專利名稱：高速透平機(jī)械彈性支承平箔型止推氣體軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于機(jī)械領(lǐng)域的止推氣體軸承，特別涉及一種高速透平機(jī)械彈性支承平箔型止推氣體軸承。
背景技術(shù)：
氣體軸承是一種采用氣體作為潤(rùn)滑介質(zhì)的流體膜潤(rùn)滑軸承，即在軸和軸承之間形成氣膜，使運(yùn)動(dòng)面和靜止面避免發(fā)生直接接觸。氣體軸承所采用的方法是利用氣體的粘性來(lái)提高軸承間隙中的壓力，從而使物體浮起。目前在高速透平機(jī)械領(lǐng)域應(yīng)用的箔片式止推動(dòng)壓氣體軸承中，以美國(guó)的波箔型結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛。二十世紀(jì)70年代末，美國(guó)MiTi(MohawkInnovative Technology Inc.)在美國(guó)能源部與NASA的支持下，開(kāi)發(fā)了波箔型止推動(dòng)壓氣體軸承。這種波箔型軸承由一組構(gòu)成軸承表面的扇形箔片和具有許多彈性波的波箔組成，箔片支承在波箔上，波箔為頂層箔片提供了彈性基礎(chǔ)并控制了軸承表面的剛度。箔片組件一端固定，另一端自由，固定端比自由端稍低以形成預(yù)氣楔角。1981年，MiTi改進(jìn)了彈性波箔元件結(jié)構(gòu)，提出了多級(jí)波箔形式，將波箔的柔性支承箔片改為上下兩層。這種結(jié)構(gòu)在軸承所受軸向載荷過(guò)大時(shí)，上層波箔的變形使部分載荷轉(zhuǎn)移到下層波箔上去，大大提高了軸承的承載力和穩(wěn)定性。1984年，MiTi又開(kāi)發(fā)了多級(jí)箔片-多級(jí)波箔結(jié)構(gòu)的波箔止推軸承，進(jìn)一步提高了箔片止推軸承的綜合性能。目前，波箔型箔片軸承已被開(kāi)發(fā)應(yīng)用于波音、Falcon等系列商用飛機(jī)和幻影等系列戰(zhàn)斗機(jī)的機(jī)載透平，汽車燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)用高溫渦輪增壓機(jī)以及某些航空航天用的液氫、液氧泵上，被認(rèn)為是當(dāng)今發(fā)展應(yīng)用最為廣泛和成熟的箔片軸承。動(dòng)壓式氣體軸承副有相對(duì)移動(dòng)的兩個(gè)表面，還有被稱為楔形的間隙。在動(dòng)壓軸承工作時(shí)，當(dāng)間隙的形狀沿著移動(dòng)方向逐漸或總體趨勢(shì)變窄時(shí)，由于摩擦面的相對(duì)移動(dòng)，氣體因其本身的粘性作用而被帶動(dòng)，并被壓縮到楔形間隙內(nèi)，由此產(chǎn)生了壓力場(chǎng)。與靜壓式氣體軸承相比，動(dòng)壓氣體軸承不需要外部氣源，但要求構(gòu)成楔形間隙的兩表面間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而且其動(dòng)壓效果將隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)的速度的增加而愈加明顯。這種特性對(duì)于存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的結(jié)構(gòu)是十分有利的。箔片動(dòng)壓止推氣體軸承是支承在彈性組件的柔性箔片上的，能較好地適應(yīng)止推盤的扭曲變形及不對(duì)中，使箔片軸承具有穩(wěn)定性高，耐振動(dòng)，耐沖擊，對(duì)轉(zhuǎn)子不同心度不敏感，對(duì)熱變形、放射性不敏感等優(yōu)點(diǎn)，而且發(fā)生軸承事故時(shí)其破壞性往往是非災(zāi)難性的，軸承產(chǎn)品的修復(fù)性好。雖然波箔型箔片止推軸承是目前比較成熟的箔片軸承形式，但軸承構(gòu)造復(fù)雜，精度要求高，軸承的性能與安裝情況有很大關(guān)系，而且其制作工藝復(fù)雜，設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、從幾何尺寸的確定、材料選取到加工工藝(包括熱處理與表面處理)均需開(kāi)展大量工作，且開(kāi)發(fā)投入大。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸承表面剛度均勻，既能充分發(fā)揮平箔型箔片的優(yōu)點(diǎn)，又能體現(xiàn)彈性支承結(jié)構(gòu)良好的阻尼特性，改善軸承的結(jié)構(gòu)剛度和動(dòng)態(tài)特性的高速透平機(jī)械彈性支承平箔型止推氣體軸承。
為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是包括若干扇形軸承座瓦塊以及固定在扇形軸承座瓦塊上的扇形彈性箔片，其特點(diǎn)是，扇形軸承座瓦塊上設(shè)置有預(yù)楔角，扇形彈性箔片的背面固定有扇形彈性材料支承片，扇形彈性箔片通過(guò)定位銷固定在扇形軸承座瓦塊的帶有預(yù)楔角的一端。
本發(fā)明的另一特點(diǎn)是扇形彈性材料支承采用橡膠制成。
