一种气体轴承及其制造方法技术

本发明专利技术公开了一种气体轴承及其制造方法，包括轴承本体，所述轴承体内表面设置有弹性支撑机构，所述弹性支撑机构一端通过设置在所述轴承体端口上的固定槽与所述轴承本体连接；其另一端自由放置；所述弹性支撑机构由具有负泊松比结构的第一箔片和带人字槽的第二箔片构成，该发明专利技术提高轴承支承结构的阻尼和刚度，减小运行过程中出现的振动冲击，提高轴承的总体承载力和运行稳定性。

Gas bearing and manufacturing method thereof

The invention discloses a gas bearing and a manufacturing method thereof, comprises a bearing body, wherein the inner surface of the bearing is provided with an elastic supporting mechanism, the elastic supporting mechanism of one end of the fixing groove is arranged on the bearing body on the port connected with the bearing body; the other end is free to place; the elastic support mechanism by with negative Poisson's ratio of the first foil structure and with herringbone grooves second formed foil bearing support structure, the invention improves the damping and stiffness, vibration and shock decrease during operation, improve the bearing capacity and the overall operation stability.

【技术实现步骤摘要】
一种气体轴承及其制造方法
本专利技术涉及轴承
，具体涉及一种气体轴承及其制造方法。
技术介绍
箔片径向动压气体轴承是一种自适应柔性支承气体动压轴承。该轴承中顶层平箔与底层波箔都通过端面梁连接到轴承座结构上，并通过自身的张力保持接触状态。与普通转子轴承相比，它具有无需油润滑，无污染，摩擦阻力小，高转速，能运行在极端变化的温度下等优点。与传统刚性气体轴承相比，其稳定性和自适应性得到了极大的提高。同时与传统气体轴承相比，它的箔片结构的存在增强了气体轴承的承载能力，减轻了轴承的刚性磨损，并且消除了气体轴承的安装误差，便于轴承的安装。箔片径向动压气体轴承在空气压缩机，室内空气循环系统，飞机空气循环系统，燃气轮机，涡轮增压器等机械领域具有广阔的应用前景。但是，现有的箔片径向动压气体轴承因其结构的限制，限制了其承载力及稳定性。在箔片动压气体轴承中，弹性支承的箔片是主要的承载部件，且是一种柔性支承结构，具有一定的刚度和阻尼，使气体轴承具有一定的承载能力和吸收转子轴承系统振动的能力。但是，箔片气体轴承由于交叉刚度和阻尼的存在，使得转子轴承系统稳定性降低。负泊松比结构是通过冷冲压工艺压制成特定形状的材料结构。通过LIGA工艺，即通过基于X射线光刻技术的高精密加工技术，将负泊松比结构材料加工制作成的支承箔片，在受到转子振动影响时，能够通过轴向和周向同步变形消耗振动产生的能量，增加阻尼效果。同时，顶层箔片增加人字槽结构，规律了气流的流动，提高了转子轴承系统的稳定性。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服当前上述技术的不足，而提供了一种气体轴承及其制造方法，该专利技术提高轴承支承结构的阻尼和刚度，减小运行过程中出现的振动冲击，提高轴承的总体承载力和运行稳定性。为了解决现有技术中存在技术问题，本专利技术采用如下技术方案：一种气体轴承，包括轴承本体，所述轴承体内表面设置有弹性支撑机构，所述弹性支撑机构一端通过设置在所述轴承体端口上的固定槽与所述轴承本体连接；其另一端自由放置；所述弹性支撑机构由具有负泊松比结构的第一箔片和带人字槽的第二箔片构成。进一步，所述轴承体内表面通过第一箔片与所述第二箔片连接；所述第一箔片内外表面均设置有由横纵波线相交形成网格的负泊松比结构，所述波线是以正弦曲线为骨线加工而成。进一步，所述第二箔片的人字槽是经压力机压制成型后在第二箔片内表面形成圆柱结构，其一端留有矩形条状区域。进一步，所述人字槽的深度为4.5微米～5.5微米，螺旋角为40～50，槽数为10～15条。一种气体轴承制造方法，包括如下步骤：步骤1，通过LIGA工艺制成负泊松比结构的第一箔片，所述负箔松比结构以正弦曲线为骨线形成横纵波线相交网格；并通过改变所述负泊松比结构的壁厚和正弦曲线的弦高尺寸获得不同的刚度和阻尼特性的第一箔片；步骤2，通过LIGA工艺在第二箔片上刻制人字槽结构，并经压力机对人字槽内表面压制成有圆柱形状；压制成形的第二箔片的另一端留有矩形条状区域；最后通过热处理消除第二箔片中人字槽内局部应力；步骤3,将步骤1中所述第一箔片放入轴承体内表面，同时再将步骤2中所述第二箔片放置在第一箔片内表面，所述第一箔片和所述第二箔片的两端分别与轴承体端面平齐，两者的周向一端部预留的矩形条状箔片通过轴承体所开的固定槽装配起来，并点焊成为整体结构，另一端自由放置。