[发明专利]缩放结构型线动静压气浮轴承

说明书

技术领域：

本发明涉及一种缩放结构型线动静压气浮轴承。

背景技术：

气体润滑轴承技术是20世纪中期迅速发展起来的一项高新技术，它利用气体的粘性，提高间隙中气体的压力，从而将物体支承起来。气浮轴承具有“轻巧、干净、运转平滑、环境适应性强、温度适应范围广”等优点，因此广泛应用于国防、能源、机床及医疗等行业，尤其是在高速回转机械和超精密仪器技术领域更有明显的优越性。（[日]十合晋一著，韩焕臣译《气动轴承----设计、制作与应用》，宇航出版社，1988）。

气浮轴承按压力产生的原理，可以分为静压型和动压型。静压型轴承是从外部输入加压气体，经节流器进入轴承，产生承载润滑效果。优点为依靠外界压力气体来承压，摩擦系数小；缺点为需要一套供气系统，增加了设备的复杂性以及费用。气体动压轴承是粘性气体在两相对运动表面间的收敛楔形中产生压力场，形成气膜力支承转子高速旋转。优点为在产生良好的动压效果情况下，具有较高的刚度和承载力；缺点为起停期间，摩擦较为严重。动静压气浮轴承综合静压轴承和动压轴承的优点，既能满足低速下静态支承需要，又能适应高速下保持稳定工作的能力。（王云飞，《气体润滑理论与气体轴承设计》，机械工业出版社，1999）。

以往动静压混合气浮轴承的主要存在的问题为：静压系统的供气喷嘴位于动压系统增压流道槽内，当静压系统供气不均匀或者转子存在振动时，供气喷嘴进来的空气形成的流场容易产生扰动，轴承两端支承刚度不再相等，导致高速旋转机械振动或严重时失稳停机；采用传统简单的矩形内槽道，槽道的型线不能发挥动压的最佳效应，从而会导致低转速下承载不足而高转速下气动不稳定的问题。

发明内容：

本发明的目的是提供一种缩放结构型线动静压气浮轴承。

上述的目的通过以下的技术方案实现：

一种缩放结构型线动静压气浮轴承，其组成包括：轴承体，所述的轴承体内表面具有动压结构，所述的动压结构为缩放形线增压流道槽，所述的轴承体上具有静压结构，所述的静压结构包括供气孔，所述的供气孔与节流口喷嘴相通，所述的轴承体上安装有弹性圈。

所述的缩放结构型线动静压气浮轴承，所述的缩放形线增压流道槽为拉法尔喷管型线增压流道槽或鱼头型线增压流道槽。

所述的缩放结构型线动静压气浮轴承：

（1）所述的轴承体：根据轴承应用温度T < 500℃、工作介质为环境压力下的空气，选择具有耐磨、耐高温寄自润滑性能的碳石墨合金作为气浮轴承体材料；

（2）所述的静压结构：采用小孔节流，双排开孔，孔的位置尽量远

离轴承的轴向对称中心，节流口喷嘴方向于轴承体内表面呈径向相切；

（3）所述的动压结构：根据气浮轴承所承担的静载荷为3~5公斤、转子工作转速为100000rpm~150000rpm，内表面开设缩放结构型增压流道槽的结构设计。

有益效果：

1. 本发明将静压孔设在槽台中，减小了高速时动压效应对静压气体的干扰，使轴承始终具有静压和动压双重承载力和阻尼；动压结构是在轴承内表面开设缩放形线（拉法尔喷管型线和鱼头型线）增压流道槽结构设计；动静压复合设计、轴承体采用耐磨、耐高温及自润滑性能的材料，并用橡胶圈、金属橡胶及弹性复合材料等减振技术结构设计。

2. 本发明动静压气浮轴承所采用的缩放结构型线可以完成变阻尼，增速增动压、减速变静压的功能，极大地提高了轴承承受外加载荷的能力，增加阻尼性能，增强了动静部件短时间接触耐磨性能，而且还降低了对工作介质含杂质、温度等指标的要求。因此，这种动静压气浮轴承具有承载能力高，高速下运行稳定、可靠性高的优点，进一步拓宽了气浮轴承产品工程应用的范围。

3. 本发明由静压结构和动压结构构成。静压系统采用小孔节流，内表面节流口有两排，分别位于槽台上，节流口喷嘴方向与轴承内表面呈切向相交。动压系统主要通过缩放结构型线实现，缩放结构型线主要形式包括拉法尔喷管型线和鱼头型线。

4. 本发明的静压轴承节流口的位置布置在槽台上，减小了高速时动压效应对静压气体的干扰，使轴承始终具有静压和动压双重承载力和阻尼。