由于本發(fā)明的扇形軸承座瓦塊上設(shè)置有預(yù)楔角，扇形彈性箔片的背面固定有扇形彈性材料支承片且表面剛度均勻，因此本發(fā)明的止推軸承具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性，而且即使轉(zhuǎn)子與軸承表面發(fā)生摩擦也是面接觸，大大降低了轉(zhuǎn)子及軸承表面的損傷。


圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖，其中圖1a為整體結(jié)構(gòu)示意圖，圖1b為扇形彈性材料支承片3和扇形彈性箔片4的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2是本發(fā)明的正視圖；圖3是本發(fā)明扇形彈性箔片4的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。
參見(jiàn)圖1，2，3，本發(fā)明由若干有預(yù)楔角的扇形軸承座瓦塊2和扇形彈性箔片4組成，扇形彈性箔片4的背面固定有由橡膠制成的扇形彈性材料支承片3，并通過(guò)定位銷1固定在軸承座瓦塊2的帶有預(yù)楔角的一端。當(dāng)透平機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承和轉(zhuǎn)子止推面5作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，由于氣體可壓縮性和粘性的作用，楔形空間氣膜間隙h2-h1對(duì)氣膜的產(chǎn)生擠壓，產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)壓力場(chǎng)支承載荷；同時(shí)壓力場(chǎng)反作用于通過(guò)定位銷1固定在軸承座瓦塊2上扇形彈性箔片4和彈性材料支承片3，從而使之發(fā)生變形；該變形又與氣膜間隙耦合，最終轉(zhuǎn)子-軸承系統(tǒng)達(dá)到穩(wěn)定的平衡。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，軸承表面剛度均勻，能充分發(fā)揮平箔型箔片的優(yōu)點(diǎn)，并體現(xiàn)了彈性支承結(jié)構(gòu)良好的阻尼特性，改善了軸承的結(jié)構(gòu)剛度和動(dòng)態(tài)特性。而且由于扇形彈性箔片為柔性表面且表面剛度均勻，因此即使轉(zhuǎn)子與軸承表面發(fā)生摩擦也是面接觸，大大降低了轉(zhuǎn)子及軸承表面的損傷。此外，本發(fā)明的動(dòng)壓止推氣體軸承制作十分簡(jiǎn)單，改變扇形彈性箔片4的厚度以及彈性材料支承片3的尺寸，改變軸承和止推面5之間的間隙h1、h2可以得到不同支承性能的動(dòng)壓止推氣體軸承。
權(quán)利要求
1.一種高速透平機(jī)械彈性支承平箔型止推氣體軸承，包括若干扇形軸承座瓦塊[2]以及固定在扇形軸承座瓦塊[2]上的扇形彈性箔片[4]，其特征在于扇形軸承座瓦塊[2]上設(shè)置有預(yù)楔角，扇形彈性箔片[4]的背面固定有扇形彈性材料支承片[3]，扇形彈性箔片[4]通過(guò)定位銷[1]固定在扇形軸承座瓦塊[2]的帶有預(yù)楔角的一端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高速透平機(jī)械彈性支承平箔型止推氣體軸承，其特征在于所說(shuō)的扇形彈性材料支承[3]采用橡膠制成。
全文摘要
一種高速透平機(jī)械彈性支承平箔型止推氣體軸承，包括若干有預(yù)楔角的扇形軸承座瓦塊以及固定在其上的扇形彈性箔片，扇形彈性箔片的背面固定有扇形彈性材料支承片，扇形彈性箔片通過(guò)定位銷固定在扇形軸承座瓦塊上。本發(fā)明的扇形軸承座瓦塊上設(shè)置有預(yù)楔角，彈性箔片的背面固定有彈性材料支承片且表面剛度均勻，因此具有良好的靜、動(dòng)態(tài)性能和穩(wěn)定性，即使轉(zhuǎn)子與軸承表面發(fā)生摩擦也是面接觸，降低了轉(zhuǎn)子及軸承表面的損傷。當(dāng)透平機(jī)械運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，軸承和轉(zhuǎn)子止推面作相對(duì)運(yùn)動(dòng)，楔形空間氣膜間隙對(duì)氣膜產(chǎn)生擠壓，產(chǎn)生動(dòng)壓效應(yīng)壓力場(chǎng)支承載荷；同時(shí)壓力場(chǎng)反作用于扇形彈性箔片和彈性材料支承片，使之發(fā)生變形；該變形又與氣膜間隙耦合，最終達(dá)到穩(wěn)定的平衡。
文檔編號(hào)F01D25/16GK1563732SQ20041002596
公開(kāi)日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年3月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月18日
發(fā)明者陳純正, 侯予, 熊聯(lián)友, 朱朝輝, 劉井龍 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)