CN101059150A - 高压锥型渐扩式进气静压气浮止推轴承 - Google Patents

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CN101059150A CN 200710010541 CN200710010541A CN101059150A CN 101059150 A CN101059150 A CN 101059150A CN 200710010541 CN200710010541 CN 200710010541 CN 200710010541 A CN200710010541 A CN 200710010541A CN 101059150 A CN101059150 A CN 101059150A
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马文琦
王祖温
孙昂
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Abstract

本发明涉及高压锥型渐扩进气静压气浮止推轴承，是在轴承工作表面上开有单排或多排供气孔，并沿轴承径向方向并列或交错分布，在轴承上设有进气工艺孔道，并且以供气孔分布圆为中心分布有相应的单层锥型混合腔或双层锥型混合腔，各锥型混合腔之间互不相通。本发明的有益效果是：在高压和大气膜工作条件下，轴承承载区内的压力分布得到明显改善，避免了压力突降和负压区的出现。承载能力远大于传统静压小孔和固有孔气浮止推轴承，承载力可提高约20～50％，并且承载能力可以随供气压力的提高而成比提高。轴承具有很高的静刚度。适用于需重载、高刚度的精密重型机械、测量设备、大型空间结构的地面气浮仿真设备等。

Description

高压锥型渐扩式进气静压气浮止推轴承
技术领域
本发明涉及高压供气下的静压气体轴承技术领域，特别是高压锥型渐扩进气静压气浮止推轴承。适用于需重载、高刚度的精密重型机械、测量设备、大型空间结构的地面气浮仿真设备等。
背景技术
传统结构气体轴承，提高供气压力、增大工作间隙将使轴承间隙中气体流速从亚音速跨越到超音速，并且轴承间隙内的压力分布不再像通常雷诺润滑方程所规定的那样——从供气孔到轴承边界压力是逐渐降低到环境压力，而是供气孔出口附近的压力迅速下降，直至低于环境压力并到达最低压力点，而后再逐渐上升到环境压力以上，之后再逐渐降低到环境压力。对于这样的气体轴承而言，当轴承在亚音速工作时，随供气压力的提高，承载能力随之提高；当供气压力进一步提高，气隙内出现超音速流动和负压区，这时轴承的承载能力将大幅下降，甚至可能出现负的承载能力。因此，气体轴承设计者常以轴承间隙内不出现超音速流动为气体轴承工作参数的设计原则，即气体轴承一定要工作于亚音速。在这样的指导思想下，传统结构的气体轴承供气压力都较低，一般不大于6×105N/m2。然而现代尖端工业技术的发展，迫切需要开发重载气体润滑系统。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高压锥型渐扩式进气静压气浮止推轴承，克服了传统气体轴承受供气压力的限制，利用供气孔附近流道形状的改变，减缓速度过快带来的压力损失，维持轴承承载区内的高压。这种结构的气体轴承，可提供较高的供气压力(≥0.6MPa)，承载能力可以随供气压力的提高成比例的提高。
本发明采用的技术方案是，高压锥型渐扩式进气静压气浮止推轴承，是在轴承工作表面1上开有单排或多排供气孔2，并沿轴承径向方向并列或交错分布，在轴承上设有进气工艺孔道3和进气工艺孔道4，并且以供气孔2分布圆为中心分布有相应的单层锥型混合腔5或双层锥型混合腔6，各锥型混合腔之间互不相通。供气孔2单排布置数目为偶数时，数量为4-10个。供气孔2单排布置数目为奇数时，数量为3-11个。多排供气孔2的排数为2-3排。本发明采用沿供气孔分布圆加工单层或多层锥型混合腔的技术方案(，通过合理设计优化轴承的尺寸参数和工作参数，消除压力突降和负压区对轴承承载能力的不利影响，使气体流出工作间隙时达到音速或者超音速，保持轴承承载区内较高的平均压力，从而达到提高承载能力的目的。
本发明的有益效果是：
(1)在高压和大气膜工作条件下，本轴承承载区内的压力分布得到明显改善，避免了压力突降和负压区的出现。
(2)在高压尤其在供气压力大于6×105N/m2，本轴承的承载能力远大于传统静压小孔和固有孔气浮止推轴承，承载力可提高约20～50％，并且承载能力可以随供气压力的提高而成比提高。
(3)在高压尤其在供气压力大于6×105N/m2下，轴承具有很高的静刚度。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1单排单锥型渐扩式进气静压气浮止推轴承的结构示意图。
图2是附图1的A-A截面剖视图。
图3单排双锥型渐扩式进气静压气浮止推轴承的结构示意图。
图4是附图3的A-A截面剖视图。
图5是双排单锥型渐扩式进气静压气浮止推轴承的结构示意图。
图6是图5的A-A截面剖视图
图7是双排双锥型渐扩式进气静压气浮止推轴承的结构示意图。
图8是图7的A-A截面剖视图
图中，1、轴承工作面，2、供气孔，3、进气工艺孔道，4、进气工艺孔道，
5、单层锥型混合腔，6、双层锥型混合腔。
具体实施方式
如附图1所示，止推轴承工作面1上静压气浮供气孔2单排布置数目为偶数，以供气孔为中心，加工有单锥型混合腔5。具有一定压力的压缩空气经过进气孔道3和4流入供气小孔2后，流经锥型混合腔5后获得节流均压效果，最终作用在轴承工作面1上，与外载荷相平衡。
如附图2所示，止推轴承工作面1上静压气浮供气孔2单排布置，以供气孔为中心，加工有单层锥型混合腔5和双层锥型混合腔6。具有一定压力的压缩空气经过进气孔道3和4流入供气小孔2后，流经单层锥型混合腔5和双层锥型混合腔6时获得两次节流均压作用，最终作用在轴承工作面1上，与外载荷相平衡。如附图3所示，止推轴承工作面1上分布有双排静压气浮供气孔2和3，以供气孔为中心，加工有单锥型混合腔5。具有一定压力的压缩空气经过进气孔道4流入供气小孔2和3后，流经锥型混合腔5时获得节流均压效果，最终作用在轴承工作面1上，与外载荷相平衡。如附图4所示，止推轴承工作面1上分布有双排静压气浮供气孔2和3，以供气孔为中心，加工有单层锥型混合腔5和双层锥型混合腔6。具有一定压力的压缩空气经过进气孔道4流入供气小孔2和3后，流经单层锥型混合腔5和双层锥型混合腔6时获得两次节流均压效果，最终作用在轴承工作面1上，与外载荷相平衡。

Claims (4)

1、高压锥型渐扩式进气静压气浮止推轴承，其特征在于，在轴承工作表面(1)上开有单排或多排供气孔(2)，并沿轴承径向方向并列或交错分布，在轴承上设有进气工艺孔道(3)和进气工艺孔道(4)，并且以供气孔(2)分布圆为中心分布有相应的单层锥型混合腔(5)或双层锥型混合腔(6)，各锥型混合腔之间互不相通。
2、根据权利要求1所述的高压锥型渐扩式进气静压气浮止推轴承，其特征在于，所述的供气孔(2)单排布置数目为偶数，数量为4-10个。
3、根据权利要求1所述的高压锥型渐扩式进气静压气浮止推轴承，其特征在于，所述的供气孔(2)单排布置数目为奇数，数量为3-11个。
4、根据权利要求1所述的高压锥型渐扩式进气静压气浮止推轴承，其特征在于，所述的多排供气孔(2)的排数为2-3排。
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