一种鼓形双锥面动静压径向滑动轴承制造技术

一种鼓形双锥面动静压径向滑动轴承，包括轴承外圈和轴承内圈，轴承外圈与轴承内圈间隙配合；轴承内圈由空心圆柱体和两个空心截顶圆锥体构成，两个空心截顶圆锥体的下底面分别连接于空心圆柱体的两端；两个空心截顶圆锥体的锥斜面与轴承外圈的内表面之间形成发散区域间隙，空心圆柱体的外表面与轴承外圈的内表面之间形成静压区域间隙；在轴承外圈的外表面相应于静压承载区域的位置，开设有进气槽，进气槽内沿周向均匀分布有多个进气节流装置。本发明专利技术通过构造楔形间隙形成动静压效应，该轴承能够形成稳定的润滑膜且轴承能够承受一定双向轴向载荷，具有较强的静压和动压效应，具有良好的稳定性与动力学性能。好的稳定性与动力学性能。好的稳定性与动力学性能。

【技术实现步骤摘要】
一种鼓形双锥面动静压径向滑动轴承


[0001]本专利技术属于滑动轴承
，涉及一种鼓形双锥面动静压径向滑动轴承。

技术介绍

[0002]滑动轴承由于其运转过程形成的流体膜间隙，使其适应于高速工况，且具有极低的摩擦系数、较小的界面磨损等特点，其在各类旋转机械系统中使用越来越多。流体径向滑动轴承润滑介质可以是液体或者气体，其中液体润滑，特别是润滑油下的滑动轴承具有更高的承载能力和良好的稳定性；气体润滑的径向滑动轴承具有转子精度高、摩擦损耗小、对工作环境要求低、清洁环保等优点，也被应用于各类高精度机床、高速空气动力装置、精密设备或者仪器系统等设备中。但是传统径向滑动轴承一般难以承受轴向载荷且高速稳定性较差，且随着轴承所处的工况越来越复杂，其对新结构以解决上述问题的需求也越来越急迫。
[0003]在滑动轴承新结构的提出方面，已有不同的文献和专利论述了轴承的结构更新策略，如提出滚滑组合新轴承结构，张国渊等人公开的一种可调定位滚滑径向复合轴承(申请号：CN 112128237 A)，其结构主要在圆筒状轴承座上安装弹性圆柱滚子、固定轴瓦与可倾轴瓦，固定轴瓦与轴承座固定，轴承座外表面销孔处固定有瓦块支点调节器可用来微调转子与可倾轴瓦的间隙，保证良好的油膜厚度，三者严格分离避免了冲击载荷下滚子打滑与被挤压造成的轴承过度磨损和卡死的现象，有效延长了轴承的寿命。又如张国渊等人公开的一种滚滑径向
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滑动止推的组合轴承(申请号：CN 112128236 A)，该专利技术将径向轴承与止推轴承结合起来，径向轴承结构与上述专利相同；止推轴承主要结构在于镜板固定在转子端面，双圆台止推轴承座安装在径向轴承座下端，可倾瓦块安装在第二个圆台上，其结构为带有倾角的柱体结构，与镜板可形成楔形油膜，提高轴承性能，与现有技术相比该专利技术有效提高了轴承的寿命。
[0004]另一方面，对于滑动轴承新结构的发展，采用改变轴承或者相配合的转子表面特征的方案，即表面改形。一种为在轴承内径处开槽或者微织构，另一种为轴承配合的转子表面进行改型(开槽或者微织构)。但是，第一种方案对于较小直径转子用滑动轴承，如空气径向滑动轴承，其内径处的开槽或者织构化较难实现，且在高速运转中，轴承的间隙需要设计更为精确，否则极易在高速工况下出现轴承失稳；第二种方案在实际工程不容易实现，在于实际中转子和轴承的设计分属不同部门，作为基础部件的轴承并不能对转子的设计提出要求；此外转子表面的改形对于转子整体的强度可能会产生影响，这甚至可能影响到转子运行的安全性和稳定性。
[0005]对于第一种的方案，不少的研究者已经提出新的轴承结构，如申请号为CN113431844A，名称为“一种高速螺旋槽小孔节流动静压气体轴承装置”的专利公开了一种外侧设置有供气孔与小孔节流器、内侧设置有螺旋槽与轴向微通槽的动静压气体轴承。该专利技术所述动静压气体轴承可以满足转子在启动与停止阶段时避免干摩擦提高稳定性的目的，在转子高速运转时可以停止外界持续高压供气，利用轴颈的回转将气体压入螺旋槽中，
以此提高轴承的整体性能；但此轴承螺旋槽位于内侧，轴向微通槽位于轴承内侧中段，加工较为困难。又如专利号为CN 110242671 A，名称为“一种圆锥形箔片动压空气轴承”的专利技术专利公开了一种施加径向箔片的圆锥形轴承，其结构将空心圆柱体变为空心圆锥体并在外侧安装径向箔片。该专利技术能够同时承受径向力与轴向力且承载能力较大，但是其并未指出轴承与转子之间的配合关系，在转子启动与停止时无法形成有效的油膜厚度，导致摩擦阻力过大，影响转子的稳定性。
[0006]近年来，已有研究者提出了针对滑动轴承性能提升的表面改形方法，并取得了一些理论进展，如针对表面微织构对轴承性能的影响，丁浩等通过建立的考虑不同形状微织构的轴承模型，采用流体动力学方法计算了其承载力，获知了微织构形状和深度对气体动压轴承承载力的影响规律，研究结果表明表面微织构对气体动压轴承承载性能具有一定的影响[丁浩,高强,冯伟,刘保国,李行雨.表面微织构对气体动压轴承承载性能的影响[J].轴承,2022，10:105
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110.]。这类通过表面改型实现轴承性能提升的方法越来越多地受到研究者的关注，也是轴承技术发展的一个重要方向。
[0007]综上，针对滑动轴承新结构需求和理论研究进展，需要发展更便于制造和提高其整体性能的方案。