进一步，所述第一箔片和所述第二箔片均为镍基高温合金或复合尼龙材料。有益效果1、本专利技术提出的径向气体轴承结构，通过引入由负泊松比结构支承箔片，提高了箔片径向气体轴承的承载能力，同时，利用负泊松比结构作为弹性支承来提高轴承的阻尼。2、本专利技术中第一箔片采用自身带有波纹状形式的负泊松比结构，增加了轴承的阻尼作用。3、本专利技术在运动过程中第二箔片和负泊松比结构第一箔片受到来自转子的载荷而产生变形，二者共同为轴承提供一定的刚度。由于第一箔片具有一定支承空间，所以具有较大的刚度，而第二箔片具有一定的人字槽结构，相对刚度较小，在转子运行过程中负泊松比结构通过自身结构的变形调节刚度，同时人字槽规律了气体的流动状态，使得轴承气膜压力得以均匀化，从而改变了弹性支承结构的整体刚度。4、本专利技术通过第一箔片径向动压气体轴承具有承载力高，高刚度，高阻尼的特性，同时又加入了人字槽结构第二箔片，从而提高了箔片轴承的稳定性，市场前景乐观。附图说明图1为本专利技术整体结构示意图；图2为本专利技术轴承座结构示意图；图3为本专利技术中第一箔片结构示意图；图4为本专利技术中第二箔片结构示意图；图5为本专利技术轴承组装局部示意图；图6为本专利技术第一箔片和第二箔片组装示意图；图7为本专利技术第一箔片局部结构示意图；具体实施方式下面结合附图对本专利技术作出详细说明。如图1，图2所示，本专利技术提供一种气体轴承，包括：轴承体1、所述轴承体1内表面设置有弹性支撑机构2，所述弹性支撑机构2一端通过设置在所述轴承体端口上的固定槽11与所述轴承本体1连接；其另一端2自由放置；所述弹性支撑机构2由具有负泊松比结构的第一箔片21和带人字槽的第二箔片构成22。负泊松比结构支承箔片21，即第一箔片，顶层人字槽箔片22，即第二箔片；所述弹性支承箔片21采用负泊松比结构加工而成，所述顶层箔片22上面开有人字槽，所述负泊松比结构支承箔片21设置于轴承体1的内表面上，所述顶层人字槽箔片22覆盖在负泊松比结构支承的箔片21上，所述负泊松比结构支承的箔片结构和顶层人字槽箔片一起构成了轴承的弹性支撑机构2。所述第一箔片21和所述第二箔片22均为镍基高温合金(InconelX-750)或复合尼龙材料(PA6T)。如图3所示，负泊松比结构支承箔片21采用高精密加工工艺LIGA制造而成，其采用一体式结构，内外两个接触面采用了波状结构，使得接触的磨损以及轴承的装配误差得以消除。如图4所示，在顶层箔片22结构上刻制人字槽结构，规律了气体的流动状态，提高了稳定性。如图5所示，弹性支撑结构2的刚度决定于箔片的厚度和接触面的接触面积，波状结构在受到挤压时会通过改变接触面积改变结构的刚度和阻尼。如图3所示，通过高精密加工工艺LIGA制造而成负泊松比箔片21，其横截面如图7所示，基本结构以正弦曲线为骨线制作成一定厚度的负箔松比结构。通过改变负泊松比结构的壁厚和正弦曲线的弦高尺寸，可以得到不同的刚度和阻尼特性。如图4所示，位于顶部的顶层箔片22结构由金属箔片通过激光切割技术进行精确切割，在顶面通过LIGA工艺刻制人字槽结构，并经压力机压制成型，形成人字槽在内表面的圆柱结构，压制成形后其一端留有矩形条状区域。压制成型的顶层人字槽箔片22再经成形热处理消除内局部应力后成为的柱形，准备进行装配。顶层人字槽箔片22的形状参数主要由箔片厚度，人字槽螺旋角，槽深，槽数，槽宽比等参数决定，通过调节这些参数可得到不同刚度和阻尼的弹性箔片22。将制作完成的负泊松比结构支承箔片21以及成形的顶层人字槽箔片22装配在轴承体1上。所述人字槽的深度为4.5微米～5.5微米，螺旋角为40～50，槽数为10～15条。本专利技术中人字槽的深度为5微米，与气膜厚度一致；螺旋角为45，其槽数为12条、负泊松比结构支承箔片和顶层人字槽箔片弹性箔片放入轴承体1，两端与轴承体端面平齐，两者的周向端部预留的矩形条状箔片通过轴承体所开的固定槽11装配起来，并点焊成为整体结构，另本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种气体轴承，包括轴承本体，其特征在于：所述轴承体内表面设置有弹性支撑机构，所述弹性支撑机构一端通过设置在所述轴承体端口上的固定槽与所述轴承本体连接；其另一端自由放置；所述弹性支撑机构由具有负泊松比结构的第一箔片和带人字槽的第二箔片构成。

【技术特征摘要】
1.一种气体轴承，包括轴承本体，其特征在于：所述轴承体内表面设置有弹性支撑机构，所述弹性支撑机构一端通过设置在所述轴承体端口上的固定槽与所述轴承本体连接；其另一端自由放置；所述弹性支撑机构由具有负泊松比结构的第一箔片和带人字槽的第二箔片构成。2.根据权利要求1所述的一种气体轴承，其特征在于，所述轴承体内表面通过第一箔片与所述第二箔片连接；所述第一箔片内外表面均设置有由横纵波线相交形成网格的负泊松比结构，所述波线是以正弦曲线为骨线加工而成。3.根据权利要求1所述的一种气体轴承，其特征在于，所述第二箔片的人字槽是经压力机压制成型后在第二箔片内表面形成圆柱结构，其一端留有矩形条状区域。4.根据权利要求1所述的一种气体轴承，其特征在于，所述人字槽的深度为4.5微米～5.5微米，螺旋角为40～50，槽数为10～15条。5.一种气体轴承制造方法，其特征在于，包...

【专利技术属性】
技术研发人员：丁千，王斌，孙永涛，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12