[发明专利]渐开线内流道自润滑结构的动压气浮轴承

说明书

技术领域：本发明涉及高速旋转机械气浮轴承的设计与制造技术。适用于转子质量在10kg以上，转速在40000rpm以上的旋转机械。

背景技术：气浮轴承是20世纪中期迅速发展起来的一项高新技术产品，它与常规油质润滑轴承(滚动轴承或油质滑动轴承)相比，具有很多良好的特性，如高转速、高精度、低功耗、无污染和寿命长、环境适应性强等优点。因此广泛应用于国防、能源、机床及医疗等行业，尤其是在高速回转机械和超精密仪器技术领域更有明显的优越性。

目前，动压气浮轴承润滑的主要结构形式是轴流槽式，如图1。

轴流槽式动压气浮轴承是在轴颈表面加工成气流槽道，并且动静间隙成楔状的相对移动表面沿移动方向间隙逐渐变小，利用气体的粘性作用，在相对移动的楔形表面拖带产生压力使轴悬浮起来。

这两种气浮轴承的优点是结构简单，便于维护，在轻载小质量转子的许多情况下得到广泛应用。但这种结构仍然存在一些不足。一是在高速重载的情况下，存在启停短时间内接触面承载不够而导致动静部件碰摩损坏轴承的问题。二是传统简单的内槽道型线，未采取任何型线优化措施，存在低转速下承载不足而高转速下气动不稳定的问题。

发明内容：本发明的目的在于克服上述现有技术的缺点，提出一种新结构形式的动压气浮轴承如图2，即：渐开线内流道自润滑结构的动压气浮轴承。这种轴承改变了传统内槽道轴承在径向轴承和推力面上的内槽道流道子午面不变性设计，改善了周向压力分布，能够有效的提高气浮轴承承载的稳定性与可靠性，进一步拓宽了气浮轴承应用的范围。

本发明的核心技术是在轴承径向内表面和推力面开设渐开线增压流道槽结构，流道槽沿着流线子午面，从外向内流道槽深度和宽度都逐渐收敛，如图3。推力轴承的推力面与径向轴承的轴向端面一致，也就是形成径向-推力一体化的H型联合轴承，推力面上采用渐开线槽道设计，沿着周向均匀分布，如图4；这里在气浮轴承径向内表面开设渐开线增压流道槽，是利用轴颈旋转带动气体增压的效果，为转子的浮起提供了动压承载作用；针对气浮轴承的应用条件，合理选择耐磨、耐高温性能的自润滑材料作为气浮轴承内表面材料，强化了动静部件接触表面摩擦的适应能力，有效地解决了轴颈气流槽动静部件短时间接触，轴承内表面相对高速运动的摩损问题；采用弹性复合材料等减振技术措施，也进一步提高了其浮轴承运行的稳定性。

本发明的技术方案主要通过如下步骤实现：

1.轴承体材料的选择，即根据气浮轴承应用的温度、压力及工质等条件，合理选择耐磨、耐高温、高强度的自润滑材料作为气体轴承体材料；

2.气浮轴承的流体动压结构设计，即根据气浮轴承所承担的转子质量为10kg、转子工作转速为40000rpm以上，以及轴颈旋转、涡动转速与承担载荷性质，合理确定渐开线增压流道槽的型线，和轴承径向内表面和推力面增压流道槽的结构设计；

3.轴承的加工与制造，即根据气浮轴承的结构设计的工艺要求，选择能够满足精度要求的设备进行制造、加工及装配。

附图说明

附图是轴承结构示意图。

图中1转子轴颈、2轴承体、3增压流道槽、4弹性圈。

图1是轴流槽式动压气浮轴承。

图2是渐开线流道自润滑结构的动压气浮轴承。

图3是内槽道沿着流线子午面从外向内逐渐收敛的结构。

图4是采用渐开线槽道设计的推力面结构。