專(zhuān)利名稱(chēng)：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，尤其是涉及一種能支持高速回轉(zhuǎn)軸的高剛性自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承。
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)。滑動(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)域以及不易使用液體潤(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?？蓛A瓦式徑向動(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(lèi)的精密機(jī)械中作為軸承。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種能支持高速回轉(zhuǎn)軸的高剛性、并且性能可靠、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)施產(chǎn)業(yè)化的自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承。它不但可解決現(xiàn)有可傾瓦徑向動(dòng)壓氣體軸承在軸瓦結(jié)構(gòu)和安裝工藝上，由于過(guò)于的復(fù)雜難題所導(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。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明首先在材料是選用了抗耐磨、耐高溫等物理性能優(yōu)異、 造價(jià)低的碳化物陶瓷基復(fù)合材料作為軸承的原材料。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。本發(fā)明的目的采用以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)一種自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，其特征在于，包括陶瓷軸承外套、陶瓷軸承內(nèi)套、大密封止環(huán)和小密封止環(huán)，所述的陶瓷軸承外套的外圓具有均勻分布的凹槽和均勻分布的凹孔，所述的陶瓷軸承內(nèi)套的外圓和兩端具有規(guī)則形狀的槽式花紋、內(nèi)圓具有均勻分布的凹槽，所述的陶瓷軸承內(nèi)套位于陶瓷軸承外套中，所述的大密封止環(huán)設(shè)置在陶瓷軸承外套的兩端，所述的小密封止環(huán)設(shè)置在陶瓷軸承內(nèi)套的兩端。動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承通過(guò)陶瓷軸承內(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陶瓷軸承外套與陶瓷軸承內(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，氣膜即作為動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承潤(rùn)滑劑，使動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承在氣浮的狀態(tài)下高速穩(wěn)定的運(yùn)轉(zhuǎn)，并由大密封止環(huán)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。陶瓷軸承內(nèi)套的外圓和兩端具有規(guī)則形狀(如葉輪狀)的槽式花紋，在高速回轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下，規(guī)則形狀的槽式花紋會(huì)產(chǎn)生更多的動(dòng)壓氣體壓向陶瓷軸承外套與陶瓷軸承內(nèi)套的配合間隙中，形成更高壓的氣膜。所述的陶瓷軸承外套、陶瓷軸承內(nèi)套、大密封止環(huán)和小密封止環(huán)均使用碳化物陶瓷基復(fù)合材料制備而成。所述外套的兩端均配置所述大密封止環(huán)；所述的內(nèi)套的兩端均配置有所述的小密封止環(huán)。所述的陶瓷軸承內(nèi)套與陶瓷軸承外套的配合間隙為0. 001 0. 008mm。所述的陶瓷軸承內(nèi)套的內(nèi)圓具有三條均勻分布的凹槽；所述的陶瓷軸承外套的外圓具有三條均勻分布的凹槽和三個(gè)均勻分布的凹孔，所述的凹孔間隔設(shè)置在凹槽之間。這樣自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承的陶瓷軸承外套和陶瓷軸承內(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)自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承的動(dòng)平衡和靜平衡。本發(fā)明具有以下有益效果(1)本發(fā)明由于選用了碳化物陶瓷基復(fù)合材料作為軸承的制造材料，通過(guò)材料自身所具有的自潤(rùn)滑、抗耐磨、耐高溫等優(yōu)異物理性能的特點(diǎn)，所以本發(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)施容易等特點(diǎn)。(2)本發(fā)明由于在陶瓷軸承內(nèi)套的外圓和兩端都加工有規(guī)則形狀的槽式花紋，所以在高速回轉(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陶瓷軸承外套內(nèi)圓與陶瓷軸承內(nèi)套外圓的配合間隙中，并形成支承高速運(yùn)轉(zhuǎn)軸軸承功能所需的氣膜，從而實(shí)現(xiàn)具有一定的穩(wěn)定性和載荷能力。(3)本發(fā)明由于在陶瓷軸承外套的兩端均裝配有大密封止環(huán)，在陶瓷軸承內(nèi)套兩端均裝配有小密封止環(huán)，以及在陶瓷軸承內(nèi)套的兩端加工有規(guī)則形狀的槽式花紋，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陶瓷軸承內(nèi)套兩端與大密封止環(huán)和小密封止環(huán)的配合間隙中，并形成密封功能所需的氣膜，起到自密封作用，即具有自密封性能，從而確保軸承良好的穩(wěn)定性和載荷能力。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例的主視圖，圖2是本發(fā)明實(shí)施例的側(cè)視圖，圖3是圖2的A-A剖面圖，圖4是圖3的B-B剖面圖。
