[其他]弹性流体静压轴承

说明书

本发明是一种弹性流体静压轴承，通过在弹性材料轴承内置入硬质材料条的方法，大大提高了轴承的承载能力，并在高压流体断绝时可作为普通滑动轴承使用，有良好的工作可靠性。

本发明是一种靠高压润滑介质通过弹性材料轴承变形形成使轴和轴承即使无相对运转时也无固体接触的弹性流体静压轴承。

现有技术中所涉及的静压轴承，绝大多数以凹槽式外阻尼静压轴承的形式应用于实际生产。美国专利1967年3305282号文献介绍了一种内阻尼静压轴承，其结构特征为，在轴承的内壁开有一环形高压配流槽，同时在轴的外表面上制有一些导流槽。这种轴承尽管承载能力较强，但其缺点是，一旦高压流体因某种原因停止供给，由于轴上开有沟槽，轴和轴承的接触面变得很小，很容易因摩擦而损坏，导致轴承破坏。

本发明人在1984年第三期《机械工程学报》上公开了一项题为“弹性流体静压轴承”的技术发明。这种轴承由非金属弹性材料或薄壳型金属制成;轴承的内壁制有一环形高压配流槽，当高压流体进入配流槽时，轴承因弹性变形而在配流槽附近形成比两端较大的间隙而产生静压作用。这种轴承虽然工作可靠性强，但其缺点是轴在偏离轴承中心线时的回复作用小，因而承载能力小。

本发明则有较大的承载能力，它比较好地解决了这一问题，其主要构成如下：本发明所说的轴承为整体轴套型轴承，该轴承与轴的接触面是光滑旋转面，它可以由非金属弹性材料制成，也可以由薄壳型金属制成，对非金属弹性材料静压轴承，在轴承材料内部均匀对称地置有硬质材料条，其间隔应大弹性材料的厚度，硬质条的径向镶嵌深度即距摩擦面的距离应为轴承材料的2/3～3/4，对薄壳型金属材料静压轴承，在其外部均匀对称地置有金属肋板，硬质条或肋板的放置方向均与轴承的中心线一致。

以下将结合附图详述几个实施例：

图1是非金属弹性材料静压轴承的主剖视图;

图2是非金属弹性材料静压轴承的侧剖视图;

图3是薄壳型金属静压轴承的主剖视图;

图4是薄壳型金属静压轴承的侧剖视图;

图5是活塞式静压轴承的主剖视图;

图6是活塞式静压轴承的俯剖视图;

图7是球形静压轴承;

图8是双锥形静压轴承。

图1、2是本发明的基本原理图。其中，〔1〕为轴，〔2〕为整体轴套型轴承，它由非金属弹性材料制成，并在弹性材料内部均匀对称地置有硬质材料条〔3〕，它们的放置方向与轴线一致;在轴承的内壁正中，开有一条环形高压配流槽〔4〕，轴承外部套有轴承壳体〔5〕，轴承两端安有端盖〔6〕，其工作原理如下：

当轴承供有高压流体时，该流体由环形配流槽均匀地流向轴与轴承间的间隙，然后从轴承两端溢出。流体的压力在间隙阻力作用下从轴承的中部向两端在流溢的过程中逐渐减小，到两端降为零。受流体压力的作用，轴承因产生弹性变形而涨大，致使轴承间隙在中部较大而两端逐渐减小。由于轴承材料内置有硬质材料条，它们的刚性强，所以硬质材料条所在部位的轴承材料被撑住而几乎不发生弹性变形，从而在轴承内壁上形成了一些凹槽和凸棱。凹槽很浅，一般控制在轴承最外端间隙的2～3倍，此时轴承内壁所形成的形状，正是轴承产生静压作用所需要的形状。

无载荷时，轴承间隙及各个凹槽中的压力均等，轴和轴承无任何接触，轴在轴承的中心线上。当有载荷作用使轴离开轴承中心线而偏向一边时，则该边的间隙减小。因为流量与间隙的三次方成正比，所以通过该边间隙中的流体流量减小，流体的压力降减小，平均压力增大，该边成为高压边;同理，在间隙大的一边，流体的流量和压力降均增大，平均压力减小，该边成为低压边。这样在轴的两边形成一压力差，迫使轴回到轴承的中心线上。轴承由硬质材料条限制变形而产生的凸棱，能较好地防止高压边的流体向低压边流动以保证两边有足够的压力差使轴回到偏离了的中心线上，这个压力差称为轴的回复力。这种在轴静止时使轴和轴承间仍有一层油膜且两者不接触，并使轴保持在轴承的中心位置的作用称为该轴承的静压作用。