本發(fā)明涉及軸承技術領域，具體涉及一種氣體軸承及其制造方法。

背景技術：

箔片徑向動壓氣體軸承是一種自適應柔性支承氣體動壓軸承。該軸承中頂層平箔與底層波箔都通過端面梁連接到軸承座結構上，并通過自身的張力保持接觸狀態(tài)。與普通轉子軸承相比，它具有無需油潤滑，無污染，摩擦阻力小，高轉速，能運行在極端變化的溫度下等優(yōu)點。與傳統(tǒng)剛性氣體軸承相比，其穩(wěn)定性和自適應性得到了極大的提高。同時與傳統(tǒng)氣體軸承相比，它的箔片結構的存在增強了氣體軸承的承載能力，減輕了軸承的剛性磨損，并且消除了氣體軸承的安裝誤差，便于軸承的安裝。箔片徑向動壓氣體軸承在空氣壓縮機，室內空氣循環(huán)系統(tǒng)，飛機空氣循環(huán)系統(tǒng)，燃氣輪機，渦輪增壓器等機械領域具有廣闊的應用前景。但是，現(xiàn)有的箔片徑向動壓氣體軸承因其結構的限制，限制了其承載力及穩(wěn)定性。

在箔片動壓氣體軸承中，彈性支承的箔片是主要的承載部件，且是一種柔性支承結構，具有一定的剛度和阻尼，使氣體軸承具有一定的承載能力和吸收轉子軸承系統(tǒng)振動的能力。但是，箔片氣體軸承由于交叉剛度和阻尼的存在，使得轉子軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性降低。負泊松比結構是通過冷沖壓工藝壓制成特定形狀的材料結構。通過liga工藝，即通過基于x射線光刻技術的高精密加工技術，將負泊松比結構材料加工制作成的支承箔片，在受到轉子振動影響時，能夠通過軸向和周向同步變形消耗振動產(chǎn)生的能量，增加阻尼效果。同時，頂層箔片增加人字槽結構，規(guī)律了氣流的流動，提高了轉子軸承系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服當前上述技術的不足，而提供了一種氣體軸承及其制造方法，該發(fā)明提高軸承支承結構的阻尼和剛度，減小運行過程中出現(xiàn)的振動沖擊，提高軸承的總體承載力和運行穩(wěn)定性。

為了解決現(xiàn)有技術中存在技術問題，本發(fā)明采用如下技術方案：

一種氣體軸承，包括軸承本體，所述軸承體內表面設置有彈性支撐機構，所述彈性支撐機構一端通過設置在所述軸承體端口上的固定槽與所述軸承本體連接；其另一端自由放置；所述彈性支撐機構由具有負泊松比結構的第一箔片和帶人字槽的第二箔片構成。

進一步，所述軸承體內表面通過第一箔片與所述第二箔片連接；所述第一箔片內外表面均設置有由橫縱波線相交形成網(wǎng)格的負泊松比結構，所述波線是以正弦曲線為骨線加工而成。

進一步，所述第二箔片的人字槽是經(jīng)壓力機壓制成型后在第二箔片內表面形成圓柱結構，其一端留有矩形條狀區(qū)域。

進一步，所述人字槽的深度為4.5微米～5.5微米，螺旋角為40～50，槽數(shù)為10～15條。

一種氣體軸承制造方法，包括如下步驟：

步驟1，通過liga工藝制成負泊松比結構的第一箔片，所述負箔松比結構以正弦曲線為骨線形成橫縱波線相交網(wǎng)格；并通過改變所述負泊松比結構的壁厚和正弦曲線的弦高尺寸獲得不同的剛度和阻尼特性的第一箔片；

步驟2，通過liga工藝在第二箔片上刻制人字槽結構，并經(jīng)壓力機對人字槽內表面壓制成有圓柱形狀；壓制成形的第二箔片的另一端留有矩形條狀區(qū)域；最后通過熱處理消除第二箔片中人字槽內局部應力；

步驟3,將步驟1中所述第一箔片放入軸承體內表面，同時再將步驟2中所述第二箔片放置在第一箔片內表面，所述第一箔片和所述第二箔片的兩端分別與軸承體端面平齊，兩者的周向一端部預留的矩形條狀箔片通過軸承體所開的固定槽裝配起來，并點焊成為整體結構，另一端自由放置。

進一步，所述第一箔片和所述第二箔片均為鎳基高溫合金或復合尼龍材料。

有益效果

1、本發(fā)明提出的徑向氣體軸承結構，通過引入由負泊松比結構支承箔片，提高了箔片徑向氣體軸承的承載能力，同時，利用負泊松比結構作為彈性支承來提高軸承的阻尼。

2、本發(fā)明中第一箔片采用自身帶有波紋狀形式的負泊松比結構，增加了軸承的阻尼作用。

3、本發(fā)明在運動過程中第二箔片和負泊松比結構第一箔片受到來自轉子的載荷而產(chǎn)生變形，二者共同為軸承提供一定的剛度。由于第一箔片具有一定支承空間，所以具有較大的剛度，而第二箔片具有一定的人字槽結構，相對剛度較小，在轉子運行過程中負泊松比結構通過自身結構的變形調節(jié)剛度，同時人字槽規(guī)律了氣體的流動狀態(tài)，使得軸承氣膜壓力得以均勻化，從而改變了彈性支承結構的整體剛度。