具體實(shí)施例方式如圖1-4所示，本發(fā)明實(shí)施方式的自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，包括有間隙配合的陶瓷軸承外套1與陶瓷軸承內(nèi)套4，陶瓷軸承內(nèi)套4與陶瓷軸承外套1的配合間隙為 0. 001 0. 008mm。陶瓷軸承內(nèi)套4的外圓和兩端設(shè)有規(guī)則形狀的槽式花紋，該規(guī)則形狀的槽式花紋使陶瓷軸承外套1和陶瓷軸承內(nèi)套4之間形成楔形空間，當(dāng)陶瓷軸承內(nèi)套4相對(duì)陶瓷軸承外套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)壓力而支承陶瓷軸承內(nèi)套4轉(zhuǎn)動(dòng)。陶瓷軸承內(nèi)套4兩端的槽式花紋對(duì)稱(chēng)設(shè)置，槽式花紋呈葉輪狀均勻布設(shè)，每條槽均由陶瓷軸承內(nèi)套4的內(nèi)圓一直延伸到外圓。在高速回轉(zhuǎn)軸的帶動(dòng)下，規(guī)則形狀的槽式花紋會(huì)產(chǎn)生更多的動(dòng)壓氣體壓向陶瓷軸承外套1與陶瓷軸承內(nèi)套4的配合間隙中，形成更高壓的氣膜。陶瓷軸承外套1的外圓有均勻分布的凹槽5和三個(gè)均勻分布的凹孔6，大密封止環(huán)2設(shè)置在陶瓷軸承外套1的兩端，把陶瓷軸承外套1與陶瓷軸承內(nèi)套4的配合間隙密封起來(lái)。陶瓷軸承內(nèi)套4的內(nèi)圓具有三條均勻分布的凹槽7，小密封止環(huán)3通過(guò)固定在回轉(zhuǎn)軸上配置在陶瓷軸承內(nèi)套4的兩端。陶瓷軸承內(nèi)套4的內(nèi)圓開(kāi)設(shè)有三個(gè)均勻分布的凹槽7，同時(shí)陶瓷軸承外套1的外圓開(kāi)設(shè)有三條均勻分布的凹槽5和三個(gè)均勻分布的凹孔6。這樣軸承的陶瓷軸承外套1和陶瓷軸承內(nèi)套4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)。為使動(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，陶瓷軸承外套1、 陶瓷軸承內(nèi)套4、大密封止環(huán)2和小密封止環(huán)3均使用碳化物陶瓷基復(fù)合材料制備而成。本發(fā)明由于在陶瓷軸承內(nèi)套4的外圓和兩端都加工有規(guī)則形狀的槽式花紋，所以在高速回轉(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陶瓷軸承外套1內(nèi)圓與陶瓷軸承內(nèi)套4外圓的配合間隙中，并形成支承高速運(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)，并實(shí)現(xiàn)具有一定的穩(wěn)定性和載荷能力。另外，本發(fā)明由于在陶瓷軸承外套1的兩端均裝配有大密封止環(huán)2，在陶瓷軸承內(nèi)套4兩端均裝配有小密封止環(huán)3，以及在陶瓷軸承內(nèi)套4的兩端加工有規(guī)則形狀的槽式花紋，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陶瓷軸承內(nèi)套4兩端與大密封止環(huán)2和小密封止環(huán)3的配合間隙中，并形成密封功能所需的氣膜，起到自密封作用，即具有自密封性能，從而確保軸承良好的穩(wěn)定性和載荷能力。
權(quán)利要求
1.一種自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，其特征在于，包括陶瓷軸承外套(1)、陶瓷軸承內(nèi)套G)、大密封止環(huán)( 和小密封止環(huán)(3)，所述的陶瓷軸承外套(1)的外圓具有均勻分布的凹槽( 和均勻分布的凹孔(6)，所述的陶瓷軸承內(nèi)套的外圓和兩端具有規(guī)則形狀的槽式花紋、內(nèi)圓具有均勻分布的凹槽(7)，所述的陶瓷軸承內(nèi)套(4)位于陶瓷軸承外套 (1)中，所述的大密封止環(huán)( 設(shè)置在陶瓷軸承外套(1)的兩端，所述的小密封止環(huán)(3)設(shè)置在陶瓷軸承內(nèi)套的兩端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，其特征在于，所述的陶瓷軸承外套(1)、陶瓷軸承內(nèi)套G)、大密封止環(huán)⑵和小密封止環(huán)⑶均使用碳化物陶瓷基復(fù)合材料制備而成。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，其特征在于，所述的陶瓷軸承外套(1)的外圓具有三條均勻分布的凹槽( 和三個(gè)均勻分布的凹孔(6)，所述的凹孔 (6)間隔設(shè)置在凹槽(5)之間。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，其特征在于，所述的陶瓷軸承內(nèi)套的內(nèi)圓具有三條均勻分布的凹槽(7)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項(xiàng)所述的自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，其特征在于，所述的陶瓷軸承內(nèi)套與陶瓷軸承外套(1)的配合間隙為0. 001 0. 008mm。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種自密封動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承，包括陶瓷軸承外套、陶瓷軸承內(nèi)套、大密封止環(huán)和小密封止環(huán)，所述的陶瓷軸承外套的外圓具有均勻分布的凹槽和均勻分布的凹孔，所述的陶瓷軸承內(nèi)套的外圓和兩端具有規(guī)則形狀的槽式花紋、內(nèi)圓具有均勻分布的凹槽，所述的陶瓷軸承內(nèi)套位于陶瓷軸承外套中，所述的大密封止環(huán)配置在陶瓷軸承外套的兩端，所述的小密封止環(huán)配置在陶瓷軸承內(nèi)套的兩端。本發(fā)明動(dòng)壓氣體徑向陶瓷軸承由于在陶瓷軸承外套的兩端均裝配有大密封止環(huán)，在陶瓷軸承內(nèi)套兩端均裝配有小密封止環(huán)，以及在陶瓷軸承內(nèi)套的兩端加工有規(guī)則形狀的槽式花紋，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陶瓷軸承內(nèi)套兩端與大密封止環(huán)和小密封止環(huán)的配合間隙中，并形成密封功能所需的氣膜，起到自密封作用，從而確保軸承具有良好的穩(wěn)定性和載荷能力。
文檔編號(hào)F16C33/74GK102278366SQ201110163658
公開(kāi)日2011年12月14日 申請(qǐng)日期2011年6月17日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月27日
發(fā)明者羅立峰 申請(qǐng)人:羅立峰