CN1021592C - 有支臂上瓦块的轴承及其制造方法 - Google Patents

Abstract

一种流体动压轴承及其制造方法。轴承有瓦块结构，形状可变化并作六个自由度活动。瓦块可在安装状态下与轴接触而在流体膜的压力下偏折。瓦块用有一个或多个梁臂的支承结构和支持件分离，并作弯曲或扭转式的偏折。支承结构可有流体阻尼部分。轴承可通过设在各空间中的材料吸收润滑液作自润滑。可用简单的剖分式模具，注射成型，浇铸，粉末压铸，挤出成型，电火花或激光切削等制造。

Description

本申请为本申请人已提交之待批准国际专利申请第PCT/US88/01841号，及其相应美国专利申请第07/283，529号之部分延续申请，请求根据美国法典35号，第120条享受权益，该07/283，529申请曾请求根据已弃权之1987年5月29日呈交美国专利申请第07/055，340号享受权益。

本发明与流体动压轴承有关。这种轴承由静止的轴承瓦块利用诸如油，空气或水之类的加压流体支承一个诸如轴之类的旋转物体。流动动压轴承利用的原理，是当旋转物体旋转时，不是在流体的顶层上滑动。相反，与旋转物体接触的流体粘附着旋转物体，而旋转动作伴随有沿流体膜全部高度的流体颗粒之间的滑动或剪切。因此，假如已知旋转物体及接触层流体的速度，则可知流体厚度中间高度上流体运动的减速率，直到与静止轴承瓦块接触的流体在瓦块上粘着而变为静止。瓦块由于支持旋转物体的受压载荷，产生与旋转物体间有一个小角度的偏斜时，流体便被吸入这楔形空间，于是流体膜产生足以承受载荷的压力。这原理被用于水轮机和船舶螺旋浆轴的推力轴承，以及传统的流体动压轴颈轴承。

这推力轴承及径向轴承或轴颈轴承的一般特点，都是（支持轴的）轴承瓦块围绕一条轴线间距放置。瓦块间距地围绕的轴线，一般与推力轴承及轴颈轴承支持的轴的纵向轴线重合。这轴承轴线可称为主轴线。

在一种理想的流体动压轴颈轴承中，流体动压楔形在轴承瓦块的全表面上横过，流体膜的厚度仅足以支持载荷，轴承主轴线及轴的轴线重 合，从轴承瓦块表面前后缘附近的瓦块端漏出的流体极小，因此在轴刚开始旋转时流体膜便形成，如为推力轴承，各瓦块有相同的载荷。虽然理想的流体动压轴承还有待实现，但据称已设计出基本可取得上述目的的轴承，可取得最佳化的流体动压楔形。

流体动压轴承有时称为活动瓦块轴承，本发明涉及这种轴承及其制造方法。这种轴承的一般安装方法为使其可以活动，使相对活动的部件间形成润滑剂的楔形膜。由于流体过多会造成不利的摩擦和功率损失，流体厚度最好仅是足以支持最大载荷。楔形形成最佳化时可做到这点。大体而言，瓦块的动作为围绕瓦块表面上的一个中点作旋转或摆动，轴承的摩擦倾向将楔形开放。楔形形成最佳化时，在瓦块的全部表面上横过。此外楔形应在尽可能低的转速下形成，理想情况是在轴开始旋转时。

在已知的径向瓦块型轴承中，过去认为在轴承和受支承的旋转物体之间，必须形成精确确定的间隙，使轴承瓦块适当偏折，形成流体动压的楔形。在制造气体润滑轴承时，严的公差要求特别费事。气体润滑轴承的另一问题，是流体膜在高速时破坏。这些问题限制了气体润滑流体动压轴承的使用。

颁发特伦普勒（Trumpler）的美国专利第3，107，955号揭示了一种轴承的举例，有在横梁上安装的轴承瓦块，移动时有一个围绕瓦块表面前侧上一个中点的旋转或摆动动作。这种轴承与先有领域中的许多轴承相似，仅以瓦块的二维偏移的模式作基础。因此不能取得最佳楔形。

在颁发霍尔（Hall）的美国专利第2，137，487号中，揭示一种流体动压活动瓦块轴承，因瓦块沿球形表面滑动，形成流体动压的楔形。在许多情况下，瓦块粘滞，不能形成相应的楔形。在颁发格林（Greene）的美国专利第3，930，691号中，用弹性体促使摆动，而弹性体易受污染并变质。

