[发明专利]一种静压气体推力轴承

说明书

本发明公开了一种静压气体推力轴承。该推力轴承包含小孔节流器(3)和环面节流器(8)，并在轴承体内加工出卸流道(4)、导流道(5)和回流道(6)组成的微气道。卸流道(4)连通小孔节流器的均压腔(7)，回流道(6)和环面节流器(8)是同一结构。均压腔(7)内的沉余气体依次通过卸流道(4)、导流道(5)、回流道(6)和环面节流器(8)进入轴承间隙后可以被有效卸流，一方面能够有效抑制气锤振动的发生，使得轴承能够在高供气压力时不失稳，另一方面可以将沉余气体得到有效利用，使轴承边缘处的气膜压力增大。由于供气压力和轴承边缘处的气膜压力同时被增大，所以轴承的整体承载能力被提高。通过本发明，能够显著提高轴承的承载能力，且有效避免气锤振动的发生，因此尤其适用于对静压气体轴承有重载需求的航空航天领域。

技术领域

本发明属于静压气体轴承，具体涉及一种静压气体推力轴承，在高供气压力下，能够突破气锤振动的限制，实现轴承高承载能力。

背景技术

基于小孔节流静压气体推力轴承的微低重力模拟平台在航天器的地面全物理仿真试验中有着重要应用，对保障航天器的在轨效能起着决定性的作用。随着航天器的体积逐渐增大，特别是空间站的规模进一步增大，实现航天器的地面全物理仿真对微低重力模拟平台的载荷提出了更高的要求。为此，需要提高轴承的承载能力，来满足微低重力模拟平台的高载荷需求。目前，通常是通过高供气压力，提高小孔节流静压气体推力轴承的高承载能力，但是由于小孔节流静压气体推力轴承在高供气压力时容易出现气锤振动，导致轴承失效，所以供气压力通常是限制在6个大气压以内，这极大地制约了小孔节流静压气体推力轴承的承载能力提升。为此，需要有效地克服气锤振动，使小孔节流气体轴承在高供气压力仍能够正常工作，使轴承实现高承载能力。小孔节流静压气体轴承的气锤振动主要是由均压腔内的沉余气体堆积所引起。虽然通过减小或去除均压腔能够降低甚至完全消除沉余气体，但是均压腔对保障轴承的承载能力起着至关重要的作用。所以如何有效地减少沉余气体，抑制气锤自激振动，并充分发挥均压腔对承载能力的保障作用，是实现小孔节流静压气体推力轴承高承载的关键。

发明内容

为了克服小孔节流静压气体推力轴承因气锤振动制约而难以实现高承载，本发明基于小孔节流器和环面节流器提出一种新型的静压气体推力轴承。

本发明的技术方案如下：

本发明的一种静压气体推力轴承，其特点是，所述静压气体推力轴承同时包括小孔节流器和环面节流器，小孔节流器与环面节流器通过轴承体内部的微气道连通。

所述微气道靠近小孔节流器的一端为卸流道，卸流道端口直接与小孔节流器的均压腔腔体相通。

所述微气道的卸流道，与均压腔连通的位置可以是靠近或者远离轴承的中心处，但是每个卸流道相对于轴承中心的位置是设计的相同的。

所述微气道的卸流道的设计不得与小孔节流器的进气端流道连通，即入口必须位于均压腔内。

所述微气道的卸流道端口不应该超出均压腔的边缘。

所述微气道中的导流道直接与环面节流器的进气端连通。

所述微气道的导流道截面积应该大于环面节流器的入口面积，同时又小于均压腔的截面积，从而确保导流道内的气体压力能足够大。

本发明每个小孔节流器的边缘处可以只设计一圈环面节流器，也可以设计多圈环面节流器。

每一圈环面节流器个数可以与小孔节流器的个数可以相同也可以不同，但是每圈环面节流器的设计必须是均匀分布。

每一圈环面节流器个数可以与小孔节流器的个数可以相同也可以不同，但是每圈环面节流器的设计必须是均匀分布。

本发明使用微气道能够将均压腔内的沉余气体导入环面节流器中，降低轴承发生气锤振动的可能，使轴承的供气压力允许被提高，同时沉余气体又能被有效利用提高轴承边缘区域的气膜压力，从而显著提高轴承的承载能力。