4、本發(fā)明通過第一箔片徑向動壓氣體軸承具有承載力高，高剛度，高阻尼的特性，同時又加入了人字槽結構第二箔片，從而提高了箔片軸承的穩(wěn)定性，市場前景樂觀。

附圖說明

圖1為本發(fā)明整體結構示意圖；

圖2為本發(fā)明軸承座結構示意圖；

圖3為本發(fā)明中第一箔片結構示意圖；

圖4為本發(fā)明中第二箔片結構示意圖；

圖5為本發(fā)明軸承組裝局部示意圖；

圖6為本發(fā)明第一箔片和第二箔片組裝示意圖；

圖7為本發(fā)明第一箔片局部結構示意圖；

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明作出詳細說明。

如圖1，圖2所示，本發(fā)明提供一種氣體軸承，包括：軸承體1、所述軸承體1內表面設置有彈性支撐機構2，所述彈性支撐機構2一端通過設置在所述軸承體端口上的固定槽11與所述軸承本體1連接；其另一端2自由放置；所述彈性支撐機構2由具有負泊松比結構的第一箔片21和帶人字槽的第二箔片構成22。負泊松比結構支承箔片21，即第一箔片，頂層人字槽箔片22，即第二箔片；所述彈性支承箔片21采用負泊松比結構加工而成，所述頂層箔片22上面開有人字槽，所述負泊松比結構支承箔片21設置于軸承體1的內表面上，所述頂層人字槽箔片22覆蓋在負泊松比結構支承的箔片21上，所述負泊松比結構支承的箔片結構和頂層人字槽箔片一起構成了軸承的彈性支撐機構2。所述第一箔片21和所述第二箔片22均為鎳基高溫合金(inconelx-750)或復合尼龍材料(pa6t)。

如圖3所示，負泊松比結構支承箔片21采用高精密加工工藝liga制造而成，其采用一體式結構，內外兩個接觸面采用了波狀結構，使得接觸的磨損以及軸承的裝配誤差得以消除。如圖4所示，在頂層箔片22結構上刻制人字槽結構，規(guī)律了氣體的流動狀態(tài)，提高了穩(wěn)定性。如圖5所示，彈性支撐結構2的剛度決定于箔片的厚度和接觸面的接觸面積，波狀結構在受到擠壓時會通過改變接觸面積改變結構的剛度和阻尼。

如圖3所示，通過高精密加工工藝liga制造而成負泊松比箔片21，其橫截面如圖7所示，基本結構以正弦曲線為骨線制作成一定厚度的負箔松比結構。通過改變負泊松比結構的壁厚和正弦曲線的弦高尺寸，可以得到不同的剛度和阻尼特性。如圖4所示，位于頂部的頂層箔片22結構由金屬箔片通過激光切割技術進行精確切割，在頂面通過liga工藝刻制人字槽結構，并經(jīng)壓力機壓制成型，形成人字槽在內表面的圓柱結構，壓制成形后其一端留有矩形條狀區(qū)域。壓制成型的頂層人字槽箔片22再經(jīng)成形熱處理消除內局部應力后成為的柱形，準備進行裝配。頂層人字槽箔片22的形狀參數(shù)主要由箔片厚度，人字槽螺旋角，槽深，槽數(shù)，槽寬比等參數(shù)決定，通過調節(jié)這些參數(shù)可得到不同剛度和阻尼的彈性箔片22。將制作完成的負泊松比結構支承箔片21以及成形的頂層人字槽箔片22裝配在軸承體1上。所述人字槽的深度為4.5微米～5.5微米，螺旋角為40～50，槽數(shù)為10～15條。本發(fā)明中人字槽的深度為5微米，與氣膜厚度一致；螺旋角為45，其槽數(shù)為12條、

負泊松比結構支承箔片和頂層人字槽箔片彈性箔片放入軸承體1，兩端與軸承體端面平齊，兩者的周向端部預留的矩形條狀箔片通過軸承體所開的固定槽11裝配起來，并點焊成為整體結構，另一端自由放置。負泊松比結構支承箔片21和頂層人字槽箔片22組成了彈性支承機構2，該支承結構2為軸承1提供了主要的剛度和阻尼。由于人字槽的存在，使得軸承氣膜壓力得以規(guī)律化。頂層人字槽箔片22覆蓋在負泊松比結構支承箔片21支承結構上以形成連續(xù)的承載區(qū)域如圖6所示。

除了以上提出的實例，負泊松比結構支承箔片可以有其它不同的形式，軸承負泊松比結構支承箔片2和頂層人字槽箔片3可以有不同的安裝和固定方式，負泊松比結構支承箔片2和頂層人字槽箔片3的形狀可以根據(jù)不同具體情況進行設計。以上所舉實例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實例，但凡依本發(fā)明權利要求及本發(fā)明說明書內容所作的簡單的等效變化與修飾，皆應屬本發(fā)明專利覆蓋的范圍。