[发明专利]一种空气轴承

说明书

本发明提供一种空气轴承，用于安装于转轴上，包括圆筒状本体，所述本体端部外周一体成型有多个同心的环状阻尼座，所述阻尼座径向安装有阻尼器，所述阻尼座径向设置有与所述阻尼器匹配的安装槽，所述阻尼器为具有弹性的O型环形式，所述O型环环向套于安装槽内，且高于所述安装槽，所述阻尼座之间设置沿径向贯通所述本体的节流孔。本发明通过数量极少的小直径节流孔，同样能够使空气轴承保持良好的静压载荷。

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种空气轴承。

背景技术

微型燃气轮机是一类新近发展起来的小型热力发动机，其单机功率范围为25～300kW，基本技术特征是采用径流式叶轮机械以及回热循环。微型微型燃气轮机发电机组通常是包括同轴安装的发电机和微型燃气轮机。具体地，微型燃气轮机主要包括压气机、燃烧室及透平三大部件。空气进入压气机后被压缩成高温高压的空气，然后供给燃烧室与燃料混合燃烧，其产生的高温高压燃气在透平中膨胀做功，推动透平转动，透平进而带动发电机发电。燃气轮机转子系统的转速超过40000RPM(转/分钟)时，普通机械轴承已不能满足工作转速的需求，因此，现有技术提出了采用非接触性轴承替代原有的机械轴承，其中，最有代表性的为空气轴承。

但现有技术中空气轴承存在如下缺陷：在空气轴承刚启动时，轴承和转子之间的空气是被压缩状态，存在压力，当转子不平衡力产生的激振频率与转子及其支承系统的固有频率一致时会引起共振，共振轻则造成系统噪音、振动严重，重则零部件报废。

现有的静压空气轴承在关闭静压时，无法工作，需要一直将高压气源保持打开状态，而且需要通过较大的供气压力使轴承间隙内的气膜产生较大的刚度和阻尼来维持转子运动状态的稳定，因此需要多的节流孔和较大的孔径，静压气体轴承一直保持静压供气状态时消耗的功率也较大。

同时，在关闭静压的时候，节流孔会阻碍轴承气膜的产生。在关掉静压供气或者直接拔掉供气管的时候，节流孔部分就是直接连通大气，可以认为此处压力始终与大气压力相当。假如动压气膜在此处形成的压力高于大气压力时，节流孔处，气体会从轴承内部由节流孔流到外面；假如动压气膜在此处形成的压力低于大气压力时，节流孔处，外界气体就会由节流孔处进入到轴承内。因此，在关闭静压供气或者直接拔掉静压供气气管时，节流孔部位会出现气膜压力突变，气膜不连续，气体更倾向于通过节流孔部位将压力卸掉，而不是在轴承间隙内被挤压，因此导致轴承承载力降低，转子在轴承内的位置下降，转子的下边缘会更贴近轴承内边缘，容易发生碰撞。

并且，节流孔部位因为气体的进出会产生额外的干扰力，干扰轴承内部气膜的稳定性，容易导致轴承失稳，从而导致转子和轴承发生碰撞，使转子转速下降甚至直接停机。而高速运动的转子和轴承相接触是很危险的，可以导致轴承转子当场报废。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种空气轴承，其通过数量极少的小直径节流孔，同样能够使空气轴承保持良好的静压载荷。

本发明的技术方案如下：

一种空气轴承，用于安装于转轴上，包括圆筒状本体，所述本体端部外周一体成型有多个同心的环状阻尼座，所述阻尼座径向安装有阻尼器，所述阻尼座径向设置有与所述阻尼器匹配的安装槽，所述阻尼器为具有弹性的O型环形式，所述O型环环向套于安装槽内，且高于所述安装槽，所述阻尼座之间设置沿径向贯通所述本体的节流孔；

所述本体设置阻尼座与节流孔的部分为空气轴承静压部分，所述本体未设置阻尼座与节流孔的部分为空气轴承动压部分。

进一步的，所述本体的一端外周一体成型有所述多个同心的环状阻尼座。

进一步的，所述本体的两端外周均一体成型有所述多个同心的环状阻尼座，两端的阻尼座之间分别设置沿径向贯通所述本体的节流孔。

进一步的，所述本体一端的阻尼座与节流孔相对于另一端的阻尼座与节流孔对称设置。