一种用于自由活塞式往复运动机械的气体静压轴承制造技术

本发明专利技术涉及一种用于自由活塞式往复运动机械的气体静压轴承，包括活塞、气缸、排出器、压缩腔和储气槽。活塞外套外圆周外侧沿圆周方向分别设有双排第一节流孔、第一环形浅槽和第一均压浅槽。第一均压浅槽与第一节流孔两侧的第一环形浅槽相连通。第一节流孔通过第一均压浅槽和第一环形浅槽相贯通。活塞内套外圆周外侧沿圆周方向设有双排第二节流孔，内圆周内侧设有第二环形浅槽和第二均压浅槽，第二均压浅槽与第二节流孔两侧的第二环形浅槽相连通。第二节流孔通过第二均压浅槽与第二环形浅槽相贯通。本发明专利技术不仅提高了气体静压轴承的承载能力和气膜刚度，延长了活塞的使用寿命，还降低了耗气量，提高了自由活塞式往复运动机械效率。

Gas static pressure bearing for free piston type reciprocating machinery

The invention relates to a gas static pressure bearing for a reciprocating piston reciprocating mechanism, comprising a piston, a cylinder, a discharge device, a compression chamber and an air storage tank. The outer side of the outer circumference of the piston outer sleeve is respectively provided with a double row first throttling hole, a first annular shallow groove and a first uniform pressure shallow groove. The first uniform pressure shallow groove is connected with the first annular shallow groove at the two sides of the first throttling hole. The first throttling hole passes through the first uniform pressure shallow groove and the first annular shallow groove. The inner to the outer circumference outside along the circumferential direction is provided with second double orifice, the inner circumferential shallow groove is arranged on the inner side of the second ring and second pressure shallow groove, second circular shallow groove second pressure shallow groove and second orifice connected on both sides of the. The second throttling hole is connected with the second annular shallow trough through the second equal pressure shallow groove. The invention not only improves the bearing capacity and the air film rigidity of the gas static pressure bearing, prolongs the service life of the piston, reduces the air consumption, and improves the mechanical efficiency of the reciprocating reciprocating movement of the free piston.

