一種混合式動壓氣體徑向軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種動壓氣體徑向軸承，具體說，是涉及一種既具有槽式動壓氣體徑向軸承的高極限轉(zhuǎn)速的剛性特征、又具有箔片式動壓氣體徑向軸承的高抗沖擊能力和載荷能力的柔性特征的混合式動壓氣體徑向軸承，屬于氣體軸承技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]氣體軸承具有速度高、精密度高、耐高溫、摩擦損耗小、壽命長等優(yōu)點，經(jīng)過最近幾十年的迅速發(fā)展，氣體軸承已經(jīng)在高速支承、高精密支承等領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。目前氣體軸承已經(jīng)發(fā)展出多種類型，主要分為動壓型和靜壓型。
[0003]動壓氣體軸承是以氣體作為潤滑劑，在軸與軸承之間構(gòu)成氣膜，是移動面與靜止面不直接接觸的軸承形式，具有無污染、摩擦損失低、適應(yīng)溫度范圍廣、運轉(zhuǎn)平穩(wěn)、使用時間長、工作轉(zhuǎn)速高等諸多優(yōu)點。由于摩擦損失少，也不需要使用液體潤滑油，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軸承支持的超高速應(yīng)用領(lǐng)域以及不易使用液體潤滑油處。
[0004]動壓氣體軸承按承受載荷的方向不同，又分為動壓氣體徑向軸承、動壓氣體推力軸承和動壓氣體徑向推力組合軸承。動壓氣體徑向軸承是由相對移動的兩個工作面形成楔形空間，當它們相對移動，氣體因其自身的粘性作用被帶動，并被壓縮到楔形間隙內(nèi)，由此產(chǎn)生動壓力而支承載荷。不同結(jié)構(gòu)形式的氣體動壓徑向軸承由于結(jié)構(gòu)上的差異，其工作過程略有不同。目前較為常見的幾種動壓氣體徑向軸承結(jié)構(gòu)形式有:可傾瓦式、槽式和箔片式。
[0005]可傾瓦式動壓氣體徑向軸承是一種性能優(yōu)良的動壓氣體軸承，具有自調(diào)性能，能在更小的氣膜間隙范圍內(nèi)安全工作，對熱變形、彈性變形等不敏感，且加工精度易得到保證，還對載荷的變化具有“自動跟蹤”的突出優(yōu)點，目前國內(nèi)外主要應(yīng)用于大型高速旋轉(zhuǎn)機械和透平機械；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。
[0006]雖然箔片式動壓氣體徑向軸承具有彈性支承，可使軸承相應(yīng)獲得一定的承載能力和緩和沖擊振動的能力，但由于箔片軸承一般采用的是金屬箔片，不僅材料制造技術(shù)和加工工藝技術(shù)上還存在一些難題，而且軸承的阻尼值不能很大提高，導(dǎo)致軸承的剛性不夠，軸承的臨界轉(zhuǎn)速較低，在高速運轉(zhuǎn)時容易失穩(wěn)甚至卡死。
[0007]而槽式動壓氣體徑向軸承具有較好的穩(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)機械上，如在陀螺儀和磁鼓之類的精密機械中作為軸承。但由于槽式動壓氣體徑向軸承具有高剛性，因此其抗沖擊能力不夠好及載荷能力不夠大，不能實現(xiàn)較大載荷下的高速運轉(zhuǎn)。
[0008]如何實現(xiàn)既具有槽式動壓氣體徑向軸承的高極限轉(zhuǎn)速的剛性特征、又具有箔片式動壓氣體徑向軸承的高抗沖擊能力和載荷能力的柔性特征的混合式動壓氣體徑向軸承，不僅是本領(lǐng)域研究人員一直渴望實現(xiàn)的目標，而且對實現(xiàn)動壓氣體徑向軸承在較大載荷下的超高速領(lǐng)域的應(yīng)用具有重要價值和深遠意義。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]針對現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題和需求，本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題就是提供一種既具有槽式動壓氣體徑向軸承的高極限轉(zhuǎn)速的剛性特征、又具有箔片式動壓氣體徑向軸承的高抗沖擊能力和載荷能力的柔性特征的混合式動壓氣體徑向軸承，實現(xiàn)動壓氣體徑向軸承在較大載荷下的超高速領(lǐng)域的應(yīng)用。
[0010]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下:
[0011]—種混合式動壓氣體徑向軸承，包括:軸承外套和內(nèi)套及設(shè)置在軸承外套和內(nèi)套之間的箔型彈性件，所述軸承內(nèi)套的外圓周面和兩端面均具有規(guī)則形狀的槽式花紋，且一端面的槽式花紋與另一端面的槽式花紋形成鏡像對稱，以及外圓周面的槽式花紋的軸向輪廓線與兩端面的槽式花紋的徑向輪廓線均形成一一對應(yīng)并相互交接。
[0012]作為一種實施方案，所述軸承內(nèi)套的外圓周面的槽式花紋中的軸向高位線與兩端面的槽式花紋中的徑向高位線均相對應(yīng)、并在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋中的軸向中位線與兩端面的槽式花紋中的徑向中位線均相對應(yīng)、并在端面圓周倒角前相互交接；外圓周面的槽式花紋中的軸向低位線與兩端面的槽式花紋中的徑向低位線均相對應(yīng)、并在端面圓周倒角前相互交接。
[0013]作為一種實施方案，所述的槽式花紋為葉輪形狀。
