專利名稱：外壓環(huán)向斜縫供氣氣體軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
外壓環(huán)向斜縫供氣氣體軸承。本實(shí)用新型屬氣體軸承領(lǐng)域。本實(shí)用新型用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，如透平膨脹機(jī)、渦輪增壓器等。
常規(guī)的外壓小孔和狹縫供氣氣體軸承都是徑向供氣。在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中，當(dāng)轉(zhuǎn)子工作轉(zhuǎn)速達(dá)到同步渦動(dòng)臨界轉(zhuǎn)速一倍時(shí)，會(huì)出現(xiàn)一種叫做半速渦動(dòng)的自激渦動(dòng)。它會(huì)使轉(zhuǎn)子和軸承相碰而失去穩(wěn)定。A.Tondl曾提出一種切向供氣小孔的外壓氣體軸承。見(jiàn)Gas Bear－ing SymPosium on Design Methods and APPlications1967。供氣方向和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反，從而能抑制和推遲自激渦動(dòng)，使轉(zhuǎn)子在較高的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。陳純正曾研制了多排切向小孔供氣外壓氣體軸承，見(jiàn)西安交通大學(xué)“科學(xué)技術(shù)報(bào)告”82－198、1982、6。并將該軸承用于150米3／時(shí)制氧機(jī)的透平膨脹機(jī)。
本發(fā)明作用原理同以上軸承類似，也是產(chǎn)生和轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)動(dòng)方向相反的供氣來(lái)抑制轉(zhuǎn)子的自激渦動(dòng)。所不同的是軸承供氣是通過(guò)環(huán)向斜縫來(lái)實(shí)現(xiàn)的。
在外壓氣體軸承領(lǐng)域已采用抑制自激渦動(dòng)，提高高速穩(wěn)定性的方法還有1、軸承用彈性支承。其中有軸承上加O形橡膠圈的橡皮加穩(wěn)軸承。見(jiàn)J.W.Powell，C.TemPest“A Study of High SPeed Machines with Rubber Stabilized AirBearings”ASME.E 1966。另有將軸承支承于另一外壓軸承氣膜上的雙氣膜軸承。見(jiàn)Haruo Mori“A Stabilizing Method of the Externally Pressurized Gas Bearings”4th Biannuel Gas Bearing Symposium。1969。2、在軸承內(nèi)表面加穩(wěn)定腔的Sixsmith軸承。見(jiàn)H.Sixsmith“The Theory and Design of a Gas－Lubricated Bearing of High Stablity”First International SymPosium on Gas－Lubricated Bearing。1959。
經(jīng)專利文獻(xiàn)檢索，沒(méi)有發(fā)現(xiàn)和本發(fā)明相同的專利。附檢索文獻(xiàn)一份。
本發(fā)明的目的在于提供一種加工方便、耗氣量小并具有高速穩(wěn)定性的外壓氣體軸承。
本發(fā)明的內(nèi)容將結(jié)合附圖來(lái)說(shuō)明。


圖1是單排供氣環(huán)向斜縫軸承結(jié)構(gòu)圖。
圖2是雙排供氣環(huán)向斜縫軸承結(jié)構(gòu)圖。
圖3是供氣縫圖。
如