【技术实现步骤摘要】
一种用于自由活塞式往复运动机械的气体静压轴承
本专利技术涉及气体静压轴承
，具体涉及一种用于自由活塞式往复运动机械的气体静压轴承。
技术介绍
气体静压轴承是自由活塞的关键部件，其以气体润滑方式减少了活塞与气缸间的摩擦损耗，延长了活塞使用寿命。气体静压轴承性能的好坏将直接影响活塞使用寿命的长短，而承载能力与气膜刚度是判断气体静压轴承性能好坏的重要指标。气体静压轴承的承载能力和气膜刚度，与轴承结构和气体节流方式密切相关。目前，常见的气体静压轴承气体节流方式有小孔节流式、多孔质式和狭缝节流式三种。在常见的气体节流方式下，气体静压轴承的承载能力和气膜刚度均较低，无法对活塞起到良好的支撑作用。此外，为了实现活塞与气缸间的气体润滑效应，气体须在活塞圆周表面多处区域经节流器节流，再进入活塞与气缸间的间隙空间。气体在间隙内部产生气膜压力，从而形成润滑效应来降低活塞与气缸间的摩擦损耗。然而，在现有的气体静压轴承中，高压气体进入间隙内部需要经过复杂的网状气体流动通道和微小的气体节流结构，这将导致气体静压轴承耗气量的增加和自由活塞式往复运动机械效率的降低。因此，为了提高气体静压轴承的承载能力和气膜刚度，降低耗气量、延长使用寿命，需要对气体静压轴承的气体节流方式和气体节流结构进行改进。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种用于自由活塞式往复运动机械的气体静压轴承，该气体静压轴承通过对气体节流方式和气体节流结构进行改进，不仅提高了气体静压轴承的承载能力和气膜刚度、延长了活塞的使用寿命，还降低了耗气量，提高了自由活塞式往复运动机械效率。为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：一种用于自由活塞式往复运动机械的气体静压轴承，包括活塞、气缸、排出器、压缩腔和储气槽。所述的活塞包括活塞外套和活塞内套，所述的活塞外套内表面和活塞内套外表面相接触。进一步的，所述的活塞外套外圆周外侧沿圆周方向开设有双排第一节流孔，所述的第一节流孔为偶数个，且沿活塞外套径向均匀排列。所述的活塞外套外圆周外侧开设有第一环形浅槽，所述的第一环形浅槽为偶数个，且沿第一节流孔轴向对称分布在每排第一节流孔的两侧。所述的活塞外套外圆周外侧开设有轴向设置的第一均压浅槽，所述的第一均压浅槽与第一节流孔两侧的第一环形浅槽相连通。所述的第一节流孔通过第一均压浅槽和第一环形浅槽相贯通，形成第一气体流动通道。进一步的，所述的活塞内套外圆周外侧沿圆周方向开设有双排第二节流孔，所述的第二节流孔为偶数个，且沿活塞内套径向均匀排列。所述的活塞内套内圆周内侧开设有第二环形浅槽，所述的第二环形浅槽为偶数个，且沿第二节流孔轴向对称分布在每排第二节流孔的两侧。所述的活塞内套内圆周内侧开设有轴向设置的第二均压浅槽，所述的第二均压浅槽与第二节流孔两侧的第二环形浅槽相连通。所述的第二节流孔通过第二均压浅槽与第二环形浅槽相贯通，形成第二气体流动通道。进一步的，所述的第一节流孔和第二节流孔数量均至少为4个。通过将节流孔的数量设置为偶数个，可以保证气体静压轴承的良好的支撑作用和气膜刚度。进一步的，所述的第一环形浅槽和第二环形浅槽均为连续狭缝浅槽。高压气体流经环形浅槽时，能进行狭缝式节流。所述的第一均压浅槽和第二均压浅槽均为气体流动通道，使得节流孔内的气体可以流入环形浅槽。更进一步的，所述的储气槽开设在活塞内套外圆周外侧，所述的第一节流孔和第二节流孔分别通过活塞外套与活塞内套之间的间隙与储气槽相贯通。由以上技术方案可知，和单独采用小孔节流方式或单独采用连续狭缝节流方式相比，本专利技术所述的气体静压轴承通过采用小孔节流和连续狭缝节流相结合的节流方式，使轴承的承载能力及刚度提高了15%~30%。同时，本专利技术降低了气体的扩散效应、减少了耗气量，提高了自由活塞式往复运动机械的效率。本专利技术适用于自由活塞式斯特林制冷机和发电机等往复式活塞运动机械。附图说明图1是本专利技术应用在自由活塞式往复运动机械上的工作原理图；图2是本专利技术气体静压轴承活塞的结构示意图；图3是本专利技术气体静压轴承活塞外套的结构示意图；图4是图3的A-A向视图；图5是本专利技术气体静压轴承活塞内套的结构示意图。其中：1、活塞，2、气缸，3、热端端部，4、冷端端部，5、排出器，6、压缩腔，7、活塞外套，8、活塞内套，9、第一节流孔，10、储气槽，11、第一环形浅槽，12、第一均压浅槽，13、第二节流孔，14、第二环形浅槽，15、第二均压浅槽。具体实施方式本专利技术适用于各种自由活塞式往复运动机械，下面以自由活塞式斯特林制冷机为例并结合附图来对本专利技术做进一步说明：如图1所示，活塞1安装在气缸2中，直线电机带动活塞沿着气缸壁作往复运动。根据热力学循环定律，当制冷机运动时，冷端端部4的气体经过回热器，将热量泵送到热端端部3。从而使制冷机达到制冷效果，满足需要深冷的机械零件和电子器件的制冷需求。如图1和图2所示的一种用于自由活塞式往复运动机械的气体静压轴承，包括活塞1、气缸2、排出器5、压缩腔6和储气槽10。活塞1安装在气缸2内部，排出器5安装在活塞1内部。活塞1沿气缸壁滑动运行，排出器沿活塞内壁滑动运行。活塞1与气缸2和排出器5之间存在间隙，高压气体进入间隙内部，位于活塞1与气缸2和排出器5之间的间隙内部形成气体静压轴。所述的活塞1包括活塞外套7和活塞内套8。所述的活塞外套7和活塞内套8均为圆柱形。所述的活塞外套7内表面和活塞内套8外表面相互接触、紧密配合，使活塞外套7与活塞内套8之间具有密封空间。进一步的，如图2-图4所示，所述的活塞外套7外圆周外侧沿圆周方向开设有双排第一节流孔9，所述的第一节流孔9为偶数个，且沿活塞外套7径向均匀排列。优选的，所述的第一节流孔9至少为4个。所述的活塞外套7外圆周外侧开设有第一环形浅槽11，所述的第一环形浅槽11为偶数个，且沿第一节流孔9轴向对称分布在每排第一节流孔9的两侧。优选的，所述的第一环形浅槽11为4个，每排第一节流孔9两侧设有对称分布的2个。所述的活塞外套7外圆周外侧开设有轴向设置的第一均压浅槽12，所述的第一均压浅槽12与第一节流孔9两侧的第一环形浅槽11相连通。所述的第一节流孔9通过第一均压浅槽12和第一环形浅槽11相贯通，形成第一气体流动通道。进一步的，如图2和图5所示，所述的活塞内套8外圆周外侧沿圆周方向开设有双排第二节流孔13，所述的第二节流孔13为偶数个，且沿活塞内套8径向均匀排列。优选的，所述的第二节流孔13至少为4个。所述的活塞内套8内圆周内侧开设有第二环形浅槽14，所述的第二环形浅槽14为偶数个，且沿第二节流孔13轴向对称分布在每排第二节流孔13的两侧。优选的，所述的第二环形浅槽14为4个，每排第二节流孔13两侧设有对称分布的2个。所述的活塞内套8内圆周内侧开设有轴向设置的第二均压浅槽15，所述的第二均压浅槽15与第二节流孔13两侧的第二环形浅槽14相连通。所述的第二节流孔13通过第二均压浅槽15与第二环形浅槽14相贯通，形成第二气体流动通道。进一步的，所述的第一节流孔9设置在活塞外套7两端。所述的第二节流孔13设置在活塞内套8两端。通过将第一节流孔9和第二节流孔13分别设置在活塞外套7和活塞内套8的两端，能够对气体静压轴承自身起到良好的支撑作用，从而能够进一步提高气体静压轴承的承载能力。进一步的，所述的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于自由活塞式往复运动机械的气体静压轴承，包括活塞（1）、气缸（2）、排出器（5）、压缩腔（6）和储气槽（10），所述的活塞（1）包括活塞外套（7）和活塞内套（8），所述的活塞外套（7）内表面和活塞内套（8）外表面相接触；其特征在于：所述的活塞外套（7）外圆周外侧开设有双排第一节流孔（9），所述的第一节流孔（9）为偶数个，且沿活塞外套（7）径向均匀排列；所述的活塞外套（7）外圆周外侧沿圆周方向开设有第一环形浅槽（11），所述的第一环形浅槽（11）为偶数个，且沿第一节流孔（9）轴向对称分布在每排第一节流孔（9）的两侧；所述的活塞外套（7）外圆周外侧开设有轴向设置的第一均压浅槽（12），所述的第一均压浅槽（12）与第一节流孔（9）两侧的第一环形浅槽（11）相连通；所述的活塞内套（8）外圆周外沿圆周方向开设有双排第二节流孔（13），所述的第二节流孔（13）为偶数个，且沿活塞内套（8）径向均匀排列；所述的活塞内套（8）内圆周内侧开设有第二环形浅槽（14），所述的第二环形浅槽（14）为偶数个，且沿第二节流孔（13）轴向对称分布在每排第二节流孔（13）的两侧；所述的活塞内套（8）内圆周内侧开设有轴向设置的第二均压浅槽（15），所述的第二均压浅槽（15）与第二节流孔（13）两侧的第二环形浅槽（14）相连通；所述的第一环形浅槽（11）和第二环形浅槽（14）均为连续狭缝浅槽。...