[0014]作為一種優(yōu)選方案，在與軸承內(nèi)套的外圓周面相配合的箔型彈性件的配合面上設(shè)有耐磨涂層。
[0015]作為一種優(yōu)選方案，所述的箔型彈性件與軸承內(nèi)套的配合間隙為0.003?0.008mmo
[0016]作為一種優(yōu)選方案，所述的箔型彈性件的兩端均固定在軸承外套的內(nèi)圓周壁上。
[0017]作為一種優(yōu)選方案，所述的箔型彈性件為多個，且沿軸承外套的內(nèi)圓周壁均勻分布。
[0018]作為進一步優(yōu)選方案，在軸承外套的內(nèi)圓周壁設(shè)有用于固定箔型彈性件的卡槽。
[0019]作為一種優(yōu)選方案，所述的箔型彈性件經(jīng)過表面熱處理。
[0020]作為一種實施方案，所述的箔型彈性件由波箔和平箔組成，所述波箔的弧形凸起頂端與平箔相貼合，所述波箔的波拱間過渡底邊與軸承外套的內(nèi)圓周壁相貼合。
[0021]作為另一種實施方案，所述的箔型彈性件由波箔和平箔組成，所述波箔的弧形凸起頂端與軸承外套的內(nèi)圓周壁相貼合，所述波箔的波拱間過渡底邊與平箔相貼合。
[0022]作為又一種實施方案，所述的箔型彈性件由兩個平箔組成，其中靠近軸承外套內(nèi)圓周壁的平箔上設(shè)有通孔。
[0023]作為一種優(yōu)選方案，在軸承外套的兩端設(shè)有止環(huán)。
[0024]作為一種優(yōu)選方案，軸承外套的外圓周上具有同軸的通孔和凹孔，所述的通孔位于同軸的凹孔內(nèi)。
[0025]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下顯著性進步:
[0026]本發(fā)明通過在軸承外套和軸承內(nèi)套之間設(shè)置箔型彈性件，并使軸承內(nèi)套的外圓周面和兩端面均具有規(guī)則形狀的槽式花紋，且外圓周面的槽式花紋的軸向輪廓線與兩端面的槽式花紋的徑向輪廓線均形成一一對應(yīng)并相互交接，并且一端面的槽式花紋與另一端面的槽式花紋形成鏡像對稱，從而得到了既具有槽式動壓氣體徑向軸承的高極限轉(zhuǎn)速的剛性特征、又具有箔片式動壓氣體徑向軸承的高抗沖擊能力和載荷能力的柔性特征的混合式動壓氣體徑向軸承；相對于現(xiàn)有的單純槽式動壓氣體徑向軸承，具有在相同轉(zhuǎn)速下成倍增加的抗沖擊能力和載荷能力；而相對于現(xiàn)有的單純箔片式動壓氣體徑向軸承，具有在相同載荷下成倍增加的極限轉(zhuǎn)速；經(jīng)測試，本發(fā)明提供的混合式動壓氣體徑向軸承可實現(xiàn)在3?5kg載荷下的極限轉(zhuǎn)速可達160，OOOrpm?480，OOOrpm，而現(xiàn)有的動壓氣體徑向軸承只能實現(xiàn)I?3kg的載荷，極限轉(zhuǎn)速最高只能達到100，OOOrpm?180，OOOrpm ;可見，本發(fā)明可實現(xiàn)動壓氣體徑向軸承在較大載荷下的超高速領(lǐng)域的應(yīng)用，相對于現(xiàn)有技術(shù)取得了顯著性進步，使得動壓氣體徑向軸承技術(shù)的研究跨上了新臺階。
【附圖說明】
[0027]圖1是本發(fā)明實施例1提供的一種混合式動壓氣體徑向軸承的局部分割的左視立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0028]圖2是圖1中的A局部放大圖；
[0029]圖3是本發(fā)明實施例1提供的一種混合式動壓氣體徑向軸承的局部分割的右視立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0030]圖4是圖3中的B局部放大圖；
[0031]圖5是本發(fā)明實施例1提供的一種混合式動壓氣體徑向軸承的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0032]圖6是圖5中的C局部放大圖；
[0033]圖7是圖6中的D局部放大圖；
[0034]圖8是本發(fā)明實施例2提供的一種混合式動壓氣體徑向軸承的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0035]圖9是圖8中波箔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0036]圖10是本發(fā)明實施例3提供的一種混合式動壓氣體徑向軸承的剖面結(jié)構(gòu)示意圖；
[0037]圖11是圖10中設(shè)有通孔的平箔的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0038]圖12是本發(fā)明實施例4提供的一種混合式動壓氣體徑向軸承的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039]圖中:1、軸承外套；11、止環(huán)；12、卡槽；13、通孔；14、凹孔；2、軸承內(nèi)套；21、外圓周面的槽式花紋；211、軸向高位線；212、軸向中位線；213、軸向低位線；22、左端面的槽式花紋；221、徑向高位線；222、徑向中位線；223、徑向低位線；23、右端面的槽式花紋；231、徑向高位線；232、徑向中位線；233、徑向低位線；3、箔型彈性件；31、波箔；311、弧形凸起；312、波拱間過渡底邊；32、平箔；33、設(shè)有通孔的平箔；331、平箔上的通孔；34、耐磨涂層。
【具體實施方式】
[0040]下面結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術(shù)方案做進一步詳細地說明。
[0041]實施例1
[0042]如圖1和圖3所示:本實施例提供的一種混合式動壓