圖1所示，該軸承由上軸承〔1〕，中軸承〔2〕，下軸承〔4〕組成。三部分通過(guò)過(guò)渡配合裝配為一整體，保證軸承孔同心。上、下軸承和中軸承之間垂直于軸承孔中心線的壓合面上加工有供氣縫〔6〕。壓合面經(jīng)過(guò)仔細(xì)加工、研磨，使沒(méi)有縫的部分能很好氣密。壓力氣體通過(guò)供氣孔〔5〕進(jìn)入供氣縫，由于斜縫的導(dǎo)向，通過(guò)斜縫進(jìn)入軸承間隙的氣體形成同軸轉(zhuǎn)向相反的附加切向環(huán)流。該環(huán)流能有效地抑制和推遲自激渦動(dòng)，從而使軸能在極高的轉(zhuǎn)速穩(wěn)定運(yùn)行。流入間隙的氣體從軸承兩端排出。同斜(切向)小孔供氣軸承相比，環(huán)向斜縫軸承進(jìn)入軸承間隙的氣流沒(méi)有擴(kuò)散效應(yīng)，能更有效地在整個(gè)間隙形成切向環(huán)流。所以說(shuō)它比較省氣。環(huán)向斜縫軸承在長(zhǎng)徑比較小時(shí)，優(yōu)越性大。一般長(zhǎng)徑比為0.5－1。
雙排環(huán)向斜縫供氣軸承(附圖2)和單排縫軸承相比，它有較高的承載能力，同時(shí)軸承耗氣量也大一些。雙排環(huán)向斜縫軸承由上軸承〔1〕、中間體〔3〕、中軸承〔2〕、下軸承〔4〕組成。供氣縫可以加工在中間體上，也可以加工在上、中、下軸承上。
供氣縫(附圖3)是在軸承壓合面上加工(可以機(jī)械加工，如銑削；也可用腐蝕等其他方法)?？p的高度(深度)為0.01～0.07毫米。環(huán)向供氣斜縫在軸承園周方向上總是向同一方向傾斜。供氣縫形狀如同透平膨脹機(jī)的噴嘴。供氣縫出口角α(供氣縫型線和軸承表面切線的夾角)(附圖3)的范圍是0°＜α＜70°。供氣縫型線可以是曲線，也可以是直線。
外壓環(huán)向斜縫供氣軸承的間隙大小如同一般外壓氣體軸承。其直徑間隙范圍為0.03～0.09毫米。
同以上軸承比較，環(huán)向斜縫供氣軸承不需鉆小孔，加工方便。軸承既可用自潤(rùn)滑性能良好的石墨、聚四氟乙烯等軟材料制造；也可以用高硬度抗卡性能強(qiáng)的材料，如碳化硅、氮化鎢等。在同樣供氣壓力下，環(huán)向斜縫軸承耗氣量是橡皮加穩(wěn)軸承的0.6～0.7；是多排切向軸承的0.5～0.6；是Sixsmith軸承和雙氣膜軸承的0.5以下。環(huán)向斜縫供氣軸承同徑向供氣軸承比較，自激渦動(dòng)起始速度可提高一倍以上。這對(duì)一般高速透平膨脹機(jī)的工作轉(zhuǎn)速來(lái)說(shuō)是足夠有余了。
權(quán)利要求1.一種外壓環(huán)向斜縫供氣氣體軸承。其特征是供氣縫在軸承圓周方向上向同一方向傾斜，供氣縫出口角α的范圍是0°＜α＜70°。
2.按權(quán)利要求1所述的軸承，其特征是采用組合結(jié)構(gòu)，各部分用過(guò)渡配合以保證軸承同心。
專利摘要一種外壓環(huán)向斜縫供氣氣體軸承。由于供氣縫的傾斜，使經(jīng)過(guò)供氣縫的壓力氣體在軸承間隙中產(chǎn)生一個(gè)和軸轉(zhuǎn)動(dòng)相反方向的附加切向環(huán)流，從而能抑制軸在高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)具有破壞性的自激渦動(dòng)。也就是提高了軸的高速穩(wěn)定性。該軸承結(jié)構(gòu)為組合式。供氣縫可以是單排，也可以是雙排。該軸承加工方便，不需鉆孔，軸承可用碳化硅等高硬度材料。該軸承耗氣量較小，可用于高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械，如透平膨脹機(jī)等。
文檔編號(hào)F16C32/06GK2033867SQ88203168
公開(kāi)日1989年3月8日 申請(qǐng)日期1988年2月5日 優(yōu)先權(quán)日1988年2月5日
發(fā)明者賀惠保 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院低溫技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心