凹坑型动压气体止推箔片轴承制造技术

本实用新型专利技术凹坑型动压气体止推箔片轴承，涉及空气轴承技术领域，尤其涉及能够承受一定轴向载荷的动压气体止推箔片轴承。本实用新型专利技术包括：弹性支撑元件、轴承座和销钉；弹性支撑元件为扇形结构，由表面均布有凹坑结构的鼓泡箔片和加工于鼓泡箔片凸起一侧用于安装的插板；轴承座为环形结构，上加工有轴承座沟槽和轴承座销钉孔；弹性支撑元件的数量为N个；N个弹性支撑元件组合后形成与轴承座内外径相同的环形结构；弹性支撑元件采用沟槽结构配合销钉的方式与轴承座固定装配。本实用新型专利技术的技术方案解决了现有技术中的摩擦生热严重，润滑气体流动阻力高，磨损严重等问题。

【技术实现步骤摘要】
凹坑型动压气体止推箔片轴承
本技术凹坑型动压气体止推箔片轴承，涉及空气轴承
，尤其涉及能够承受一定轴向载荷的动压气体止推箔片轴承。
技术介绍
旋转机械在航空航天、低温制冷、石油化工以及交通等领域有广泛的应用。目前旋转机械正朝着高转速、高效率、低维护成本以及环境适应能力强等方向发展。轴承是当代机械设备中必不缺少的基础零部件，在机械传动过程中起支承和减小载荷摩擦系数的作用，其性能、寿命和可靠性对主机的性能和可靠性起着决定性的作用。弹性箔片动压气体轴承是以柔性表面为支承的自作用式动压挠性轴承，通过相互运动的具有楔形间隙的两固体表面以及楔形间隙间的润滑气体产生润滑气膜，用来支承载荷而避免两固体表面相互接触。与传统的滚动轴承或油润滑的滑动轴承相比，弹性箔片动压气体轴承具有质量小、可靠性高、无接触、噪音小、低振动以及极大的设计自由度等优点。气体轴承按承载原理大致可分为三类：气体静压轴承、气体动压轴承和气体挤压膜轴承，气体动压轴承又可以分为刚性轴承和弹性箔片轴承。刚性轴承的加工精度相对要求较高，同时刚性轴承支承的转子系统难以满足可靠性和稳定性的要求。弹性箔片动压气体轴承主要有两种形式：弹性箔片动压气体径向轴承和弹性箔片动压气体止推轴承。目前应用最广泛的动压气体轴承是柔性表面动压气体轴承，柔性表面大多由金属箔片制成，分为顶层平箔片和位于平箔片和轴承座之间的波纹箔片，箔片在气膜压力的作用下能够产生一定的变形，轴承在运转过程中产生不同的气膜厚度来适应不同运行条件的需求，弹性箔片动压气体轴承相比刚性表面轴承平箔与波箔之间以及波箔与轴承壳体之间存在的摩擦力能够吸收一定的涡动能量，轴承在高转速下具有更高的稳定性。箔片动压气体轴承的理论和技术研究涉及到材料学、结构力学、传热学、制造工艺学和摩擦学等领域，是一个复杂的多学科综合问题。在以气体润滑为主的箔片轴承中，解决箔片材质要求、箔片加工制造工艺和箔片表面镀层问题是箔片轴承应用于实际工程的前提条件。近年来，止推箔片轴承主要是围绕着改进现有支承结构的样式和提出新的支承结构样式来逐步发展的。与刚性表面动压轴承类似，动压气体止推轴承的止推盘表面与平箔表面之间存在楔形间隙，当止推盘高速旋转之后带动止推盘和倾斜表面之间的气体运动形成流体动压膜，将止推盘与平箔分离开，形成的流体动压膜能提供一定的轴向力。通过对动压气体止推箔片轴承进行改型、优化轴承结构参数、解决轴承高速运行过程中微米级的气膜厚度使气体分子间摩擦生热严重的问题、减小润滑气体流动阻力、解决轴承运行过程中磨损严重的问题对于提高轴承的整体性能和在工业领域的进一步应用是非常有必要的。针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的凹坑型动压气体止推箔片轴承，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。
技术实现思路