在颁发埃起翁（Etsion）的美国专利第4，099，799号中，揭示一种非 单体悬臂安装的弹性瓦块气体轴承。揭示的轴承使用一种安装在矩形悬臂梁上的瓦块，产生瓦块表面和旋转轴间的润滑楔形。揭示了推力轴承，和径向或轴颈轴承。

在颁发爰德（Ide）的美国专利4，496，251号中揭示了一种瓦块，随腹板式的连接件偏移，从而在相对活动的部件之间形成润滑剂的楔形薄膜。

美国专利第4，515，486号揭示的流体动压推力及轴颈轴承有若干轴承瓦块，各有一个表面件和一个支承件，用一种弹性体材料分离或接合。

美国专利第4，526，482号揭示的流体动压轴承，目的主要为进行有润滑的运转，就是轴承的设计为在流体中工作。流体动压轴承中形成载荷承受表面的中心部分，比轴承的其余部分有较大的柔性，从而在载荷下偏折，形成承受高载荷的加压流体穴。

从爱德的美国专利第4，676，668号还可以看到，至少用一根支杆将轴承瓦块和支承件分离，提供在三个方向上的挠度。为提供活动平面中的挠度，支杆向倾斜，形成圆锥形，锥形的顶点或交点在瓦块表面的前方。每一支杆在要求的活动方向上，有一个相对小的剖面系数，可补偿非同轴性。上述说明同样适用于轴颈轴承和推力轴承。虽然该发明的揭示代表本领域的一个很大的进展，但仍有某些缺点。一个缺点是支承结构和轴承瓦块的刚性，抑制瓦块表面的变形。并且轴承结构不是一体的。

最后两件专利特别重要，因为说明了虽然推力轴承和轴颈轴承之间有很大的内在差异，但是流体动压轴颈轴承和流体动压推力轴承之间，还是有某些概念上的相似处。

这种应用一部分与流体动压推力轴承相关。当这种轴承的流体动压楔形最佳化时，在圆周上间隔布置的各轴承瓦块上的载荷相等。

目前，最广泛使用的流体动压推力轴承是所谓的金斯伯利靴式轴承。靴式金斯伯利轴承的特点为结构复杂，有旋转的靴块，一个推力轴套随 轴旋转，在靴块上加载荷，一个底圈支持靴块，一个壳体或安装件，将一个内轴承件容纳并支持，还有一个润滑系统和一个冷却系统。由于结构复杂，故金斯伯利靴式轴承为特别昂贵的典型。

可取代复杂的金斯伯利靴型轴承的，是一种一体的托架轴承，如图19-20所示。这种轴承的各种用途之一，是用于深井泵。这种相当简单的结构，典型用砂型铸造或其他的某些粗糙的制造技术制造，因为特别的尺寸不认为是重要。如图19及20所示，轴承结构的特点为有一个平底部36PA，上面有一个高的内圆周突出部38PA，有若干刚性支柱34PA，从底部上横向通过，一个推力瓦块32PA在各刚性支柱上定中。

图20（A）简示图19-20中的轴承，随相对的推力滚动件在箭头L方向上的滚动反应而偏折。在图20（A）中，偏折状态（很大夸张）用实线表示，不偏折状态用虚线表示。图20（A）中的曲线PD示横过瓦块表面的压力分布。在载荷下，推力瓦块如图20（A）所示，作伞形围绕刚性立柱偏折。由于出现这种伞形偏折，只形成一部分流体动压楔形。因此如图20（A）所示，压力横过瓦块表面不平匀分布。因此，和有一个流体动压楔形横过全部推力瓦块表面伸展的轴承比较，这种轴承有按比例减小的流体动力利益。此外，立柱的刚性和无挠性的平底部，妨碍最佳化形成楔形必需的偏折。上文说明何以图19-20所示类型的轴承，虽然成本远比金斯伯利轴承为低，但已证明效率和性能都较差，适用程度不及靴型轴承。

本发明人又发现：图19-20中所示的轴承，与金斯伯利靴型轴承的中心旋转性质，造成轴承的低效率。还应注意到，由于中心枢轴的刚性，金斯伯利靴形轴承及图19-20所示的轴承，都不能作六个自由度的偏析，最佳化形式楔形。因此，虽然在某些场合下，先有领域中的轴承也可作六个自由度的活动，但由于轴承并非以六个自由度为定型基础和设计，这些轴承的工作性能受到限制。

