專利名稱：內(nèi)槽道自潤(rùn)滑動(dòng)靜壓耦合氣浮軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承技術(shù)，是高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械氣浮軸承的一種內(nèi)槽道自潤(rùn)滑 動(dòng)靜壓耦合氣浮軸承。
背景技術(shù)：
氣浮軸承是20世紀(jì)中期迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)產(chǎn)品，它與常 規(guī)油質(zhì)潤(rùn)滑軸承(滾動(dòng)軸承或油質(zhì)滑動(dòng)軸承)相比，具有很多良好的特性， 如高轉(zhuǎn)速、高精度、低功耗、無污染和壽命長(zhǎng)、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。因 此廣泛應(yīng)用于國(guó)防、能源、機(jī)床及醫(yī)療等行業(yè)，尤其是在高速回轉(zhuǎn)機(jī)械和 超精密儀器技術(shù)領(lǐng)域更有明顯的優(yōu)越性。
目前，氣浮軸承潤(rùn)滑主要有兩種最基本的結(jié)構(gòu)形式， 一種是靜壓氣浮 軸承如圖l，另一種是動(dòng)壓氣浮軸承如圖2。
無論是靜壓氣浮軸承，還是動(dòng)壓氣浮軸承，其原理都是依靠氣體，軸 承就是利用氣體的粘性，提高間隙中氣體的壓力，從而將軸懸浮起來的軸 承(見[日]十合晉一 著，韓煥臣譯《氣動(dòng)軸承…-設(shè)計(jì)、制作與應(yīng)用》， 宇航出版社，1988)。這兩種氣浮軸承的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，便于維護(hù)，在 許多情況下應(yīng)用也很有效。但這兩種氣浮軸承由于結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，都存在動(dòng)靜部件短時(shí)間接觸面耐磨性能要求高，材料及工藝性能不容易達(dá)到等缺 欠，.易發(fā)生渦動(dòng)失穩(wěn)損壞軸承的故障。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提出一種新結(jié)構(gòu)形式的 內(nèi)槽道自潤(rùn)滑動(dòng)靜壓耦合結(jié)構(gòu)的氣浮軸承，實(shí)現(xiàn)動(dòng)靜壓耦合承載的氣浮軸 承。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明的技術(shù)解決方案是-
一種內(nèi)槽道自潤(rùn)滑動(dòng)靜壓耦合氣浮軸承，軸承外圓兩端設(shè)有減振彈 性圈；其包括靜壓系統(tǒng)和動(dòng)壓系統(tǒng)；
靜壓系統(tǒng)，是在軸承體設(shè)置貫通的雙排壓力供氣孔； 動(dòng)壓系統(tǒng)是在軸承體內(nèi)圓表面設(shè)置增壓流道槽，其內(nèi)端相互間有一距離。
所述的氣浮軸承，其所述供氣孔設(shè)有節(jié)氣噴嘴，噴嘴與軸承體內(nèi)圓 成切線方向相交，噴嘴在軸承體內(nèi)圓表面均勻分布；增壓流道槽為四周封 閉的凹槽，外端與軸承體邊緣也有一距離。
所述的氣浮軸承，其所述軸承體，是采用碳石墨合金、碳纖維、聚 四氟乙烯其中之一材料制作。
所述的氣浮軸承，其所述減振彈性圈，為橡膠圈、金屬橡膠、彈性 復(fù)合材料其中之一制作。
所述的氣浮軸承，其所述軸承體與減振彈性圈，為流體動(dòng)壓承載密 封環(huán)結(jié)構(gòu)。所述的氣浮軸承，其所述增壓流道槽，在軸承體內(nèi)圓表面成八字排列。
本發(fā)明軸承不僅極大地提高了動(dòng)靜部件短時(shí)間接觸面耐磨性能，而 且還降低了對(duì)工質(zhì)含雜質(zhì)、溫度等指標(biāo)的要求，能夠有效的提高氣浮軸 承承載的穩(wěn)定性與可靠性，進(jìn)一步拓寬了氣浮軸承應(yīng)用的范圍。


圖1是現(xiàn)有靜壓氣浮軸承結(jié)構(gòu)示意圖； 圖2是現(xiàn)有動(dòng)壓氣浮軸承結(jié)構(gòu)示意圖3是本發(fā)明的內(nèi)槽道自潤(rùn)滑動(dòng)靜壓耦合氣浮軸承結(jié)構(gòu)示意圖； 圖4是本發(fā)明的雙排浮環(huán)壓力供氣孔結(jié)構(gòu)示意圖； 圖5是本發(fā)明的噴嘴節(jié)流切向供氣結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
