采用阻流肋片的气体润滑方法的活塞及轴承技术

本实用新型专利技术公开了一种采用阻流肋片的气体润滑方法的活塞及轴承。阻流肋片布置在非运动部件上，布置区域为承受载荷的相反方向，阻流肋片根据所需要增加的不同程度的承载气流动阻力，采取不同形状的肋片优化气体润滑，包括但不限于直肋、三角肋；阻流肋片根据所需要增加的不同程度的承载气流动阻力，采取不同分布形式的肋片优化气体润滑，包括但不限于人字形或平行直线，连续或仅在设定区域进行布置。本实用新型专利技术具有性能稳定，安全性高，效果明显等优点。

【技术实现步骤摘要】
采用阻流肋片的气体润滑方法的活塞及轴承
本技术涉及采用阻流肋片的气体润滑方法的活塞及轴承，属于高性能气体润滑领域。
技术介绍
空气轴承作为一种重要的轴承，近年来在高速、低摩擦、高温、低温及有辐射性的场合，显示了独具的优越性。然而在空气轴承的使用过程中，但是受限于供气压力及气体轴承的结构形式与制造工艺，气体润滑的承载力与刚度成为该技术在不同场合应用的主要限制与考量指标。在静压气体轴承的气体润滑原理中我们会发现随着运动部件承受载荷的加大其所相对于原有平衡位置的偏心位移也会不断的加大，进而使偏心方向的表面压力不断增大，另一方向的表面压力不断减小，进而产生压差因而产生支撑润滑作用。然而在实际的情况，同样由于两表面较大的压差也会使得气体润滑中会产生两表面间由压力驱动的周向环流，同时在气体轴承中由于主轴转速的不断加大同样会加强这样的轴向流，使得气体轴承承载力减小，进而当载荷或转速达到某一极限值时会出现润滑失效的现象，可能会造成活塞磨缸、主轴断裂等后果。此外部分技术通过在运动部件表面增加表面组织结构的形式来增加流动阻力或改变流场形式，然而问题在于如在轴上增加人形槽会使得在开槽部位出现表面应力集中等现象，这也就对材料的制造工艺、加工方法产生了更高的要求，同时由于运动部件表面结构的改变，当其发生润滑失效时会造成更为严重的后果，而对于活塞-气缸式气体润滑中，当利用止回阀结构进行自供气时，在启动的过程中其润滑失效现象是难以避免的。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足，提供一种采用阻流肋片的气体润滑方法的活塞及轴承。一种采用阻流肋片的气体润滑方法的活塞，包括气缸、连杆、活塞、上端盖、下端盖、紧固螺钉、密封垫片、止回阀、节流孔、阻流肋片，所述连杆焊接在上端盖上，上端盖通过紧固螺钉连接在内部为空腔的活塞上，下端盖通过紧固螺钉连接在活塞上，上下端盖与活塞间均通过密封垫片进行密封，止回阀通过螺纹连接在下端盖上，活塞整体位于气缸内部，节流孔分布在活塞壁面上，阻流肋片布置在气缸偏上方的表面。所述的阻流肋片通过焊接或直接加工的方法设置。所述的阻流肋片根据所需要增加的不同程度的流动阻力，采取不同形状的肋片进行气体润滑的优化，包括直肋、三角肋。所述的阻流肋片根据所需要增加的不同程度的承载气流动阻力，采取不同分布形式的肋片进行气体润滑的优化，包括人字形、平行直线，连续或仅在特定区域进行布置。一种采用阻流肋片的气体润滑方法的轴承，阻流肋片布置在非运动部件上，位于轴承偏上方的表面，布置区域为承受载荷的相反方向，阻流肋片根据所需要增加的不同程度的承载气流动阻力，采取不同形状的肋片优化气体润滑，包括直肋、三角肋；阻流肋片根据所需要增加的不同程度的承载气流动阻力，采取不同分布形式的肋片优化气体润滑，包括人字形或平行直线，连续或仅在设定区域进行布置。本技术的有益效果：具有性能稳定，安全性高，效果明显等优点。第一、性能稳定：与传统的气体轴承相比，本技术增加了阻流肋片结构。使得周向流动造成的压差扯平现象（在载荷大压差大的情况尤为明显）得以抑制提升了气体润滑等承载力与刚度，也提高了运动部件的运动精度与速度极限。第二、安全性高：润滑失效时在气体润滑设计时不得不考虑的问题（尤其是在斯特林机的活塞-气缸的气体润滑时其启动造成的失效更加难以避免），通过在偏移的反方向且在非运动部件表面增加组织结构的形式，既避免了表面集中应力的产生又避免了润滑失效时表面组织结构造成的摩擦损伤。第三、效果明显，易比较，易于推广应用。由于从空气动力学角度出发，考虑周向流动产生的压差扯平效应造成的影响，该效果随着压差的增大与转速的提升会变的尤为明显，而气体轴承失效的情况也发生在载荷过大造成位移过大时产生最大压差依然无法平衡载荷时，与主轴转速过快而造成的支持力减小时，故而该结构的阻流效果可以发挥极大的作用。