先有领域的流体动压轴承常发生泄漏，破坏流体膜。在径向轴承中，泄漏主要发生于轴承瓦块表面的轴向两端。在推力轴承中，由于离心力在流体上作用，泄漏主要发生于瓦块表面的外圆周上。如楔形最佳化形成，则流体泄漏可减为最低。

本发明揭示一种瓦块型轴承及制造方法。瓦块型轴承最好为一体式，也最好用单体的厚壁管或圆形轴颈制造，机加工形成小槽道和槽隙，在轴承壁上钻透或切透或不切透，形成挠性的轴颈或推力瓦块，并形成一个可支持瓦块作六个自由度活动（即沿⁺x，^-x，⁺y，^-y，⁺z及-Z方向移动的）并绕轴线X，Y及Z旋转的支承结构，从而使流体动压楔楔形最佳化形成。

本发明的轴承为三维设计，可作六个自由度的偏折，以保证任何时间形成最佳化楔形。具体言之，据发现当流体动压楔形有若干特点时，流体动压轴承的运转效率最好。尤其是楔形应通过瓦块的全部表面;楔形在任何时候应有适当的厚度;楔形的形状应能使流体泄漏减为最小;楔形应允许有偏移度，例如，无论当轴承的主轴线和轴的轴线共线或基本平行时;楔形应在尽可能低转速时形成，防止损坏楔形形成表面，一般当轴和瓦块表面低速接触时常发生这种损坏。此外，如为推力轴承，各间距的轴承瓦块上，应有相同的载荷。

至于液膜厚，应理解最佳化厚度随载荷变化。在重载荷下，理想应有相对厚的液膜，使载荷有适当的支持。但是，厚液膜增加摩擦和功率损失。于是，轴承的理想设计，为有支持最大载荷的轴所必须的最低厚度。

支承结构最好为一体，有支承柱，横梁和/或与壳体连接的膜板，轴承为轴颈轴承时，壳体有时用轴承的径向最外部分限定，如为推力轴承，则由在里面安装轴承的壳体限定。

发明人发现，在许多特定应用场合中，例如用于高速时，必须审查并估计整个系统的动态挠性，系统中包括轴或转子，流体动压润滑膜， 及轴承。用有限元模型对系统作计算机分析，得知必须将整个轴承，作为在工作载荷下变形的完全挠性的单元对待。通过机加工使基础结构多少增加一些挠性时，轴承可在广泛运转范围中取得稳定的低摩擦运转的性能。已发现有若干变数可很大影响轴承的运转性能。在最重要的变数中，包括在轴承中形成的钻孔，槽隙或切缝以及槽道限定的瓦块及支承件的形状，尺寸，位置及材料性能（例如弹性模数等）等。已发现支承件的形状尤其重要。并且在挠性件上加流体背压，增加阻尼程度，便可更增高系统的稳定性，在某些情况下，这种阻尼作用用补充压膜阻尼方法取代，当轴承套和壳体之间有油膜时便产生补充阻尼。

本发明人还发现，对于气体或空气润滑偏折瓦块轴承，有时载荷或转速超过气体膜的承受能力。在这类情况下，必须不设置液箱或液槽，而能将液态润滑剂引入渐收楔形内。本发明提出一种轴承，在需要时供给润滑液，便可解决上述问题。

本发明的特殊使用，包括用于电动机，风扇，涡轮增压器，内燃机，舷外发动机，压缩/膨胀器等。试验转速超过每分钟300，000转。已注意到切缝，槽道及开口除可使轴承瓦块移动，形成流体动压润滑的渐收楔形，并使瓦块本身偏折并变形，例如变为平坦。这样可改进各种工作性能，其中之一为改变轴承的偏心度。

