金属薄衬式动压轴颈轴承及其制造方法技术

本发明专利技术的目的是提供一种能够很容易地设定微小的轴承间隙，同时制作及组装简单的金属薄衬式动压轴颈轴承。它通过在旋转轴２上经由轴承间隙５让两片薄板的两端部相接合，配置出闭环开关的金属薄衬４，在金属薄衬４与轴承保持部件３内侧的空隙中充填粘弹性体６，形成了结构简单的多圆弧轴承，由此让旋转轴２与金属薄衬４之间的轴承间隙５的形状形成容易产生流体压力的形状。另外，它组装容易、结构简单，特别适用于支撑小直径旋转轴２的情况。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种由通过空隙围住旋转轴(日文ジヤ一ナル軸)的外周的轴承保持部件，以及形成与配置于上述空隙中的上述旋转轴相面对的轴承滑动面的金属薄衬构成的，通过上述旋转轴与上述轴承滑动面之间的相对旋转形成的流体润滑膜来支撑作用于旋转轴上的负载的。
技术介绍
对于高速旋转的燃汽轮机或压缩机等旋转轴的轴承，有不使用以往的油润滑轴承而是使用气体轴承的例子。在燃气轮机这样的使用温度高的场合，热膨胀或热变形很大，与旋转轴相面对的轴承面由高刚性部件构成的带有倾斜部分或者人字形槽的动压轴颈轴承在可靠性方面存在着很难实用化的问题。为此，通过将轴承面用可弹性变形的金属薄衬来构成，开发并采用了能够吸收各部分的热变形、热膨胀、加工误差、组装误差等的金属薄衬式动压轴颈轴承。金属薄衬式动压轴颈轴承由于在上述特征的基础上又通过弹性支撑旋转轴添加了衰减作用，因而高速旋转非常稳定。对于金属薄衬式动压气体轴承，例如在文献(TRIBOLOGY TRANSACTIONS Vol.43-4(2000)pp795～801)中记述了其发展过程。因此，金属薄衬式动压轴颈轴承一般是由轴承滑动面与弹性支撑它的弹簧材料构成，通过提高轴承的挠性和衰减性来提高轴承性能。这种金属薄衬式动压轴颈轴承根据支撑的轴承滑动面的弹簧部件的结构主要分为薄板型和凸出型。薄板型金属薄衬式动压轴颈轴承是以让绕着旋转轴隔着轴承间隙的多个薄板金属衬在轴承圆周上相互重叠一部分的方式配置的，利用将金属薄衬重叠而得到的非正圆轴承形状，通过轴的旋转而产生动压。另外，随着轴载荷的作用，薄板金属衬追随着旋转轴变形，通过这种变形由薄板金属衬相互作用引起的摩擦来提高轴承的衰减能力，从而可有望获得降低旋转振动的效果。另一方面，凸出型金属薄衬式动压轴颈轴承是将绕着旋转轴相隔轴承间隙配置的大致圆形顶端金属衬通过相对于轴承保持部件(壳体)形成凹凸形状的凸出金属衬弹性支撑而构成的。在旋转轴上作用载荷的情况下，顶部金属衬随着旋转轴变形，由此对凸出金属衬上施加变形的同时，在凸出金属衬与轴承保持部件的接触面上产生滑移，通过摩擦对轴承施加衰减。除此之外，还提出了多重卷绕方式的金属薄衬式动压轴颈轴承的方案。此外，为了改善旋转振动等的轴承性能，可以通过在金属薄衬与弹性支撑部件(例如凸出金属衬)之间再插入金属薄衬等方法，设置中间层(中间金属衬)做成多层结构，也可以在弹性支撑部件的形状或材质上下工夫，如此对刚性或衰减特性进行改良。然而，带有上述特征的金属薄衬式动压轴颈轴承部件的数目多，制造上需要精密加工，另外，在组装阶段的部件安装时，因难以处理而需要精细的作业，不适合于量产等问题。另外，在润滑剂是气体的情况下，由于因轴承滑动面与旋转轴之间的旋转而形成的润滑膜小到了几个微米以下，由凸出金属衬形成的不连续的支撑会在轴承滑动面上产生微小的凹凸，因而难以形成构成润滑膜最基本的理想的楔形膜，其结果是降低了轴承的负载能力。在此，如日本专利特开平9-14262号公报中记载的动压气体轴颈轴承那样，提出有在圆筒状金属薄衬与轴承保持部件(壳体)之间设置振动衰减材料(防振橡胶、高分子凝胶或者粉末等)的方案。特许文献1日本专利特开平9-14262号公报。
技术实现思路