附图说明图1是现有技术中的一种活塞-气缸气体润滑的周向截面图；图2是一种采用阻流肋片的气体润滑方法的活塞的轴向截面结构示意图；图3是一种采用阻流肋片的气体润滑方法的活塞的周向截面结构示意图；图中，气缸1、连杆2、活塞3、上端盖4、下端盖5、紧固螺钉6、密封垫片7、止回阀8、节流孔9、阻流肋片10。具体实施方式下面结合附图，对本技术进一步阐述。一种采用阻流肋片的气体润滑方法，阻流肋片布置在非运动部件上，可通过焊接或直接加工等其他形式进行增加，布置区域为承受载荷的相反方向，阻流肋片根据所需要增加的不同程度的流动阻力，采取不同形状的肋片进行气体润滑的优化，包括但不限于直肋、三角肋。阻流肋片根据所需要增加的不同程度的流动阻力，采取不同分布形式的肋片进行气体润滑的优化，包括但不限于人字形或平行直线，连续或仅在设定区域进行布置。所述的气体润滑方法，在气缸-活塞的气体润滑中，以重力方向为下所述的阻流肋片布置在气缸的上表面。所述的气体润滑方法，在轴承-轴的气体润滑中，以重力方向为下所述的阻流肋片布置在轴承的上表面。如图1所示，现有技术中的一种活塞-气缸气体润滑的周向截面图，没有肋片。本技术应用于活塞-气缸气体润滑（通常应用于斯特林机中）优化时，通常利用压缩腔内的高压气体作为气源为气体润滑供气。外界高压气体经止回阀进入活塞内，后经节流孔节流形成活塞与气缸间的气体薄膜，当运动部件收到载荷后会产生一个沿载荷方向进行偏移的偏心位移，进而产生两侧不等的压差进而产生支撑效应，但是由于压差而产生的周向流造成的压差扯平效应会削减这一支持效应，即造成气体轴承支持力与刚度的下降，当应用于高速转动的气体轴承是由于高速运动的主轴与气体薄膜间摩擦力的作用会使得这一现象尤为明显，而通过增加肋片作为阻流结构增加了流动阻力也就减小了这一由压差或壁面高速运动所驱动周向流的流量进而减弱了压差扯平效应从而增大了气体润滑的支持力与刚度。由于增加肋片作为阻流结构，使得由于表面压差驱动的轴向流得以减小，增大了表面压差使得结构整体达到更高的承载力与刚度，以防止润滑本身失效，甚至产生磨缸或者折断的风险。此外，由于阻流结构的添加位置在非运动部件的与运动部件偏移方向相反的表面上，进而使得规避了运动部件。与此同时，由于肋片设置在非运动部件上，且是在与相对位移方向相反的表面上，便避免了运动部件表面应力集中现象的产生也同时避免了二者在润滑失效时由于加入表面组织结构而造成的摩擦损失增加。优选地，可以选择不同类型的肋片以适应具体工况及其所需的周向流动阻力。优选地，进气口处设置有止回阀，避免气体回流；顶盖法兰连接，确保装置气密性良好。优选地，活塞节流孔的分布方式可根据肋片形式进行非均匀分布或根据肋片进行均匀分布。如图2、3所示，一种采用阻流肋片的气体润滑方法的活塞，包括气缸1、连杆2、活塞3、上端盖4、下端盖5、紧固螺钉6、密封垫片7止回阀8、节流孔9、阻流肋片10，所述连杆2焊接在上端盖上4，上端盖4通过紧固螺钉连本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种采用阻流肋片的气体润滑方法的活塞，其特征在于，包括气缸、连杆、活塞、上端盖、下端盖、紧固螺钉、密封垫片、止回阀、节流孔、阻流肋片，所述连杆焊接在上端盖上，上端盖通过紧固螺钉连接在内部为空腔的活塞上，下端盖通过紧固螺钉连接在活塞上，上下端盖与活塞间均通过密封垫片进行密封，止回阀通过螺纹连接在下端盖上，活塞整体位于气缸内部，节流孔分布在活塞壁面上，阻流肋片布置在气缸偏上方的表面。/n

【技术特征摘要】
1.一种采用阻流肋片的气体润滑方法的活塞，其特征在于，包括气缸、连杆、活塞、上端盖、下端盖、紧固螺钉、密封垫片、止回阀、节流孔、阻流肋片，所述连杆焊接在上端盖上，上端盖通过紧固螺钉连接在内部为空腔的活塞上，下端盖通过紧固螺钉连接在活塞上，上下端盖与活塞间均通过密封垫片进行密封，止回阀通过螺纹连接在下端盖上，活塞整体位于气缸内部，节流孔分布在活塞壁面上，阻流肋片布置在气缸偏上方的表面。


2.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述的阻流肋片通过焊接或直接加工的方法设置。


3.如权利要求1所述的活塞，其特征在于，所述的阻流肋片根据所需要增加的不同程度的流动阻力，采取不同形状的肋片进行气体润...

【专利技术属性】
技术研发人员：于弘元，孙大明，章杰，祁云，潘洪浩，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：新型
国别省市：浙江;33