一种静压型径向气体轴承结构制造技术

本发明专利技术公开了一种静压型径向气体轴承结构，其主要由固定轴承座、金属橡胶、轴瓦、轴瓦挡板等部件组成。所述固定轴承座为圆环设计，对轴瓦以及金属橡胶具有固定作用。固定轴承座内部设有环形高压气体腔，内表面沿轴向延伸防转沟槽，两端端面固定安装轴瓦挡板。所述轴瓦由碳石墨合金材料加工制作，外表面沿轴向设置防转沟槽，轴瓦两端端面设计环向沟槽，用于安装金属封严环。所述金属橡胶安装于轴承座与轴瓦之间，设计有与固定轴承座及轴瓦防转沟槽对应的限位凸起。轴瓦挡板安装于固定轴承座，其与轴瓦两端端面配合形成密封面，用于密封轴承高压供气。

【技术实现步骤摘要】
一种静压型径向气体轴承结构
本专利技术属于气体轴承
，涉及一种径向气体轴承，尤其涉及一种静压型径向气体轴承结构，通过其整体结构布局，可以有效提高气体轴承的支承刚度及阻尼，扩宽气体轴承的使用环境；通过采用金属橡胶进行支承，扩大了轴承的应用范围，轴承可以在高温、腐蚀环境下应用，金属橡胶采用具有不同物性参数的金属材料，不同的缠绕方式，经不同的压制力压制而成，可以有效调节轴承支承结构的刚度、阻尼特性，提高转子的运行稳定性。
技术介绍
气体轴承具有“轻巧、干净、运转平滑”等优点，广泛应用于国防、能源、机床及医疗等行业，尤其是在高速旋转机械和超精密仪器
具有明显的优越性。气体轴承按压力产生的原理，可以分为静压型和动压型。静压型轴承是从外部输入高压气体，经节流器进入轴承，产生承载润滑效果。其优点为依靠外界压力气体来承压，摩擦系数小；缺点是需要一套供气系统，增加了设备的复杂性以及费用。静压气体轴承通常采用橡胶“O”型圈进行支承，可以起到密封轴承高压供气，并提供部分支承阻尼的作用。其存在的主要问题为：橡胶“O”型圈采用有机橡胶制作而成，其在高温(>200℃)、腐蚀环境下工作时会产生老化失效，影响“O”型圈的材料特性，从而影响转子动力学稳定性，造成转子振动失稳，影响设备安全稳定。此外“O”型圈支承刚度、阻尼调节范围小，不能有效调节轴系的动力学特性。
技术实现思路
针对上述现有静压气体轴承的缺点和不足，本专利技术的目的是提供一种静压型径向气体轴承结构，通过其整体结构布局，可以有效提高气体轴承的支承刚度及阻尼，扩宽气体轴承的使用环境；通过采用金属橡胶进行支承，扩大了轴承的应用范围，轴承可以在高温、腐蚀环境下应用，金属橡胶采用具有不同物性参数的金属材料，不同的缠绕方式，经不同的压制力压制而成，可以有效调节轴承支承结构的刚度、阻尼特性，提高转子的运行稳定性。本专利技术为解决其技术问题所采用的技术方案为：一种静压型径向气体轴承结构，至少包括固定轴承座、金属橡胶环、轴瓦和轴瓦挡板，所述轴瓦的径向内侧用以布置转轴，其特征在于，所述金属橡胶环在径向上设置在所述固定轴承座和轴瓦之间，所述固定轴承座、金属橡胶环、轴瓦的轴向长度相同，且轴向的两端相互对齐，所述固定轴承座轴向的两端面分别通过紧固件固定设置一轴瓦挡板，所述金属橡胶环及轴瓦轴向的两端分别顶抵在所述轴瓦挡板上，且所述轴瓦轴向的两端面与所述轴瓦挡板之间配合形成密封面，所述固定轴承座内至少设置一沿轴向延伸的环形高压气体腔，所述固定轴承座的外壁上至少设置一与所述环形高压气体腔连通的高压空气管接头，所述高压空气管接头用于与外界高压气源连通，所述固定轴承座的内壁上均布有多个与所述环形高压气体腔连通的径向高压供气孔，所述金属封严环的壁面上设有多个与所述径向高压供气孔一一对应的径向高压通气孔，所述轴瓦的壁面上设有多个与所述高压通气孔一一对应的高压节流孔，每一所述高压节流孔均包括相互连通的一顶部导气段和一底部节流喷嘴段，所述顶部导气段沿径向延伸，所述底部节流喷嘴段的延伸方向偏离径向布置，使得其末端的节流孔喷嘴方向与所述轴瓦的内径表面呈径向相切，并与转轴的转动方向相反。优选地，所述轴瓦轴向的两端面与所述轴瓦挡板之间设有金属封严环进行密封，进一步地，每一所述轴瓦的端面上均设有用以安装所述金属封严环的环向沟槽。优选地，所述固定轴承座的内壁上沿轴向设有两排径向高压供气孔，每排径向高压供气孔均沿径向均匀布置，所述金属橡胶环上的径向高压通气孔、所述轴瓦上的高压节流孔与所述径向高压供气孔一一对应布置。优选地，所述径向高压供气孔、高压通气孔以及所述高压节流孔的顶部导气段的内径至少基本相同。优选地，每一所述高压节流孔中，其底部节流喷嘴段的内径远小于顶部导气段的内径，使得所述高压节流孔形成小孔节流结构。