圖3是本發(fā)明的內(nèi)槽道自潤(rùn)滑動(dòng)靜壓耦合氣浮軸承結(jié)構(gòu)示意圖，其 中，圖3A為動(dòng)靜壓耦合氣浮軸承剖面示意圖，圖3B為動(dòng)靜壓耦合氣浮 軸承內(nèi)圓面示意圖。如圖所示，本發(fā)明的內(nèi)槽道自潤(rùn)滑動(dòng)靜壓耦合氣浮 軸承由轉(zhuǎn)子軸頸l、軸承體2、增壓流道槽3、減振彈性圈4、供氣孔5、 供氣孔噴嘴6組成，其包括靜壓系統(tǒng)、動(dòng)壓系統(tǒng)；其中，
靜壓系統(tǒng)是在軸承體2設(shè)置貫通的雙排壓力供氣孔5，供氣孔5的 噴嘴6與軸承內(nèi)圓成切線方向相交，供氣孔噴嘴6在軸承體2內(nèi)圓表面 均勻分布；
動(dòng)壓系統(tǒng)是在軸承體2內(nèi)圓表面均勻設(shè)置增壓流道槽3，增壓流道槽3為四周封閉的凹槽，成八字排列，其內(nèi)端相互間有一距離，外端與軸 承體2邊緣也有一距離。
軸承體2為流體動(dòng)壓承載密封環(huán)，其采用耐磨、耐高溫及自潤(rùn)滑性
能的材料，如碳石墨合金、碳纖維、聚四氟乙烯等材料制作。
軸承體2外圓兩端設(shè)有減振彈性圈4，減振彈性圈4為橡膠圈、金
屬橡膠及彈性復(fù)合材料制作。
同時(shí)請(qǐng)參見圖4、圖5，本發(fā)明的核心技術(shù)是在氣浮軸承體內(nèi)開設(shè)雙 排壓力供氣孔5，每排壓力供氣孔5采用噴嘴6節(jié)流切向供氣結(jié)構(gòu)；氣浮 軸承內(nèi)表面開設(shè)增壓流道槽3，并采用耐磨、耐高溫、高強(qiáng)度及固體自潤(rùn)
滑性能的材料(如碳石墨合金、碳纖維、氮化硼等材料)。其原理是根據(jù) 氣浮軸承與轉(zhuǎn)子軸頸l動(dòng)靜部件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，在動(dòng)靜間隙流道處，利用轉(zhuǎn)
子軸頸1旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)流體增壓與外部供氣壓力耦合作用產(chǎn)生的動(dòng)力使軸懸浮 起來。這里在軸承體2開設(shè)雙排壓力供氣孔5，并采用噴嘴6節(jié)流切向供
氣結(jié)構(gòu)，對(duì)轉(zhuǎn)子的浮起提供了靜壓承載及阻尼作用；浮環(huán)內(nèi)表面開設(shè)增壓 流道槽3，則是利用轉(zhuǎn)子軸頸1旋轉(zhuǎn)帶動(dòng)氣體增壓的效果，為轉(zhuǎn)子的浮起 提供了動(dòng)壓承載作用；針對(duì)氣浮軸承的應(yīng)用條件，合理選擇耐磨、耐高溫 性能的自潤(rùn)滑材料作為氣浮軸承內(nèi)表面自潤(rùn)滑層7材料，有效地解決了軸
頸氣流槽動(dòng)靜部件短時(shí)間接觸，軸承內(nèi)表面相對(duì)高速運(yùn)動(dòng)的摩損問題；減 振彈性圈4采用彈性橡膠圈、金屬橡膠及彈性復(fù)合材料等減振技術(shù)措施， 進(jìn)一步提高氣浮軸承承載運(yùn)行的穩(wěn)定性。
本發(fā)明的技術(shù)方案主要通過如下步驟實(shí)現(xiàn)
1.氣浮軸承體2材料的選擇，即根據(jù)氣浮軸承應(yīng)用的溫度、壓力及工質(zhì)等條件，合理選擇耐磨、耐高溫及自潤(rùn)滑的性能材料作為氣浮 軸承體材料；
2. 氣浮軸承的流體動(dòng)靜壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即根據(jù)氣浮軸承應(yīng)用的溫度、 壓力及工質(zhì)等條件，以及軸頸旋轉(zhuǎn)、渦動(dòng)轉(zhuǎn)速與承擔(dān)載荷性質(zhì)，合
理確定增壓流道槽3的壓比，完成雙排噴嘴6節(jié)流切向供氣孔5與 內(nèi)表面開設(shè)增壓流道槽3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；
3. 氣浮軸承的本體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即根據(jù)氣浮軸承所承擔(dān)的載荷性質(zhì)、 穩(wěn)定性的要求及工質(zhì)等條件，采用橡膠圈、金屬橡膠及彈性復(fù)合材 料等措施，完成流體動(dòng)力承載密封環(huán)結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的設(shè) 計(jì)；
4. 氣浮軸承的加工與制造，即根據(jù)氣浮軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝要求， 選擇能夠滿足精度要求的設(shè)備進(jìn)行制造、加工及裝配。