轴承可用金属，粉末金属，塑料，陶瓷或复合材料制造。小批量生产时，轴承的典型机加工用刨，车，铣等加工料坯，形成较大的槽道或开口;较小的槽用喷水切削，电大花加工或激光加工等方法，使总设计灵活性可调节轴承，取得理想性能。调节操作主要为改变刚度，从而消灭振动。一体型轴承的大批量生产，最好通过注射成型，挤出成型，粉末金属压铸，熔模铸造或某些类似的生产技术生产。在本发明的一个方面，按将切削加工和熔模铸造结合的新颖性方法，中批量生产轴承。本发明还考虑简便地模制轴承，包括不设暗孔，因此可用简单的并合模具 模制。一般而言，本发明的轴承可用相似轴承的部分成本进行制造。

与先有技艺领域中的有基本沿载荷方向定向的支持结构的瓦块型轴承不同，本发明提出的定向，可使瓦块在一个较小的包络空间中（即轴颈径向内表面和轴颈轴承的轴颈径向外表面之间的差距），尤其在轴颈轴承中，可作相似的偏折;使轴承瓦块可向任何方向移动（即六个自由度），形成一个渐收楔形;使瓦块本身可变形（例如平伸），以改进性能;使膜板阻尼系形成，以提高稳定性;使轴承可补偿支承件或轴的调直误差，从而使推力轴承各轴承瓦块上的载荷相等。所有这些有助于形成最佳流体动压楔形。

虽然钻孔，槽道，切缝或槽隙有无数种安排方法，但主要只有两种偏折状态，例如在一种弯曲状态中，有一个或多个连接件或膜板，大致按载荷方向偏折，第二种是梁或膜板沿轴颈轴承中的轴的纵轴线，在与瓦块离开的方向上扭偏。在弯曲状态中，偏折度一部分为支承结构径向刚度的函数。在瓦块下设内切缝，或在瓦块边缘下潜切，使瓦块本身在载荷下偏移，变为另一形状。在任一情况下切缝有特殊的作法，在载荷下达到予定的形状。将润滑液放在某些连接件或膜板周围或在背后支持，便可在设计中增加一个阻尼因素。

轴颈轴承及推力轴承用相似的切缝。主要决定因素是最佳性能要求的偏折。但是由于轴颈轴承和推力轴承执行差别很大的功能，理想性能的内在差异要求有不同的理想偏折。因此，虽然本发明的轴颈轴承和推力轴承之间，在构思方面有一般的相似性，但在构思上还是有相当的差别，结构上有明显的不相似性。

本发明的轴承有一个形状可以变化，并可在任何方向上活动的瓦块（就是作六个自由度移动的安装）。轴承还有一个内装的阻尼系统，最好有一元或单体结构，以求作高度经济的生产。本发明的轴颈轴承还可装在一个相当小的包络空间（即壳体外径和瓦块内径间的空间）中。

在本发明中，规定轴承的尺寸，可消除轴承瓦块和所支持的轴的部分之间的窄间隙，在规定支承结构的尺寸的同时，使轴承的径向（如为轴颈轴承）或轴向（如为推力轴承）的刚度，低于支承流体相应液体的刚度，轴承瓦块和受支承的轴的部分之间的间距可以取消。可将整个瓦块或仅其一部分予偏压，与轴接触。例如，如轴承有极大的挠性，可要求将整个轴承予扭转，与轴接触。在另一方面，在某些情况下，仅将轴承瓦块的后缘予扭转，使之和轴接触，以便限定一个流体动压楔形。因此，本发明的轴承的设计，可在轴上安装时有压配合。在一个实施方案中，当将轴承强压到轴上时，瓦块支承结构略偏折，形成一个渐收楔形，而在安装后的静止位置上时，轴承瓦块后缘与轴接触。在这情况下，在轴承的设计中形成一个静载荷楔形，当轴因流体膜的刚性而开始旋转时，瓦块和轴之间立刻产生一个适当的间距。这是因为流体膜进入楔形，增加流体的压力，使轴与瓦块分离。具体言之，有相对刚性的流体，使有相对挠性的支承结构偏移，直到支承结构的刚度与流体膜的刚度相等。流体膜在瞬间形成，保护轴承瓦块表面，使之不致损坏，在低速起动而轴直接接触时则会造成损坏。

上述类型的压配合轴承允许切削公差有较大的变化。例如，可将压配合设计为有相当大的变化（例如0.003英寸），而对楔形的影响可不予考虑。在气体润滑轴承中，为求合适运转，交替的支承形式要求极端的加工精度时，上面所述特别重要。本发明可放宽加工要求。

