一种空气轴承制造技术

本发明专利技术提供一种空气轴承，用于安装于转轴上，包括圆筒状本体，所述本体端部外周一体成型有多个同心的环状阻尼座，所述阻尼座径向安装有阻尼器，所述阻尼座径向设置有与所述阻尼器匹配的安装槽，所述阻尼器为具有弹性的O型环形式，所述O型环环向套于安装槽内，且高于所述安装槽，所述阻尼座之间设置沿径向贯通所述本体的节流孔。本发明专利技术通过数量极少的小直径节流孔，同样能够使空气轴承保持良好的静压载荷。

An air bearing

【技术实现步骤摘要】
一种空气轴承
本专利技术涉及轴承
，具体涉及一种空气轴承。
技术介绍
微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热力发动机，其单机功率范围为25～300kW，基本技术特征是采用径流式叶轮机械以及回热循环。微型微型燃气轮机发电机组通常是包括同轴安装的发电机和微型燃气轮机。具体地，微型燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。空气进入压气机后被压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室与燃料混合燃烧，其产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功，推动透平转动，透平进而带动发电机发电。燃气轮机转子系统的转速超过40000RPM(转/分钟)时，普通机械轴承已不能满足工作转速的需求，因此，现有技术提出了采用非接触性轴承替代原有的机械轴承，其中，最有代表性的为空气轴承。但现有技术中空气轴承存在如下缺陷：在空气轴承刚启动时，轴承和转子之间的空气是被压缩状态，存在压力，当转子不平衡力产生的激振频率与转子及其支承系统的固有频率一致时会引起共振，共振轻则造成系统噪音、振动严重，重则零部件报废。现有的静压空气轴承在关闭静压时，无法工作，需要一直将高压气源保持打开状态，而且需要通过较大的供气压力使轴承间隙内的气膜产生较大的刚度和阻尼来维持转子运动状态的稳定，因此需要多的节流孔和较大的孔径，静压气体轴承一直保持静压供气状态时消耗的功率也较大。同时，在关闭静压的时候，节流孔会阻碍轴承气膜的产生。在关掉静压供气或者直接拔掉供气管的时候，节流孔部分就是直接连通大气，可以认为此处压力始终与大气压力相当。假如动压气膜在此处形成的压力高于大气压力时，节流孔处，气体会从轴承内部由节流孔流到外面；假如动压气膜在此处形成的压力低于大气压力时，节流孔处，外界气体就会由节流孔处进入到轴承内。因此，在关闭静压供气或者直接拔掉静压供气气管时，节流孔部位会出现气膜压力突变，气膜不连续，气体更倾向于通过节流孔部位将压力卸掉，而不是在轴承间隙内被挤压，因此导致轴承承载力降低，转子在轴承内的位置下降，转子的下边缘会更贴近轴承内边缘，容易发生碰撞。并且，节流孔部位因为气体的进出会产生额外的干扰力，干扰轴承内部气膜的稳定性，容易导致轴承失稳，从而导致转子和轴承发生碰撞，使转子转速下降甚至直接停机。而高速运动的转子和轴承相接触是很危险的，可以导致轴承转子当场报废。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术的目的在于提供一种空气轴承，其通过数量极少的小直径节流孔，同样能够使空气轴承保持良好的静压载荷。本专利技术的技术方案如下：一种空气轴承，用于安装于转轴上，包括圆筒状本体，所述本体端部外周一体成型有多个同心的环状阻尼座，所述阻尼座径向安装有阻尼器，所述阻尼座径向设置有与所述阻尼器匹配的安装槽，所述阻尼器为具有弹性的O型环形式，所述O型环环向套于安装槽内，且高于所述安装槽，所述阻尼座之间设置沿径向贯通所述本体的节流孔；所述本体设置阻尼座与节流孔的部分为空气轴承静压部分，所述本体未设置阻尼座与节流孔的部分为空气轴承动压部分。进一步的，所述本体的一端外周一体成型有所述多个同心的环状阻尼座。进一步的，所述本体的两端外周均一体成型有所述多个同心的环状阻尼座，两端的阻尼座之间分别设置沿径向贯通所述本体的节流孔。进一步的，所述本体一端的阻尼座与节流孔相对于另一端的阻尼座与节流孔对称设置。进一步的，所述本体一端的阻尼座设置为1～3个，所述节流孔沿本体周向分布为一排，对应的所述节流孔设置为1～3排。进一步的，所述节流孔数量为6～25个/排，所述节流孔直径小于500um。进一步的，所述本体一端的阻尼座设置为2个，对应的所述节流孔设置为1排；或者所述本体一端的阻尼座设置为3个，对应的所述节流孔设置为2排，所述阻尼座与节流孔间隔设置；或者，所述本体一端的阻尼座设置为2个，对应的所述节流孔设置为2排。进一步的，所述本体一端的端面与该端最外侧的阻尼座的端面重合。进一步的，所述节流孔为阶梯孔或者截面是漏斗状或者圆锥状的变径孔。进一步的，所述阻尼座等径设置，所述阻尼座沿轴向宽度相等。进一步的，所述O型环未压缩时截面为圆形或矩形或梯形或椭圆形。进一步的，所述转轴直径为20～30mm时，所述O型环线径为1.2～1.8mm，O型环内径a与安装槽外径b之间的比例关系为a/b＝0.7～0.85，O型环的径向压缩量为0.25～0.35mm，安装槽宽度c的值为1.7～1.8mm，安装槽外侧高度与定子之间的间隙d为0.1～0.35mm。进一步的，所述转轴直径为30～50mm时，所述O型环线径为1.3～2mm，O型环内径a与安装槽直径b之间的比例关系为a/b＝0.7～0.85，O型环的径向压缩量为0.25～0.35mm，安装槽宽度c的值为1.7～1.8mm，安装槽外侧高度与定子之间的间隙d为0.1～0.35mm；或者，所述O型环线径为2mm，O型环内径a与安装槽外径b之间的比例关系为a/b＝0.6～0.85，O型环的压缩量为0.15～0.4mm，安装槽宽度c的值为2.2～2.3mm，安装槽外侧高度与定子之间的间隙d为0.1～0.5mm。进一步的，所述转轴直径为36～50mm时，所述O型环线径为2～3.5mm，O型环内径a与安装槽外径b之间的比例关系为a/b＝0.6～0.9，O型环径向压缩量为0.2～0.5mm，安装槽宽度c的值为2.7～2.9mm，安装槽外侧高度与定子之间的间隙d为0.1～0.5mm。进一步的，所述O型环材质为橡胶或金属橡胶。本专利技术的有益效果：1、本专利技术的空气轴承节流孔的位置靠近轴承的一侧或者两侧，在减少节流孔的直径和节流孔的数量的情况下，通过数量极少的小直径节流孔，同样能够实现空气轴承保持良好的静压载荷。2、本专利技术的动静压混合式空气轴承，只需要在转子静止的状态下开启静压将转子悬浮并且能够平稳的使转子达到满足动静压切换状态，或者在转子降速过程中，在动压状态无法维持转子稳定时打开静压供气使转子平稳的降转速直至停止，不需要一直开着静压供气，能够降低静压供气的流量和功耗。3、本专利技术节流孔靠边式设计，能够使受节流孔漏气影响的轴承的轴向长度尽量减小，从而能够产生稳定气膜的部分尽量长，维持转子在纯动压状态下的稳定性，能够减小节流孔对动压气膜的影响。4、本专利技术将节流孔设置于空气轴承靠近边缘位置，不同于普通的动压空气轴承和普通的静压空气轴承两侧对称的设计，节流孔非对称分布，相当于将动压轴承和静压轴承通过结构设计串联到一起，可以通过改变静压供气使动压部分和静压部分产生不同的承载力、产生不同的刚度和阻尼，耦合转子动力学设计，可以产生不同的稳定效果，帮助维持转子的稳定性以及帮助转子通过共振模态。5、本专利技术的O型环能够起到封气作用，尤其是在静压轴承中作用非常大，可以保证外界的供气可以通过节流孔进入轴承内，且能够保持一定的供气压力不至于泄露。6、本专利技术的O型环可以通过自身的形变吸收振动能量，起到阻尼器的作用，安装合适的O型环可本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种空气轴承，用于安装于转轴上，其特征在于，包括圆筒状本体，所述本体端部外周一体成型有多个同心的环状阻尼座，所述阻尼座径向安装有阻尼器，所述阻尼座径向设置有与所述阻尼器匹配的安装槽，所述阻尼器为具有弹性的O型环形式，所述O型环环向套于安装槽内，且高于所述安装槽，所述阻尼座之间设置沿径向贯通所述本体的节流孔；/n所述本体设置阻尼座与节流孔的部分为空气轴承静压部分，所述本体未设置阻尼座与节流孔的部分为空气轴承动压部分。/n

