[发明专利]一种流体动压组合轴承及轴承中表面微造型的设计方法

说明书

本发明公开了一种流体动压组合轴承，包括环形轴承壳体，轴承壳体内表面固接有与其形状、大小相适应的轴承基座；轴承基座内表面沿轴向设置有至少两个凹槽、两个凸起a及一个凸起b；两个凸起之间设置有弧度为170°的固定瓦；固定瓦固接于轴承基座内表面；凹槽内固接柔性可倾瓦支撑体，支撑体内表面固接可倾瓦；凸起b将两个可倾瓦隔开可倾瓦与固定瓦共同组成与轴承基座形状、大小相适应的环体；一个凸起的端面还设置有进油孔；可倾瓦内表面设置有表面微造型。本发明通过在轴承表面加工出尺寸参数、分布位置合适的表面微造型，如凹坑、凹槽；从而提高了轴承的承载力，改善了轴承的服役可靠性。

技术领域

本发明属于流体轴承技术领域，涉及一种流体动压组合轴承及轴承中表面微造型的设计方法。

背景技术

具有表面微造型的固定瓦-可倾瓦流体动压组合轴承因具有回转精度高、刚性高、寿命长、运行平稳、小磨损等特点，在燃气轮机轴系得到了广泛的应用。但是，随着燃气轮机轴系系统向着高效率、高服役可靠性方向发展，对其关键支撑部件具有表面微造型的固定瓦- 可倾瓦流体动压组合轴承的服役工况要求越来越严格，对具有表面微造型的固定瓦-可倾瓦流体动压组合轴承性能的要求也在不断提高。目前，限制固定瓦-可倾瓦流体动压组合轴承性能的根源主要在于轴承转子系统与润滑流体相互作用时的承载性能和摩擦情况。因此，提高具有表面微造型的固定瓦-可倾瓦流体动压组合轴承性能的关键在于提高轴承承载能力、降低轴承摩擦力。

表面微造型技术就是在摩擦表面上加工出具有一定形貌的凹坑或凹槽。近年来随着表面微造型技术的发展，在摩擦表面加工出合适形状的结构，能够提供一条可行的途径，用来有效的改善轴承的润滑特性。通过在摩擦副表面加工出合适尺度的表面微造型(如：凹槽、凹坑)，能够凭借其二次润滑、容纳磨损颗粒和附加流体动压效应，有效改善轴承的承载能力。但是，由于微造型的分布形式、尺寸参数、织构的形貌等对轴承承载能力和摩擦力有较大影响，因此，对微造型表面的分布形式、尺寸参数、织构的形貌等进行优化和设计能很大程度地提高轴承承载能力，降低摩擦力。

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种流体动压组合轴承，以解决现有技术中存在的流体动压组合轴承承载能力低的问题。

本发明的第二个目的是提供一种流体动压组合轴承中表面微造型的设计方法，以提供一种具有高承载力的流体动压组合轴承的设计方法。

本发明所采用的第一个技术方案是，一种流体动压组合轴承，包括环形轴承壳体，轴承壳体内表面固接有与其形状、大小相适应的轴承基座；轴承基座内表面沿轴向设置有至少两个凹槽、两个凸起a及一个凸起b；两个凸起之间设置有弧度为170°的固定瓦；固定瓦固接于轴承基座内表面；凹槽内固接柔性可倾瓦支撑体，支撑体内表面固接可倾瓦；凸起b将两个可倾瓦隔开可倾瓦与固定瓦共同组成与轴承基座形状、大小相适应的环体；一个凸起的端面还设置有进油孔；可倾瓦内表面设置有表面微造型；可倾瓦的轴向表面微造型率t为 80％；周向表面微造型率s为10％-40％；表面微造型起始角度比k不大于40％。

本发明的特点还在于：

表面微造型为均匀设置于可倾瓦内表面的若干个凹坑或凹槽。

凹坑或凹槽的深度h_d为10-90微米；凹坑或凹槽的宽度r_d为 40-180微米。

凹坑的横截面形状为椭圆形、正六边形、菱形中的一种；凹槽的纵截面形状为梯形、半圆形中的一种。

本发明所采用的第二个技术方案是，一种流体动压组合轴承中表面微造型的设计方法，具体按照以下步骤实施：

步骤1：选定一种表面微造型形状；设定该表面微造型分布位置、尺寸参数的取值范围；在取值范围内，设计m个互不相同的具有该表面微造型的流体动压组合轴承；采用自然遗传算法，每个流体动压组合轴承均对应一个染色体；对这些染色体进行随机实数编码，形成初始染色体群；