專利名稱：自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承技術(shù)領(lǐng)域，尤其是涉及到動(dòng)壓氣體徑向軸承。
背景技術(shù)：
軸承可分為滾動(dòng)軸承(使用滾珠或滾子)、無(wú)油軸承(使用潤(rùn)滑性材料來(lái)摩擦而動(dòng)作)、滑動(dòng)軸承(使用油)、氣體軸承以及磁性軸承(利用磁力作無(wú)接觸動(dòng)作)?；瑒?dòng)軸承又分為液體動(dòng)壓軸承和液體靜壓軸承，其中液體動(dòng)壓軸承是籍由相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生油壓來(lái)支持軸的；液體靜壓軸承是透過(guò)軸承外部提供的高壓油來(lái)支持軸的。氣體軸承除了使用氣體代替油以外，其他動(dòng)作原理與滑動(dòng)軸承相同。靜壓氣體軸承是從外部提供加壓氣體的；而動(dòng)壓氣體軸承是相對(duì)滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)來(lái)產(chǎn)生壓力的。動(dòng)壓氣體軸承是以氣體作為潤(rùn)滑劑，在軸與軸承之間構(gòu)成氣膜，是移動(dòng)面與靜止面不直接接觸的軸承形式，而有無(wú)污染、摩擦損失低、適應(yīng)溫度范圍廣、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、使用時(shí)間長(zhǎng)、工作轉(zhuǎn)速高等諸多優(yōu)點(diǎn)。由于摩擦損失少，也不需要使用液體潤(rùn)滑油，因此在高速回轉(zhuǎn)應(yīng)用領(lǐng)域上被廣泛使用，尤其是通常被使用在很難用滾動(dòng)軸承支持的超高速應(yīng)用領(lǐng)域以及不便使用液體潤(rùn)滑油處。動(dòng)壓氣體軸承按承受載荷的方向不同，又分為動(dòng)壓氣體徑向軸承、動(dòng)壓氣體推力軸承和動(dòng)壓氣體徑向推力組合軸承。動(dòng)壓氣體徑向軸承是由相對(duì)移動(dòng)的兩個(gè)工作面形成楔形空間，當(dāng)它們相對(duì)移動(dòng)， 氣體因其自身的粘性作用被帶動(dòng)，并被壓縮到楔形間隙內(nèi)，由此產(chǎn)生動(dòng)壓力而支承載荷。不同結(jié)構(gòu)形式的氣體動(dòng)壓徑向軸承由于結(jié)構(gòu)上的差異，其工作過(guò)程略有不同。目前較為常見(jiàn)的幾種動(dòng)壓氣體徑向軸承結(jié)構(gòu)形式有可傾瓦式、槽式和箔片式。三可傾瓦徑向動(dòng)壓氣體軸承是一種性能優(yōu)良的動(dòng)壓氣體軸承，具有自調(diào)性能，能在更小的最小氣膜間隙范圍內(nèi)安全工作，對(duì)熱變形、彈性變形等不敏感，且加工精度易得到保證，還對(duì)載荷的變化具有“自動(dòng)跟蹤”的突出優(yōu)點(diǎn)。由于其穩(wěn)定性好，承載能力高，目前國(guó)內(nèi)外主要應(yīng)用于大型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和透平機(jī)械。但其軸瓦結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，安裝工藝復(fù)雜，較一般徑向軸承要求高，從而限制了其應(yīng)用。箔片式徑向氣體軸承雖然具有彈性支承、穩(wěn)定性好等性能，但由于箔片軸承一般采用的是金屬箔片，其材料制造技術(shù)和加工工藝技術(shù)上還存在一些難題，所以箔片軸承的應(yīng)用還受到限制?？蓛A瓦和箔片式動(dòng)壓氣體徑向軸承雖然穩(wěn)定性很好，但是，加工工藝比較復(fù)雜，目前實(shí)際應(yīng)用尚有一定困難。槽式軸承具有較好的穩(wěn)定性，即使在空載下也有一定的穩(wěn)定性，況且，在高速下， 其靜態(tài)承載能力較其它形式的軸承大，目前多用于小型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械上，如在陀螺儀和磁鼓之類的精密機(jī)械中作為軸承
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種具有能支持高速回轉(zhuǎn)軸的高剛性、性能可靠、壽命長(zhǎng)久、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、重量輕巧以及制造成本低等優(yōu)異性能，并可以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承。為解決上述技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案一種自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，包括有間隙套合的外套和內(nèi)套，其特征在于所述外套的兩端均固定有大密封止環(huán)，所述內(nèi)套的兩端均配置有小密封止環(huán)，所述內(nèi)套的外周壁以及兩端都具有規(guī)則形狀槽式花紋。