优选地，所述轴瓦采用碳石墨合金材料加工制造，其内表面与转轴形成摩擦副，二者之间的配合间隙内形成高压承载气膜，以支承转轴旋转，进一步地，轴瓦内壁上设置有阵列布置的动压槽结构，以通过动静压混合的方式形成轴瓦与转轴之间的高压承载气膜。优选地，所述固定轴承座的内表面以及所述轴瓦的外表面上均设有沿轴向延伸的防转沟槽，所述金属橡胶环的外壁及内壁上分别设有与所述防转沟槽对应配合的限位凸起。优选地，根据转子系统对支承刚度、阻尼的要求，所述金属橡胶环可采用不同材料金属丝经缠绕、加压制作而成，且在压制过程中可通过调整压制力，调节金属橡胶的刚度以及阻尼。本专利技术的静压型径向气体轴承结构中，固定轴承座对轴瓦以及金属橡胶具有固定作用；金属橡胶安装于固定轴承座内表面，其对轴瓦起径向支承作用；轴瓦采用碳石墨合金材料加工制造，采用纯静压或动静压混合结构，轴瓦内表面与转轴形成摩擦副，配合间隙内形成高压承载气膜，以支承转子旋转；轴瓦挡板安装于固定轴承座两端，采用紧固件预紧，与轴瓦两端端面配合形成密封平面。本专利技术的静压型径向气体轴承结构中，固定轴承座为圆环结构，固定轴承座内部设计环形高压气体腔，形成环向贯通的空气流路，且内表面上设置有径向高压供气孔作为高压气体通道。固定轴承座外表面设计高压空气管接头，内表面沿轴向设计防转沟槽，两端端面设计连接孔，用于安装轴瓦挡板。本专利技术的静压型径向气体轴承结构中，轴瓦上布置有纯静压或动静压混合结构：采用小孔节流，轴向双排节流孔方式，节流孔的位置尽量远离轴瓦的轴向对称中心，节流孔喷嘴方向与轴瓦内表面呈径向相切，与转子转动方向相反。轴瓦内表面根据需要设计动压槽结构，外表面沿轴向设计防转沟槽。本专利技术的静压型径向气体轴承结构中，轴瓦两端端面设计环向沟槽，用于安装金属封严环。轴承安装完成后，轴瓦两端端面与轴瓦挡板端面相互配合形成密封面，实现对轴承高压供气的密封。本专利技术的静压型径向气体轴承结构中，金属橡胶环安装于固定轴承座与轴瓦中间，根据轴系对支承刚度、阻尼的要求选取具有不同物性参数的金属材料经缠绕、加压制成，通过调整压制过程中的压制力大小可以调节金属橡胶环的特性。金属橡胶环沿轴向设计两排通孔，通孔与固定轴承座供气孔及轴瓦节流孔一一对应，实现供气。金属橡胶环沿轴向设计分别与固定轴承座以及轴瓦防转沟槽对应的限位凸起。轴承安装完成后，金属橡胶环限位凸起分别安装于固定轴承座及轴瓦的防转沟槽内。同现有技术相比，本专利技术的静压型径向气体轴承结构，其有益效果：1.根据本专利技术的静压型径向气体轴承，其采用金属橡胶进行支承，扩大了轴承的应用范围，轴承可以在高温、腐蚀环境下应用；2.金属橡胶采用具有不同物性参数的金属材料，不同的缠绕方式，经不同的压制力压制而成，可以有效调节轴承支承结构的刚度、阻尼特性，提高转子的运行稳定性。附图说明图1为本专利技术的静压型径向气体轴承的外观结构示意图；图2为本专利技术的静压型径向气体轴承的轴向剖视图；图3为图2的A-A剖视图；图4为本专利技术中固定轴承座的结构示意图，其中，(A)为固定轴承座的整体结构示意图，(B)为固定轴承本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种静压型径向气体轴承结构，至少包括固定轴承座、金属橡胶环、轴瓦和轴瓦挡板，所述轴瓦的径向内侧用以布置转轴，其特征在于，/n所述金属橡胶环在径向上设置在所述固定轴承座和轴瓦之间，/n所述固定轴承座、金属橡胶环、轴瓦的轴向长度相同，且轴向的两端相互对齐，所述固定轴承座轴向的两端面分别通过紧固件固定设置一轴瓦挡板，所述金属橡胶环及轴瓦轴向的两端分别顶抵在所述轴瓦挡板上，且所述轴瓦轴向的两端面与所述轴瓦挡板之间配合形成密封面，/n所述固定轴承座内至少设置一沿轴向延伸的环形高压气体腔，所述固定轴承座的外壁上至少设置一与所述环形高压气体腔连通的高压空气管接头，所述高压空气管接头用于与外界高压气源连通，所述固定轴承座的内壁上均布有多个与所述环形高压气体腔连通的径向高压供气孔，/n所述金属封严环的壁面上设有多个与所述径向高压供气孔一一对应的径向高压通气孔，/n所述轴瓦的壁面上设有多个与所述高压通气孔一一对应的高压节流孔，每一所述高压节流孔均包括相互连通的一顶部导气段和一底部节流喷嘴段，所述顶部导气段沿径向延伸，所述底部节流喷嘴段的延伸方向偏离径向布置，使得其末端的节流孔喷嘴方向与所述轴瓦的内径表面呈径向相切，并与转轴的转动方向相反。/n...