【技术特征摘要】
1.一种空气轴承，用于安装于转轴上，其特征在于，包括圆筒状本体，所述本体端部外周一体成型有多个同心的环状阻尼座，所述阻尼座径向安装有阻尼器，所述阻尼座径向设置有与所述阻尼器匹配的安装槽，所述阻尼器为具有弹性的O型环形式，所述O型环环向套于安装槽内，且高于所述安装槽，所述阻尼座之间设置沿径向贯通所述本体的节流孔；
所述本体设置阻尼座与节流孔的部分为空气轴承静压部分，所述本体未设置阻尼座与节流孔的部分为空气轴承动压部分。


2.根据权利要求1所述的空气轴承，其特征在于，所述本体的一端外周一体成型有所述多个同心的环状阻尼座。


3.根据权利要求1所述的空气轴承，其特征在于，所述本体的两端外周均一体成型有所述多个同心的环状阻尼座，两端的阻尼座之间分别设置沿径向贯通所述本体的节流孔。


4.根据权利要求3所述的空气轴承，其特征在于，所述本体一端的阻尼座与节流孔相对于另一端的阻尼座与节流孔对称设置。


5.根据权利要求2或3或4所述的空气轴承，其特征在于，所述本体一端的阻尼座设置为1～3个，所述节流孔沿本体周向分布为一排，对应的所述节流孔设置为1～3排。


6.根据权利要求5所述的空气轴承，其特征在于，所述节流孔数量为6～25个/排，所述节流孔直径小于500um。


7.根据权利要求5所述的空气轴承，其特征在于，所述本体一端的阻尼座设置为2个，对应的所述节流孔设置为1排；
或者所述本体一端的阻尼座设置为3个，对应的所述节流孔设置为2排，所述阻尼座与节流孔间隔设置；
或者，所述本体一端的阻尼座设置为2个，对应的所述节流孔设置为2排。


8.根据权利要求1所述的空气轴承，其特征在于，所述本体一端的端面与该端最外侧的阻尼座的端面重合。


9.根据权利要求1所述的空气轴承，其特...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘慕华，
申请(专利权)人：至玥腾风科技集团有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11