与此相似，本发明的推力轴承设计也可提供一个静载楔形。具体言之，本发明的推力轴承的设计中，将轴承瓦块偏压，使轴承瓦块的内圆周前缘与轴离开，而后缘向轴靠近。这种安排的静载荷状态下，当瓦块从轴线向外侧移动时，轴承瓦块在径向上向着轴倾斜。并且，轴承瓦块从前缘到后缘向着轴倾斜。这样便形成一个接近最佳楔形的静载荷楔形，轴一开始旋转便立刻形成瓦块与轴间的适当间隙。

在本发明的轴承中，可将瓦块的移动向轴引导，保持轴的位置不变，使瓦块可调节，校正对轴的不对正，和使瓦块上的载荷不一致。当然本发明可应用于径向轴承，推力轴承，或径向和推力组合型轴承，可为单向或双向性能，以轴承的构形而定。较具体讲，假如轴承支承结构在轴承瓦块圆周的中线两侧对称，轴承变为双向型，即可将轴支持，以同样方式作正反方向的旋转。但是，假如轴承支承结构不在轴承瓦块圆周的中线两侧对称，当将轴支承按正反方向旋转时，便有不同的偏折。在轴颈轴承或径向轴承和推力轴承中，主轴线为制造轴承的圆柱形料坯的中线。

在本发明的轴承的另一个重要方面中，轴承瓦块可被支承进行偏折，而容纳动压流体，这样来消除流体泄漏的问题。关于径向轴承或轴颈轴承，支承结构设计使轴承瓦块在载荷下偏折，形成流体存贮穴。一般而言，当主支持部分在轴承瓦块的轴向边缘附近与轴承瓦块连接，而瓦块轴承中心上没有直接的支撑，也就是可自由径向的外偏折，便可形成这种支承。关于推力轴承，瓦块的安装为可在有载荷时向轴承的内径倾斜，以防离心力作用下的泄漏。一般而言，当主支承结构支持轴承瓦块的瓦块支承表面，距轴承外径较近而距轴承内径较远时，便可防止泄漏。当主支承结构有两个或两个以上的径向间距的梁臂时，总支承结构的设计必须使轴承瓦块的内端偏折。此外，当用若干径向间距的梁支持轴承瓦块，并且各梁之间没有直接的支持，那么瓦块倾向于偏折，形成一条凹入的流体容纳槽道。

在本发明中，还考虑了若干制造本发明的轴承的方法。具体制造方法的选择，主要取决准备制造的具体轴承的量，和使用的材料。用于低量生产时，即需要制造试验原型，和/或模具等时，轴承最好用圆柱形金属料坯制造，诸如厚壁管或其他轴颈，切削形成径向和/或端面孔或槽道，并用数控电大花加工技术，数控激光切削技术，或数控射水切削 技术，形成径向切缝或槽隙。作中批量生产时，本发明的轴承，最好按本发明的熔模铸造法生产。作大批量生产时，可用许多类型的材料制造，诸如塑料，陶瓷，粉末或非粉未金属，或复合材料。大批量生产时许多方法，包括注射模制，铸造，粉末压铸和挤出成型，都可经济采用。本发明的轴承可用易于模制的形状。

简言之，本发明与径向轴承，推力轴承，及径向和推力组合流体动压轴承有关，性能比已知的轴承改进很多，而制造成本仅为类似轴承的一部分。

下文将对发明结合附图叙述，附图内容如下：

图1为轴颈轴承的一个剖视图，表示实施本发明一种形式的轴颈轴承的一个部分;

图2为按图1举例制造的一个瓦块的概示图;

图3为图2瓦块的侧视图，表示支承结构加载状态下的瓦块定向;

图4为按本发明制造的转颈轴承第二举例一部分剖视图;

图5为图4中之一瓦块的局部透视图;

图5A为图4轴承修改形式一部分的透视图;

图5B为图4所示轴承一个修改形式的透视图;

图6为图4轴承前视图;

图7为梁臂扭转偏折多倍放大的概示图;

图8为一轴颈轴承的剖视图，表示具有本发明的特点的有两个梁臂的轴承的一个举例;

图9为图1中瓦块的侧视图，表示无支承结构偏折的瓦块表面夸张的局部偏折;

图10为图8中瓦块的侧视图，显示支承结构加载状态下的瓦块的定向;

图10A为图8瓦块侧视图，显示瓦块表面夸张的局部偏移;