然而，在上述特许文献1记载的金属薄衬式动压轴颈轴承中，会有很难设定金属薄衬与旋转轴之间的微小轴承间隔的缺陷。另外，由于能够连续地支撑轴承滑动面即圆筒状金属薄衬，因而在滑动面上难以产生微小的凹凸状变形，这是很好的，然而由于带有加强筋部分的润滑膜有变薄的倾向，因而难以形成楔形的润滑膜，此外，由于轴承滑动面是圆筒面，因而会有滑动面产生的磨损粉末难以从滑动面上排出的缺陷。本专利技术鉴于上述的问题，其目的是提供一种容易形成构成润滑膜的基本的楔形润滑膜，同时，轴承承载能力大，并且具有起动或者停止时让旋转轴与轴承滑动面直接接触产生的磨损粉末很容易地从轴承滑动面排出的结构，另外，制造时能够很容易地设定微小的轴承间隙，同时制作及组装简单的金属薄衬式动压轴颈轴承，及其制造方法。根据本专利技术的一个方面，一种金属薄板式动压轴颈轴承，由通过空隙围住旋转轴的外周的轴承保持部件、配置于上述空隙中并构成与上述旋转轴相面对的轴承滑动面的金属薄衬来构成，通过上述旋转轴与上述轴承滑动面之间的相对旋转形成的流体润滑膜来支撑作用于旋转轴上的负载，其特征在于上述金属薄衬由带有一个或者多个顶点部，与该顶点部的个数相对应的个数的突出状圆弧面的闭环来构成，在上述金属薄衬与上述轴承保持构件的空隙中充填有粘弹性体(或者弹性体)。根据本专利技术，由于金属薄衬由带有一个或者多个顶点部的闭环构成，而金属薄板与旋转轴之间的轴承间隙的形状又是这样构成，即从顶点部附近的间隙朝着突出状圆弧面大致中央位置附近的间隙形成连续的间隙变窄的楔形间隙，因而旋转轴一旦旋转，顶点部附近间隙旁的流体(含有气体)便被吸入，由于间隙的形状是末端变窄，因而朝着间隙产生流体压力，当达到某一转速以后形成了完整的流体润滑膜，便会将旋转轴抬起，从而能够提高支撑作用于旋转轴上的旋转机器的重量的负载能力。另外，形成轴承滑动面的金属薄衬由于在金属薄衬的顶点部有所松动，因而能够缓和与旋转轴的轻微接触，使轴承间隙的误差允许度增大，从而能够很容易地进行轴承间隙的设定。另外，随着旋转而带来的不平衡等的振动负荷，通过轴承间隙产生的流体润滑膜与粘弹性体(或者弹性体)的回复力和衰减力来支撑、衰减，因而有助于实现振动小、稳定的旋转。而且，在旋转起动时或者停止时，通过旋转轴与轴承滑动面直接接触会在轴承滑动面上产生磨损粉末，而由于具有很容易地排到顶点附近很宽的间隙部中的结构，因而能够长时间的维持稳定的轴承性能。根据本专利技术的一个具体实施例，上述金属薄衬的顶点部与上述轴承保持部件的内周面并不直接接触(形成有“间隙”)，将上述金属薄衬配置在上述空隙中，并且充填上述粘弹性体(或者弹性体)。根据该实施例，由于上述金属薄衬的顶点部与上述轴承保持部件的内周面以不直接接触的方式形成间隙，包括金属薄衬顶点部以及突出状圆弧面的整个外周面都由具有弹性效果的粘弹性体(或者弹性体)来支撑，从而提高了针对旋转振动的回复力或衰减力的特性，因而能使轴承性能进一步提高。另外，根据本专利技术的另一个具体实施例，在上述轴承保持部件上形成切口，将上述金属薄衬顶点部插入到上述切口中，同时，上述顶点部与上述切口的底面并不直接接触(形成有“间隙”)，将上述金属薄衬配置在上述空隙中，并且充填上述粘弹性体(或者弹性体)。根据该实施例，由于在轴承保持部件上形成切口，将金属薄衬顶点部插入到切口中，同时，以让顶点部与切口的底面并不直接接触的方式形成间隙，除了金属薄衬顶点部之外的整个外周面均由具有弹性效果的粘弹性体(或者弹性体)支撑，同时，顶点部也因间隙而能够弹性变形，因而提高了针对旋转振动的回复力或衰减力的特性，从而能使轴承性能进一步提高。另外，根据本专利技术再一个具体实施例，在上述金属薄衬的外周面上施加提高与上述粘弹性体(或者弹性体)的粘合性的前处理。根据该实施例，通过在金属薄衬的外周面上施加提高与粘弹性体(或者弹性体)粘合性的前处理，能够防止发生高速旋转时产生金属薄衬本身膜振动为原因的旋转轴的不稳定振动，或者旋转轴与金属薄衬高速旋转状态下的烧结。另外，根据本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属薄衬式动压轴颈轴承，由通过空隙围住旋转轴的外周的轴承保持部件，以及形成与配置于上述空隙中的上述旋转轴相面对的轴承滑动面的金属薄衬构成，通过上述旋转轴与上述轴承滑动面之间的相对旋转形成的流体润滑膜来支撑作用于旋转轴上的负载，在这种金属薄衬式动压轴颈轴承中，其特征在于：上述金属薄衬由带有一个或者多个顶点部，与该顶点部的个数相对应的突出状圆弧面的闭环来构成，在上述金属薄衬与上述轴承保持部的空隙中充填有粘弹性体或者弹性体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：永田真理，花桥实，川池和彦，
申请(专利权)人：大同金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]