根据上述现有技术提出的摩擦生热严重，润滑气体流动阻力高，磨损严重等技术问题，而提供一种凹坑型动压气体止推箔片轴承。本技术主要采用具有凹坑结构的鼓泡箔片代替平箔片和波纹箔片，从而起到节省材料，减轻轴承重量，增强轴承表面与止推盘之间气体换热水平，降低流动气体压差阻力的效果)。本技术采用的技术手段如下：一种凹坑型动压气体止推箔片轴承包括：弹性支撑元件、轴承座和销钉；进一步地，弹性支撑元件为扇形结构，由表面均布有凹坑结构的鼓泡箔片和加工于鼓泡箔片凸起一侧用于安装的插板；进一步地，轴承座为环形结构，上加工有轴承座沟槽和轴承座销钉孔；进一步地，弹性支撑元件的数量为N个；N个弹性支撑元件组合后形成与轴承座内外径相同的环形结构；进一步地，弹性支撑元件采用沟槽结构配合销钉的方式与轴承座固定装配。进一步地，轴承座沟槽沿径向加工于轴承座的上表面，数量为N个，其横断面为L型结构；进一步地，轴承座销钉孔加工于轴承座的下表面，位于轴承座沟槽下方，并且由下至上贯穿轴承座沟槽；进一步地，销钉孔的数量至少为沟槽数量的两倍，并均匀分布。进一步地，插板上加工有与销钉孔数量相同、孔径相同的销孔。进一步地，弹性支撑元件的插板由轴承座的外侧插入到轴承座沟槽中，待销孔与销钉孔对齐后，插入销钉，对弹性支撑元件与轴承座进行固定连接。弹性支承元件插入沟槽一侧形成倾斜表面，轴承弹性支承元件倾斜表面与止推盘之间形成楔形间隙，楔形间隙内具有一定黏度的润滑气体，当固体表面之间的运动带动润滑气体从间隙大端向间隙小端运动时产生气膜压力承受一定的外载荷，提供一定的轴向支撑力。进一步地，弹性支撑元件凹坑结构的凸起一侧加工有温升小，热变形小的镀铬层；镀铬层具有优良的性能，镀铬层具有很高的硬度，同时镀铬层具有很高的耐热性，较小的摩擦系数，尤其是干摩擦系数，镀铬层具有很高的耐磨性。对于轴承弹性元件表面具有很好的保护作用，提高轴承的使用寿命。进一步地、弹性支撑元件安装后，凸起一侧紧贴轴承座上表面；鼓泡结构在轴承高速运转时在气膜压力的作用下能够产生一定的变形，提供一定的刚度和阻尼，轴承在运转过程中产生不同的气膜厚度来适应不同运行条件的需求。进一步地，弹性支撑元件凹坑结构的凹坑一侧喷涂有聚四氟乙烯抗磨涂层，聚四氟乙烯耐磨涂层具有耐高温，耐摩擦特性，有效对轴承表面进行保护满足轴承复杂工作环境的需求提高轴承的使用寿命。进一步地，聚四乙烯抗磨涂层用来填补凹坑，并形成弹性支撑表面。凹坑一侧根据轴承实际承载条件的需求，可以选择用聚四氟乙烯涂层填满或者留一定的凹坑，当留有一定的凹坑时，可增强轴承表面与止推盘之间气体的换热水平，使轴承温升上升更缓慢，降低轴承表面与止推盘之间流动气体的压差阻力。较现有技术相比，本技术具有以下优点：1、本技术提供的凹坑型动压气体止推箔片轴承，与传统动压气体止推箔片轴承相比使用表面镀铬处理的鼓泡箔片代替传统的平箔片和波纹箔片，减轻了轴承的重量，节省了材料，使轴承的加工制造更加简单。同时表面喷涂聚四氟乙烯抗磨涂层，形成弹性支承平面，镀铬处理之后轴承温度升高缓慢，热变形更小，轴承的使用寿命更长；2、本技术提供的凹坑型动压气体止推箔片轴承，弹性支承元件为鼓泡箔片结构，鼓泡箔片沿半径方向和圆周方向刚度均可变化，鼓泡箔片的刚度特性能够均化压力，协调箔片变形，改善轴承的刚度分布和装配特性，扩大轴承刚度的变化范围，提高轴承承载能力。弹性支承元件凹坑一侧喷涂聚四氟乙烯涂层时根据轴承实际承载的需求选择填满或者留有一定的凹坑，当鼓泡凹坑被填满时形成正常的支承平面，当留有一定的凹坑时，可增强轴承表面与止推盘之间气体间的对流换热系数，降低换热热阻，增强换热，带凹坑的平板传热效果可以增强19％，可以更好的解决轴承高速运行过程中微米级的气膜厚度使气体分子间摩擦生热严重的问题3、本技术提供的凹坑型动压气体止推箔片轴承，凹坑作为一个涡流发生器，当边界层内流体进入凹坑后，会在凹坑内部发生分离形成一定的旋涡结构，这些流动结构的形成会促进边界层流体间的掺混，对流体起到加速作用，促进边界层内流体发生从层流流态到湍流流态的转捩。而转捩的发生会延迟边界层本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种凹坑型动压气体止推箔片轴承，其特征在于：/n所述的凹坑型动压气体止推箔片轴承包括：弹性支撑元件(1)、轴承座(2)和销钉(3)；/n所述的弹性支撑元件(1)为扇形结构，由表面均布有凹坑结构的鼓泡箔片(5)和加工于鼓泡箔片(5)凸起一侧用于安装的插板(12)；/n所述的轴承座(2)为环形结构，上加工有轴承座沟槽(7)和轴承座销钉孔(8)；/n所述的弹性支撑元件(1)的数量为N个；N个弹性支撑元件组合后形成与轴承座(2)内外径相同的环形结构；/n所述的弹性支撑元件(1)采用沟槽结构配合销钉(3)的方式与轴承座(2)固定装配。/n