图11A及11B为圆柱形轴颈或料坯切削前的剖视图;

图12A及12B为切削后轴颈或料坯剖视;

图13A及13B为进一步机加工后的轴颈或料坯的剖视;

图14A及14B为改变切削方法的轴颈或料坯的剖视;

图14C及14D为用图14A及14B所示改变方法切削的轴颈或料坯制造的轴承剖视图。

图15为有安装在梁臂上的轴承瓦块的推力轴承俯视图。

图16为图15中推力轴承的侧视视图。

图17为图15中推力轴承的仰视图。

图18为图15中推力轴承一部分的透视图。

图19为现有技艺领域推力轴承的俯视图。

图20为图19中现有技艺领域中推力轴承剖视图。

图20（a）为图19及20中现有领域中推力轴承一部分的概视图，显示轴承瓦块全表面上的压力分布。

图21为本发明有两杆形支撑的推力轴承俯视图。

图22为图21推力轴承的侧视剖图。

图23为图21轴承的仰视图。

图23（A）为图21轴承改型的仰视图。

图24为图21轴承一部分的透视图。

图25为本发明另一轴承剖视图。

图26为本发明另一轴承剖视图。

图27为本发明另一轴承结构侧视剖视图。

图28为图27轴承结构俯视剖视图。

图29为本发明另一轴承结构侧视剖视图。

图29A为本发明另一推力轴承结构剖视图。

图29B为图29A轴承另一剖视图。

图30为图29轴承结构俯视剖视图。

图30A为图29A轴承俯视图。

图30B为图29A轴承仰视图。

图31为本发明另一轴颈轴承结构侧视图。

图31A为图31所示轴承一部分的径向剖视图。

图32为本发明另一推力轴承结构的侧视图。

图32A为图32轴承径向剖视图。

图32B为图32轴承透视图。

图33为本发明另一轴颈轴承结构侧视图。

图33A为图图33轴承外周一部分的细节。

图33B为图33轴承剖视图。

图33C为图33轴承另一剖视图。

图34为本发明另一轴颈轴承侧视图。

图34A为图34轴承外周一部分的细节图。

图34B为图34轴承剖视图。

图34C为图34轴承另一剖视图。

图34D为图34轴承另一剖视图。

图35为本发明径向推力组合轴承侧视图。

图35A为图35轴承剖视图。

图35B为图35轴承另一剖视图。

图36为本发明另一径向推力组合轴承侧视图。

图37为图36轴承的示意剖视图，显示在轴承瓦块上作用的力。

图38A为本发明易模制的推力轴承的俯视图。

图38B为图38A轴承仰视图。

图38C为沿图38A中剖线分解剖视图。

图38D为图38A-C中轴承改型的仰视图。

图39A为本发明另一易模制推力轴承俯视图。

图39B为图39A中轴承仰视图。

图39C为局部剖视图，显示图39A及39B中轴承瓦块支承结构。

图40为本发明自润滑轴承侧视图。

图40A为图40轴承剖视图。

图41为本发明径向推力组合自润滑轴承侧视图。

图41A为图41轴承剖视图。

为使对本发明轴承的叙述易于了解，有助于说明轴承结构采用一个圆柱形料坯制造的轴承，在圆柱形料坯上设置槽道，槽隙，钻孔及其他开口。如下文所述，有时这是制造原型轴承的一种有用技术。但是，提出圆柱形料坯，主要一是为了有助于了解本发明。应注意虽然本发明的许多轴承可用圆柱形料坯制造，但并非其中任何一种都必须这样制造。实际上轴承可用无数的方法制造，其中一些在下文中讨论。

首先参看图1，图中结构显示轴颈轴承总成的一部分，上面有槽道及槽隙形成，构成一个壳体10和若干在圆周上布置的轴承瓦块12，各瓦块12有一个支承结构支持，支承结构包括壳体，横梁14及支柱部16。由槽道及槽隙围成的轴承，在瓦块周圆中线（图3，直线13a）两侧不对称。因此，图示轴承为单向径向轴承，即用于径向支持旋转轴，仅作一个方向的旋转。在图示的实施方案中，轴承支承轴5，仅作箭头所指的逆时针方向旋转。反之，假如轴承在瓦块中线两侧对称，便可支持轴5作顺逆时针旋转，即轴承为双向型。