【技术特征摘要】
1.一种静压型径向气体轴承结构，至少包括固定轴承座、金属橡胶环、轴瓦和轴瓦挡板，所述轴瓦的径向内侧用以布置转轴，其特征在于，
所述金属橡胶环在径向上设置在所述固定轴承座和轴瓦之间，
所述固定轴承座、金属橡胶环、轴瓦的轴向长度相同，且轴向的两端相互对齐，所述固定轴承座轴向的两端面分别通过紧固件固定设置一轴瓦挡板，所述金属橡胶环及轴瓦轴向的两端分别顶抵在所述轴瓦挡板上，且所述轴瓦轴向的两端面与所述轴瓦挡板之间配合形成密封面，
所述固定轴承座内至少设置一沿轴向延伸的环形高压气体腔，所述固定轴承座的外壁上至少设置一与所述环形高压气体腔连通的高压空气管接头，所述高压空气管接头用于与外界高压气源连通，所述固定轴承座的内壁上均布有多个与所述环形高压气体腔连通的径向高压供气孔，
所述金属封严环的壁面上设有多个与所述径向高压供气孔一一对应的径向高压通气孔，
所述轴瓦的壁面上设有多个与所述高压通气孔一一对应的高压节流孔，每一所述高压节流孔均包括相互连通的一顶部导气段和一底部节流喷嘴段，所述顶部导气段沿径向延伸，所述底部节流喷嘴段的延伸方向偏离径向布置，使得其末端的节流孔喷嘴方向与所述轴瓦的内径表面呈径向相切，并与转轴的转动方向相反。


2.根据上述权利要求所述的静压型径向气体轴承结构，其特征在于，所述轴瓦轴向的两端面与所述轴瓦挡板之间设有金属封严环进行密封，进一步地，每一所述轴瓦的端面上均设有用以安装所述金属封严环的环向沟槽。


3.根据上述权利要求所述的静压型径...

【专利技术属性】
技术研发人员：郝龙，赵庆军，赵巍，房爱兵，韩东江，
申请(专利权)人：中国科学院工程热物理研究所，
类型：发明
国别省市：北京;11