動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承通過(guò)內(nèi)套固定安裝在高速回轉(zhuǎn)軸上，在高速回轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下，連續(xù)產(chǎn)生的動(dòng)壓氣體能夠較好地保持在外套與內(nèi)套的配合間隙中，形成支承高速運(yùn)轉(zhuǎn)軸軸承功能所需的氣膜，并由大密封止環(huán)和小密封止環(huán)提供氣膜所需的密封功能，起到自密封作用，即具有自密封性能，從而實(shí)現(xiàn)具有一定的穩(wěn)定性和載荷能力的動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承功能。在上述基礎(chǔ)上，所述內(nèi)套兩端的槽式花紋對(duì)稱設(shè)置，所述槽式花紋呈葉輪狀均勻布設(shè)，每條槽均由內(nèi)套的內(nèi)圓一直延伸到外圓。在高速回轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下，葉輪狀槽會(huì)產(chǎn)生更多的動(dòng)壓氣體壓向外套與內(nèi)套的配合間隙中，形成更高壓的氣膜。可優(yōu)選地，所述外套、內(nèi)套、大密封止環(huán)以及小密封止環(huán)均采用碳化物陶瓷基復(fù)合材料來(lái)制備加工而成。碳化物陶瓷基復(fù)合材料是一種具有低成本、方便實(shí)用、重量輕、優(yōu)異抗磨擦磨損、耐高溫等性能的陶瓷材料，其不但可以應(yīng)用在新型航天航空發(fā)動(dòng)機(jī)，也可以大量應(yīng)用于飛機(jī)、巡航導(dǎo)彈、對(duì)空導(dǎo)彈和洲際導(dǎo)彈等軍事領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于支持高速回轉(zhuǎn)軸上的軸承，如高速電機(jī)軸承。在上述基礎(chǔ)上，所述外套的兩端均形成有凹槽，所述凹槽內(nèi)均固定有所述大密封止環(huán)。所述內(nèi)套與外套的配合間隙為0. 001 0. 008mm。在上述基礎(chǔ)上，所述內(nèi)套的內(nèi)周壁開(kāi)設(shè)有三個(gè)均勻分布的凹槽；所述外套的外周壁開(kāi)設(shè)有三條均勻分布的凹槽和三個(gè)均勻分布的凹孔。這樣軸承的外套和內(nèi)套可分別通過(guò)鍵連接與軸承座和回轉(zhuǎn)軸固定安裝，同時(shí)可輕易實(shí)現(xiàn)軸承動(dòng)平衡和靜平衡。采用本發(fā)明所帶來(lái)的有益效果本發(fā)明的動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、 安裝方便、經(jīng)濟(jì)成本低廉、實(shí)用性強(qiáng)、產(chǎn)業(yè)化實(shí)施容易。它不但可解決現(xiàn)有三可傾瓦徑向動(dòng)壓氣體軸承在軸瓦結(jié)構(gòu)和安裝工藝上，由于過(guò)于復(fù)雜所導(dǎo)致的如高成本、低效益等產(chǎn)業(yè)化難實(shí)現(xiàn)的系列問(wèn)題，同時(shí)也解決了動(dòng)壓氣體彈性箔片軸承在材料制備技術(shù)和加工工藝技術(shù)上，由于過(guò)多的技術(shù)難題所導(dǎo)致的如高成本、性能達(dá)不到設(shè)計(jì)要求等產(chǎn)業(yè)化難實(shí)現(xiàn)的系列問(wèn)題。


圖1為本發(fā)明自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承的整體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承的側(cè)面結(jié)構(gòu)示意圖；圖3為圖2的A-A剖視圖；圖4為圖3的B-B剖視圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1-4所示，一種自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，包括有間隙套合的外套1和內(nèi)套2，內(nèi)套2與外套1的配合間隙為0. 001 0. 008mm。內(nèi)套2的外周壁設(shè)有規(guī)則形狀槽式
4花紋，該規(guī)則形狀槽式花紋使外套1和內(nèi)套2之間形成楔形空間，當(dāng)內(nèi)套2相對(duì)外套1轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣體因其自身的粘性作用被帶動(dòng)，并被壓縮到楔形間隙內(nèi)，由此產(chǎn)生動(dòng)壓力而支承內(nèi)套 2轉(zhuǎn)動(dòng)。內(nèi)套2兩端的槽式花紋對(duì)稱設(shè)置，槽式花紋呈葉輪狀均勻布設(shè)，每條槽21均由內(nèi)套 2的內(nèi)圓一直延伸到外圓。在高速回轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下，葉輪狀槽21會(huì)產(chǎn)生更多的動(dòng)壓氣體壓向外套1與內(nèi)套2的配合間隙中，形成更高壓的氣膜。外套1的兩端均形成有凹槽11，凹槽 11內(nèi)均固定有大密封止環(huán)3，把外套1與內(nèi)套2的配合間隙密封起來(lái)。小密封止環(huán)4則通過(guò)固定在回轉(zhuǎn)軸上配置在內(nèi)套2的兩端，與葉輪狀槽21形成一定的封閉空間。