每一轴承瓦块12有前缘15及后缘17。前缘的定义，是当轴持续旋转时，轴的圆周上一点首先接近的边缘。与之相似，后缘的定义是当轴持轴旋转时，轴的圆周上的同一点后接近的边缘。当轴5沿正确方向旋转时，是在流体膜上行进，从轴承瓦块前缘通过，然后离开后缘。最佳化性能之所以取得，是支柱部16支持轴承瓦块12，因此，任何载荷都作用 在瓦块12圆周中线13a和后缘17之间的一个点16a（图3）上，这点最好比较靠近中线13a。横梁14也应围绕点14a旋转，点14a在前缘和后缘之间斜置，使横梁14偏折，后缘17向内偏折。当然偏折程度决定于横梁的形状，在轴承上形成的切缝或槽隙的长度，以及其他因素。

虽然具体提述的是轴颈轴承或推力轴承，以便于了解发明，但是不论设计的轴承具体形式如何，轴承设计的某些理论同样可通用。例如，两类型的轴承运转，原理都是形成一个流体动压楔形。此外，轴颈轴承和推力轴承的主轴线，都是制造轴承的圆柱形件料坯的中线。瓦块圆周中线是径向延伸线，通过瓦块几何中点及轴承的主轴线。因此，假如推力轴承或轴颈轴承在这中线两侧对称，即在主轴线两侧对称，则轴承为双向轴承。

推力轴承和轴颈轴承或径向轴承之间有很大差异。最明显的差异当然是轴的受支承的部分，以及轴承瓦块支承的相应定向和/或姿态。例如，轴颈轴承支持轴的圆周部分，而推力轴承支持的是轴的轴肩或轴向端部分。其他的差异随这基本差异而产生。例如，在径向轴承或轴颈轴承中，在载荷的方向上瓦块承受或支持载荷;然而在推力轴承中，一般全部瓦块分担载荷。并且，由于轴和轴承直径的差别，轴颈轴承一般有内在的楔形;相反，推力轴承则没有内在的楔形。此外，虽然轴颈轴承或径向轴承控制旋转稳定性和载荷;而推力轴承典型的仅承受载荷。还应理解轴颈轴承的设计，尤其流体动压轴颈轴承的设计，比推力轴承的设计复杂很多。部分原因是因为需要限制轴颈轴承的径向包络空间而带来的限制。为求容许这种差异，推力轴承的构形必然与轴颈轴承有所不同。即使如此，而从本文揭示可见，本文讨论许多原理，都既可用于推力轴承，而又可应用于轴颈轴承。

参看图2及3，可见瓦块12设有弧面13，基本和瓦块（通过流体膜）支承的轴的外径的弧形一致，每一瓦块由轴向及径向伸展的边缘限定。 轴向伸展的边缘包括前缘及后缘。在图3中显示横梁静止状态（实线）与偏折状态（虚线）。支承结构的基本结构如图1所示，利用通过壁的小槽隙或切缝形成。这种槽隙或径向切缝典型宽度在0.002至0.125英寸之间。使偏折度变化的方法之一，是改变切缝的长度。长切缝提供长力臂，产生较大偏折。短切缝产生挠度低，承载能力高的横梁。选定切缝或槽隙长度时，必须注意避免共振。

横梁14端部的位置如图所示时，绕点16a向下的偏折，使瓦块12的后缘17向内移动，前缘15向外移动，瓦块12便略平伸，如图9虚线所示。由于这样偏折，瓦块表面13和轴5外表面间的流体流过的间隙为楔形，产生常见的流动动压支承作用。最好是，后缘和轴间的间距，相对于前缘与轴的间距的比例，在1∶2至1∶5之间。也就是前缘和轴的间距，应比后缘和轴的间距大二至五倍。为在任何具体应用中取得理想的间距或楔形比例，必须选定适当偏折变数，包括一体的元件的数量，尺寸，位置，形状和材料特性等。计算机辅助有限元分折法，经证明为取得这些变数最佳化的最有效手段。计算机辅助分折特别有用于上述可作六个方向活动（六个自由度）的轴承类型。

