[发明专利]内π形气楔槽动静压复合气浮轴承

说明书

技术领域

本发明属于轴承技术领域，涉及一种支承高速旋转机械的一种内π形气楔槽动静压复合气浮轴承。 

背景技术

气浮轴承是20世纪中期迅速发展起来的一项高科技产品，它与传统的滚动轴承或油质滑动轴承相比，具有高转速、高精度、低功耗、无污染、寿命长、环境适应性强等优点。因此广泛应用于国防、能源、机床及医疗等行业，尤其是在超高速旋转机械和超精密仪器技术领域更有明显的优越性。 

目前，气浮轴承润滑主要有两种基本的润滑方式，一种是静压气浮轴承，如图1所示；另一种是动压气浮轴承或者动静压混合式气浮轴承。动压气浮轴承可以分为两种方式，其一是在气浮轴承支承的转子上开槽，其二是在气浮轴承内表面上开槽；附图2是一种轴流槽式动压气浮轴承的剖视图，图中，转子轴颈1、轴承体2、转子轴颈1外圆表面的增压流道槽3、弹性圈4，增压流道槽位人字形；专利申请：π形槽动静压混合式气体轴承，申请号94207681.8，见图3所示，其核心是在转子轴颈上开设π形增压流道槽。 

无论是静压气浮轴承还是动压气浮轴承，其原理都是依靠气体润滑，轴承就是利用气体的粘度，提高间隙中的气体压力，从而将轴悬浮起来的轴承(见[日]十合晋一著，韩焕臣译《气动轴承枛设计、制作与应用》，宇航出版社，1988)。轴流槽式动压气浮轴承是在轴颈表面加工成气流槽道，并且动静间隙呈楔状的相对移动表面沿移动方向间隙逐渐变小，利用气体的粘性作用，在相对移动的楔形表面拖带产生压力使轴悬浮起来(见[苏]B.H德洛芝道维奇  著，郑丽珠  译，《动压气浮轴承》，国防工业出版社，1982)；上述静压、动压气浮轴承的优点是结构简单，便于维护，在许多情况下应用也很有效；但是，静压气浮轴承的承载力低，被支承的旋转体重量不能过高；上述两种动压气浮轴承，由于转子轴颈上开槽的结构特点，都存在起停等短时间对接触面耐磨性能要求高，轴颈表面不光滑更易发生动静部件碰摩、磨损，造成轴承的故障。 

专利申请：内槽道自润滑动静压耦合气浮轴承，申请号：200720177830.7，见图4A、图4B。所示，其主要内容如下：它由转子轴颈1、轴承体2、增压流道槽3、减振弹性圈4、供气孔5、供气喷嘴6组成；供气孔5和供气喷嘴6构成静压系统，增压流道槽为动压系统。其主要存在两个问题：一是静压系统的供气喷嘴6位于动压系统的增压流道槽3内，当静压系统供气 不均匀或转子存在振动时，供气喷嘴6进来的空气形成的流场产生扰动，轴承两端支撑刚度不再相等，从而会导致高速旋转机械振动超标或失稳；二是动压系统的轴承两端的两个增压流道槽没有贯通，在转子出现振动或静压供气压力不等的情况下，轴承两端的动压效应不再对等，从而降低了气浮轴承的承载力，即降低了高速旋转机械的可靠性。 

专利申请：内流道自润滑结构的动压气浮轴承，申请号：200720177829.4，见图5A、图5B所示，其主要内容如下：它由转子轴颈1、轴承体2、增压流道槽3、弹性圈4组成；其主要存在两个问题：一是由于是纯动压气浮轴承，在启动阶段和低速阶段(如2万转/分以下)，该气浮轴承的动压效果较差，轴颈不能有效浮起，轴承润滑不畅，导致短时间碰摩和振动较为严重；二是轴承两端的两个增压流道槽没有贯通，在转子出现振动或局部碰摩或外界扰动下，轴承两端的动压效应不再对等，从而降低了动压气浮轴承的承载力，即降低了高速旋转机械的可靠性。 

发明内容

本发明要解决的技术问题是提出一种内π形气楔槽动静压复合气浮轴承，克服了上述现有静压气浮轴承、动压气浮轴承及动静压耦合气浮轴承的存在的不足。 

一种内π形气楔槽动静压复合气浮轴承，所述复合，一是指轴承由静压系统和动压系统构成，二是指轴承同时具有径向和轴向(止推)支承能力。 

为达到上述目的，本发明的技术解决方案是： 

静压系统是在轴承止推面和内表面分别开设贯通的静压供气孔，包括止推面静压进气孔、止推面静压垂向喷嘴、内表面静压供气孔和内表面静压切向喷嘴；止推面静压垂向喷嘴方向与止推面垂直，喷嘴有两排，每排沿止推面中心呈中心对称均匀分布；内表面静压切向喷嘴有一排，喷嘴方向与轴承内表面呈切向相交。 

动压系统包括止推面动压螺旋槽和内表面动压π形气楔槽；止推面动压螺旋槽深度一致，顶部带有尖角，沿止推面与止推面静压喷嘴间隔均匀分布；内表面动压π形气楔槽，其形状为π形，槽宽均匀，有气楔角，即沿旋转方向槽的深度由深变浅，π行槽沿内表面与内表面静压喷嘴间隔均匀分布。 

径向支承由轴承内表面的静压系统和动压系统构成，止推由轴承止推面上的静压系统和动压系统构成。