動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承通過(guò)內(nèi)套2固定安裝在高速回轉(zhuǎn)軸上，在高速回轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下，連續(xù)產(chǎn)生的動(dòng)壓氣體能夠較好地保持在外套1與內(nèi)套2的配合間隙中，形成支承高速運(yùn)轉(zhuǎn)軸軸承功能所需的氣膜，氣膜即作為動(dòng)壓氣體徑向軸承潤(rùn)滑劑，使軸承在氣浮的狀態(tài)下高速穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)。 并由大密封止環(huán)3和小密封止環(huán)4提供氣膜所需的密封功能，起到自密封作用，即具有自密封性能，從而實(shí)現(xiàn)具有一定的穩(wěn)定性和載荷能力的動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承功能。為了使得動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承具備優(yōu)異的抗磨擦磨損、耐高溫性，外套1、內(nèi)套 2、大密封止環(huán)3以及小密封止環(huán)4均采用碳化物陶瓷基復(fù)合材料來(lái)制備加工而成。其不但可以應(yīng)用在新型航天航空發(fā)動(dòng)機(jī)，也可以大量應(yīng)用于飛機(jī)、巡航導(dǎo)彈、對(duì)空導(dǎo)彈和洲際導(dǎo)彈等軍事領(lǐng)域，還可以應(yīng)用于支持高速回轉(zhuǎn)軸上的軸承，如高速電機(jī)軸承。內(nèi)套2的內(nèi)周壁開(kāi)設(shè)有三個(gè)均勻分布的凹槽22，同時(shí)外套1的外周壁開(kāi)設(shè)有三條均勻分布的凹槽12和三個(gè)均勻分布的凹孔13。這樣軸承的外套1和內(nèi)套2可分別通過(guò)鍵連接與軸承座和回轉(zhuǎn)軸固定安裝，同時(shí)可維持軸承的動(dòng)平衡和靜平衡，使得軸承運(yùn)轉(zhuǎn)更加平穩(wěn)。
權(quán)利要求
1.一種自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，包括有間隙套合的外套和內(nèi)套，其特征在于 所述外套的兩端均固定有大密封止環(huán)，所述內(nèi)套的兩端均配置有小密封止環(huán)，所述內(nèi)套的外周壁以及兩端都具有規(guī)則形狀槽式花紋。
2.如權(quán)利要求1所述的一種自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，其特征在于所述內(nèi)套兩端的槽式花紋對(duì)稱設(shè)置，所述槽式花紋呈葉輪狀均勻布設(shè)，每條槽均由內(nèi)套的內(nèi)圓一直延伸到外圓。
3.如權(quán)利要求1所述的一種自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，其特征在于所述外套、內(nèi)套、大密封止環(huán)以及小密封止環(huán)均采用碳化物陶瓷基復(fù)合材料來(lái)制備加工而成。
4.如權(quán)利要求1所述的一種自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，其特征在于所述外套的兩端均形成有凹槽，所述凹槽內(nèi)均固定有所述大密封止環(huán)。
5.如權(quán)利要求1所述的一種自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，其特征在于所述內(nèi)套與外套的配合間隙為0. 001 0. 008mm。
6.如權(quán)利要求1所述的一種自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，其特征在于所述內(nèi)套的內(nèi)周壁開(kāi)設(shè)有三個(gè)均勻分布的凹槽；所述外套的外周壁開(kāi)設(shè)有三條均勻分布的凹槽和三個(gè)均勻分布的凹孔。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，包括有間隙套合的外套和內(nèi)套。所述外套的兩端均固定有大密封止環(huán)，所述內(nèi)套的兩端均配置有小密封止環(huán)，所述內(nèi)套的外周壁以及兩端都具有規(guī)則形狀槽式花紋。動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承通過(guò)內(nèi)套固定安裝在高速回轉(zhuǎn)軸上，在高速回轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下，連續(xù)產(chǎn)生的動(dòng)壓氣體能夠較好地保持在外套與內(nèi)套的配合間隙中，形成支承高速運(yùn)轉(zhuǎn)軸軸承功能所需的氣膜，并由大密封止環(huán)和小密封止環(huán)提供氣膜所需的密封功能，起到自密封作用，即具有自密封性能，從而實(shí)現(xiàn)具有一定的穩(wěn)定性和載荷能力的動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承功能。
文檔編號(hào)F16C33/04GK102192237SQ20111015041
公開(kāi)日2011年9月21日 申請(qǐng)日期2011年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2011年6月7日
發(fā)明者羅立峰 申請(qǐng)人:羅立峰