1. 氣浮軸承體2的選擇根據(jù)氣浮軸承應(yīng)用溫度T〈20(TC、工作介 質(zhì)為環(huán)境壓力下的空氣，選擇具有耐磨、耐高溫寄自潤(rùn)滑性能的碳 石墨作為氣浮軸承體2材料。
2. 氣動(dòng)軸承的動(dòng)靜壓結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)氣浮軸承所承擔(dān)的靜載荷為3 公斤、轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速為38000rpm，確定雙排噴嘴6節(jié)流切向供氣 孔5與內(nèi)表面開設(shè)八字形增壓流道槽3的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
3. 氣動(dòng)軸承本體的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)根據(jù)流體動(dòng)力密封環(huán)所承擔(dān)的載荷性 質(zhì)、穩(wěn)定性的要求，采用彈性橡膠圈為減振彈性圈4，完成流體動(dòng)力承載密封環(huán)結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度及運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)； 4.氣動(dòng)軸承的加工與制造根據(jù)流體動(dòng)力密封環(huán)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的工藝 要求，選擇能夠滿足精度要求的數(shù)控設(shè)備或?qū)Ｓ迷O(shè)備進(jìn)行制造、加 工及裝配。
權(quán)利要求
1. 一種內(nèi)槽道自潤(rùn)滑動(dòng)靜壓耦合氣浮軸承，軸承外圓兩端設(shè)有減振彈性圈；其特征在于包括靜壓系統(tǒng)和動(dòng)壓系統(tǒng)；靜壓系統(tǒng)，是在軸承體設(shè)置貫通的雙排壓力供氣孔；動(dòng)壓系統(tǒng)是在軸承體內(nèi)圓表面設(shè)置增壓流道槽，其內(nèi)端相互間有一距離。
2. 如權(quán)利要求l所述的氣浮軸承，其特征在于所述供氣孔設(shè)有節(jié) 氣噴嘴，噴嘴與軸承體內(nèi)圓成切線方向相交，噴嘴在軸承體內(nèi)圓表面均勻 分布；增壓流道槽為四周封閉的凹槽，外端與軸承體邊緣也有一距離。
3. 如權(quán)利要求1所述的氣浮軸承，其特征在于所述軸承體，是采 用碳石墨合金、碳纖維、聚四氟乙烯其中之一材料制作。
4. 如權(quán)利要求l所述的氣浮軸承，其特征在于所述減振彈性圈， 為橡膠圈、金屬橡膠、彈性復(fù)合材料其中之一制作。
5. 如權(quán)利要求l所述的氣浮軸承，其特征在于所述軸承體與減振 彈性圈，為流體動(dòng)壓承載密封環(huán)結(jié)構(gòu)。
6. 如權(quán)利要求l所述的氣浮軸承，其特征在于所述增壓流道槽， 在軸承體內(nèi)圓表面成八字排列。
全文摘要
本發(fā)明一種內(nèi)槽道自潤(rùn)滑動(dòng)靜壓耦合氣浮軸承，涉及軸承技術(shù)，是新結(jié)構(gòu)形式的氣浮軸承。其結(jié)構(gòu)特征是在軸承體開設(shè)雙排壓力供氣孔，并采用噴嘴節(jié)流切向供氣結(jié)構(gòu)；軸承內(nèi)表面開設(shè)增壓流道槽結(jié)構(gòu)；軸承體采用耐磨、耐高溫及自潤(rùn)滑性能的材料，并采用橡膠圈、金屬橡膠及彈性復(fù)合材料等減振技術(shù)措施。本發(fā)明的動(dòng)靜壓耦合氣浮軸承不僅極大地提高了浮環(huán)承受外加載荷的能力，以及動(dòng)靜部件短時(shí)間接觸的耐磨性能，而且還降低了對(duì)工作介質(zhì)含雜質(zhì)、溫度等指標(biāo)的要求。因此，本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，運(yùn)行穩(wěn)定、可靠性高，并進(jìn)一步拓寬了氣浮軸承產(chǎn)品工程應(yīng)用的范圍。
文檔編號(hào)F16C32/06GK101413541SQ20071016399
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2007年10月15日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月15日
發(fā)明者于達(dá)仁, 岳鳳山, 穎 崔, 楊金福, 策 陳, 黃東成 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所