【技术特征摘要】
1.一种凹坑型动压气体止推箔片轴承，其特征在于：
所述的凹坑型动压气体止推箔片轴承包括：弹性支撑元件(1)、轴承座(2)和销钉(3)；
所述的弹性支撑元件(1)为扇形结构，由表面均布有凹坑结构的鼓泡箔片(5)和加工于鼓泡箔片(5)凸起一侧用于安装的插板(12)；
所述的轴承座(2)为环形结构，上加工有轴承座沟槽(7)和轴承座销钉孔(8)；
所述的弹性支撑元件(1)的数量为N个；N个弹性支撑元件组合后形成与轴承座(2)内外径相同的环形结构；
所述的弹性支撑元件(1)采用沟槽结构配合销钉(3)的方式与轴承座(2)固定装配。


2.根据权利要求1所述的凹坑型动压气体止推箔片轴承，其特征在于：
所述的轴承座沟槽(7)沿径向加工于轴承座(2)的上表面，数量为N个，其横断面为L型结构；
轴承座销钉孔(8)加工于轴承座(2)的下表面，位于轴承座沟槽(7)下方，并且由下至上贯穿轴承座沟槽(7)；
所述的销钉孔(8)的数量至少为沟槽数量的两倍，并沿轴承座圆周方向均匀...

【专利技术属性】
技术研发人员：王永亮，郑龙凯，王一，徐方程，岳廷秀，
申请(专利权)人：大连理工大学人工智能大连研究院，
类型：新型
国别省市：辽宁;21