【技术特征摘要】
1.一种用于自由活塞式往复运动机械的气体静压轴承，包括活塞（1）、气缸（2）、排出器（5）、压缩腔（6）和储气槽（10），所述的活塞（1）包括活塞外套（7）和活塞内套（8），所述的活塞外套（7）内表面和活塞内套（8）外表面相接触；其特征在于：所述的活塞外套（7）外圆周外侧开设有双排第一节流孔（9），所述的第一节流孔（9）为偶数个，且沿活塞外套（7）径向均匀排列；所述的活塞外套（7）外圆周外侧沿圆周方向开设有第一环形浅槽（11），所述的第一环形浅槽（11）为偶数个，且沿第一节流孔（9）轴向对称分布在每排第一节流孔（9）的两侧；所述的活塞外套（7）外圆周外侧开设有轴向设置的第一均压浅槽（12），所述的第一均压浅槽（12）与第一节流孔（9）两侧的第一环形浅槽（11）相连通；所述的活塞内套（8）外圆周外沿圆周方向开设有双排第二节流孔（13），所述的第二节流孔（13）为偶数个，且沿活塞内套（8）径向均匀排列；所述的活塞内套（8）内圆周内侧开设有第二环形浅槽（14），所述的第二环形浅槽（14）为偶数个，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孔中科，王波，叶重，王飞，王建中，寇翠翠，
申请(专利权)人：中国电子科技集团公司第十六研究所，
类型：发明
国别省市：安徽,34