技术实现思路

[0008]为了克服上述现有技术的缺点，本专利技术的目的在于提供一种鼓形双锥面动静压径向滑动轴承，通过构造楔形间隙形成动静压效应，该轴承能够形成稳定的润滑膜且轴承能够承受一定双向轴向载荷，具有较强的静压和动压效应，具有良好的稳定性与动力学性能。
[0009]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：
[0010]一种鼓形双锥面动静压径向滑动轴承，包括轴承外圈和轴承内圈，所述轴承外圈与所述轴承内圈间隙配合；
[0011]所述轴承内圈由空心圆柱体和两个空心截顶圆锥体构成，所述两个空心截顶圆锥体的下底面分别连接于所述空心圆柱体的两端；所述两个空心截顶圆锥体的锥斜面与所述轴承外圈的内表面之间形成发散区域间隙，所述空心圆柱体的外表面与所述轴承外圈的内表面之间形成静压区域间隙；
[0012]在所述轴承外圈的外表面相应于所述静压承载区域的位置，开设有进气槽，所述进气槽内沿周向均匀分布有多个进气节流装置。
[0013]在一个实施例中，所述轴承外圈与所述轴承内圈的最小间隙处的间隙为0.1
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50μm。
[0014]在一个实施例中，所述轴承外圈为空心圆柱体，所述进气槽沿周向开设在所述空心圆柱体的外表面；所述空心圆柱体和两个空心截顶圆锥体的中心线重合，两个空心截顶圆锥体的下底面分别与空心圆柱体的两个底面相等并贴合。
[0015]在一个实施例中，所述进气节流装置为圆形透孔，其轴线与轴承外圈的轴线正交，直径取值范围0.5～5mm，长度为轴承外圈厚度的0.4～0.9倍，且长度与直径比范围在1～20之间，满足短毛细节流条件。
[0016]在一个实施例中，所述进气节流装置末端设置矩形压力腔，所述矩形压力腔的腔深为0.5～5mm；轴向长度为轴承宽度的1/9～2/9，周向长度与轴向长度的比为0.8～1.2。
[0017]在一个实施例中，所述空心截顶圆锥体的锥斜面沿周向均匀分布多组改形槽结构或微织构，两个空心截顶圆锥体上的改形槽结构或微织构数量相同且对称分布。
[0018]在一个实施例中，所述改形槽结构的槽类型为螺旋槽、矩形槽或三角形槽，槽深0.1～10μm，以助于动压效应形成；所述微织构为多排组合的圆形微坑、三角形微坑、正方形微坑或矩形微坑，微织构总面积占锥斜面面积的1/3～2/3，坑深0.1～3mm，以助于在微织构部分形成局部静压效应。
[0019]在一个实施例中，当所述改形槽结构的槽类型为螺旋槽时，螺旋槽有多组；两个空心截顶圆锥体上的螺旋槽旋向相反；当轴承内圈逆时针旋转时，两个空心截顶圆锥体上的螺旋槽的旋向与流体流动趋势一致，促进流体循环，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种鼓形双锥面动静压径向滑动轴承，其特征在于，包括轴承外圈(1)和轴承内圈(2)，所述轴承外圈(1)与所述轴承内圈(2)间隙配合；所述轴承内圈(2)由空心圆柱体(2
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1)和两个空心截顶圆锥体(2
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2)构成，所述两个空心截顶圆锥体(2
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2)的下底面分别连接于所述空心圆柱体(2
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1)的两端；所述两个空心截顶圆锥体(2
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2)的锥斜面与所述轴承外圈(1)的内表面之间形成发散区域间隙，所述空心圆柱体(2
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1)的外表面与所述轴承外圈(1)的内表面之间形成静压区域间隙；在所述轴承外圈(1)的外表面相应于所述静压承载区域的位置，开设有进气槽(1
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1)，所述进气槽(1
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1)内沿周向均匀分布有多个进气节流装置(1
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2)。2.根据权利要求1所述鼓形双锥面动静压径向滑动轴承，其特征在于，所述轴承外圈(1)与所述轴承内圈(2)的最小间隙处的间隙为0.1～50μm。3.根据权利要求1所述鼓形双锥面动静压径向滑动轴承，其特征在于，所述轴承外圈(1)为空心圆柱体，所述进气槽(1
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1)沿周向开设在所述空心圆柱体的外表面；所述空心圆柱体(2
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1)和两个空心截顶圆锥体(2
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2)的中心线重合，两个空心截顶圆锥体(2
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2)的下底面分别与空心圆柱体(2
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1)的两个底面相等并贴合。4.根据权利要求1所述鼓形双锥面动静压径向滑动轴承，其特征在于，所述进气节流装置(1
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2)为圆形透孔，其轴线与轴承外圈(1)的轴线正交，直径取值范围0.5～5mm，长度为轴承外圈(1)厚度的0.4～0.9倍，且长度与直径比范围在1～20之间，满足短毛细节流条件。5.根据权利要求1所述鼓形双锥面动静压径向滑动轴承，其特征在于，所述进气节流装置(1
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2)末端设置矩形压力腔(1
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3)，所述矩形压力腔(1
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3)的腔深为0.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国渊，王俊倩，廉佳汝，王贺，陈宇，
申请(专利权)人：西安电子科技大学，
类型：发明
国别省市：