[发明专利]一种混合式动压气体径向轴承

说明书

本发明公开了一种混合式动压气体径向轴承，其包括轴承外套和内套及设置在轴承外套和内套之间的箔型弹性件，所述轴承内套的外圆周面和两端面均具有规则形状的槽式花纹，且一端面的槽式花纹与另一端面的槽式花纹形成镜像对称，以及外圆周面的槽式花纹的轴向轮廓线与两端面的槽式花纹的径向轮廓线均形成一一对应并相互交接。本发明提供的混合式动压气体径向轴承既具有槽式动压气体径向轴承的高极限转速的刚性特征、又具有箔片式动压气体径向轴承的高抗冲击能力和载荷能力的柔性特征，可满足动压气体径向轴承在较大载荷下的超高速领域的应用。

技术领域

本发明涉及一种动压气体径向轴承，具体说，是涉及一种既具有槽式动压气体径向轴承的高极限转速的刚性特征、又具有箔片式动压气体径向轴承的高抗冲击能力和载荷能力的柔性特征的混合式动压气体径向轴承，属于气体轴承技术领域。

背景技术

气体轴承具有速度高、精密度高、耐高温、摩擦损耗小、寿命长等优点，经过最近几十年的迅速发展，气体轴承已经在高速支承、高精密支承等领域取得了广泛应用。目前气体轴承已经发展出多种类型，主要分为动压型和静压型。

动压气体轴承是以气体作为润滑剂，在轴与轴承之间构成气膜，是移动面与静止面不直接接触的轴承形式，具有无污染、摩擦损失低、适应温度范围广、运转平稳、使用时间长、工作转速高等诸多优点。由于摩擦损失少，也不需要使用液体润滑油，因此在高速回转应用领域上被广泛使用，尤其是通常被使用在很难用滚动轴承支持的超高速应用领域以及不易使用液体润滑油处。

动压气体轴承按承受载荷的方向不同，又分为动压气体径向轴承、动压气体推力轴承和动压气体径向推力组合轴承。动压气体径向轴承是由相对移动的两个工作面形成楔形空间，当它们相对移动，气体因其自身的粘性作用被带动，并被压缩到楔形间隙内，由此产生动压力而支承载荷。不同结构形式的气体动压径向轴承由于结构上的差异，其工作过程略有不同。目前较为常见的几种动压气体径向轴承结构形式有：可倾瓦式、槽式和箔片式。

可倾瓦式动压气体径向轴承是一种性能优良的动压气体轴承，具有自调性能，能在更小的气膜间隙范围内安全工作，对热变形、弹性变形等不敏感，且加工精度易得到保证，还对载荷的变化具有“自动跟踪”的突出优点，目前国内外主要应用于大型高速旋转机械和透平机械；但其轴瓦结构比较复杂，安装工艺复杂，较一般径向轴承要求高，从而限制了其应用。

虽然箔片式动压气体径向轴承具有弹性支承，可使轴承相应获得一定的承载能力和缓和冲击振动的能力，但由于箔片轴承一般采用的是金属箔片，不仅材料制造技术和加工工艺技术上还存在一些难题，而且轴承的阻尼值不能很大提高，导致轴承的刚性不够，轴承的临界转速较低，在高速运转时容易失稳甚至卡死。

而槽式动压气体径向轴承具有较好的稳定性，即使在空载下也有一定的稳定性，况且，在高速下，其静态承载能力较其它形式的轴承大，目前多用于小型高速旋转机械上，如在陀螺仪和磁鼓之类的精密机械中作为轴承。但由于槽式动压气体径向轴承具有高刚性，因此其抗冲击能力不够好及载荷能力不够大，不能实现较大载荷下的高速运转。

如何实现既具有槽式动压气体径向轴承的高极限转速的刚性特征、又具有箔片式动压气体径向轴承的高抗冲击能力和载荷能力的柔性特征的混合式动压气体径向轴承，不仅是本领域研究人员一直渴望实现的目标，而且对实现动压气体径向轴承在较大载荷下的超高速领域的应用具有重要价值和深远意义。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题和需求，本发明所要解决的技术问题就是提供一种既具有槽式动压气体径向轴承的高极限转速的刚性特征、又具有箔片式动压气体径向轴承的高抗冲击能力和载荷能力的柔性特征的混合式动压气体径向轴承，实现动压气体径向轴承在较大载荷下的超高速领域的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案如下：