氣孔(2)單排布置數(shù)目為奇數(shù)，數(shù)量為3-11個(gè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高壓錐型漸擴(kuò)式進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承，其特征在于，所述的多排供氣孔(2)的排數(shù)為2-3排。
全文摘要
本發(fā)明涉及高壓錐型漸擴(kuò)進(jìn)氣靜壓氣浮止推軸承，是在軸承工作表面上開有單排或多排供氣孔，并沿軸承徑向方向并列或交錯(cuò)分布，在軸承上設(shè)有進(jìn)氣工藝孔道，并且以供氣孔分布圓為中心分布有相應(yīng)的單層錐型混合腔或雙層錐型混合腔，各錐型混合腔之間互不相通。本發(fā)明的有益效果是在高壓和大氣膜工作條件下，軸承承載區(qū)內(nèi)的壓力分布得到明顯改善，避免了壓力突降和負(fù)壓區(qū)的出現(xiàn)。承載能力遠(yuǎn)大于傳統(tǒng)靜壓小孔和固有孔氣浮止推軸承，承載力可提高約20～50％，并且承載能力可以隨供氣壓力的提高而成比提高。軸承具有很高的靜剛度。適用于需重載、高剛度的精密重型機(jī)械、測量設(shè)備、大型空間結(jié)構(gòu)的地面氣浮仿真設(shè)備等。
文檔編號(hào)F16C32/06GK101059150SQ20071001054
公開日2007年10月24日 申請(qǐng)日期2007年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2007年3月3日
發(fā)明者馬文琦, 王祖溫, 孫昂 申請(qǐng)人:大連海事大學(xué)