参看图4及5，显示具有本发明特点的轴承的第二个说明举例，轴承中形成槽隙或切缝和槽道，构成一个轴承壳体30，有轴承瓦块32用一个支承结构固定在壳体上，支承结构有一根梁，包括两个梁部分34a，34b，基本成一条线伸出瓦块以外。并且，可在瓦块下底切，从而仅在瓦块支持表面34ps由梁支持瓦块。参看图5，可见梁34，34a有方便的支柱端36，36a，起梁的悬臂支撑的作用。

从图4可见，图5中的透视仅显示瓦块32的一个部分。完全的瓦块如图5A及5B所示，图示图4中轴承可进行的修改。从图中可了解，瓦块支承表面34ps的位置距后缘37较近而距前缘35较远。通过这种结构，梁如图7所示，在梁中部发生扭转，造成图示的扭转偏折。又因通过轴承 壳壁的小切缝及槽隙，产生主要挠度。这种切缝使轴承瓦块有六个自由度（即瓦块可在+X，-X，+Y，-Y，+Z，-Z方向上平移，并绕X，Y及Z轴线旋转），并且设计可使流体动压楔形的形成最佳化。假如在切缝或槽隙切透形成梁部34a及34b前停止切削，瓦块32便由连贯的圆柱形膜板34m支持，如图5A所示。膜板起支持瓦块32的流体阻尼器的作用。切缝的终点在图4的终点A及B点处。膜板挠性结合流体润滑剂，提供改变阻尼作用的手段，并使瓦块与壳体隔离，阻尼有减振器的形式，显现高阻尼特性。图4-7显示的轴承与图1-3所显示轴承相似，不在瓦块中线两侧对称，因此是单向轴承。因此，轴承有一个前缘35向外偏折，一个后缘向内偏折，形成一个楔形。楔形比（即后缘与轴间距对前缘与轴间距的比）也应在1∶2至1∶5之间。此外，载荷作用中心的位置，也应在瓦块表面圆周中点和后缘之间，而最好较靠近瓦块表面的圆周中点，载荷作用中心的位置主要取决于横梁34的瓦块支持部34ps相对于瓦块的位置。

如图5B所示，可仅将切缝或槽隙从点A及B向下延伸，用比图5所示较简单的方法形成梁。

参看图8，显示有本发明特点的轴承第三说明举例。这举例中设内槽隙或切缝，形成梁支承结构上的梁。具体讲，在轴承上形成槽道和槽隙或切缝，限定一个瓦块40，由梁42及44得到壳体的支承。瓦块用支柱40a及40b与梁连接。梁用支柱46及48与壳体连接。轴承也有窄切缝或槽隙穿过轴承外壁。瓦块表面下面的切缝或槽隙60增加挠性，瓦块在载荷下变形，形成一个引导润滑剂进入的翼面。因此，由于梁用两点支撑支持，瓦块有近似弹簧的膜板作用。

图10A示瓦块40在载荷下的偏折形状。如图中夸张所示，瓦块的形状和支承为：在载荷下偏折成翼面形状。翼面对性能改进效果很出意料。从图中明显可见，瓦块可沿X，Y及Z方向移动，并绕X，Y，Z轴线旋转，就是有六个自由度。这结构也可使流体动压楔形最佳化形成。

参看图9，显示瓦块表面50的未来的局部偏折，瓦块在载荷下伸平。这种偏折和图3及10中的支承结构偏折互相结合，但幅度较小。最终效果为达到如图3及10所示的形状，但表面的曲线仅有极少量伸平。

图31及31A显示本发明轴颈轴承的另一举例。图31及31A示的轴承结构与以前所述的轴颈轴承结构不同，因为这轴承是双向型，就是轴承可支持作图31中的顺、逆时针方向的旋转。轴承之所以为双向型，是因为瓦块在其中线两侧对称，中线的定义为通过轴承主轴线（606）和瓦块几何中点在径向上伸展的线。与前述的轴颈轴承相似，在图31及31A中的轴承上，形成若干径向的和圆周上的窄槽隙，形成若干在圆周上间隔的轴承瓦块632。

每一轴承瓦块632的支承结构，与图8示的轴颈轴承的支承结构近似。具体而言，每一轴承瓦块632用两个瓦块支承表面632ps处的梁支承结构支持。在每一瓦块支承表面632ps上与轴承瓦块连接的梁网络都相同，产生轴承的对称结构，从而使轴承为双向型。为使叙述简化，仅叙述在一个瓦块支承表面上支持轴承的梁网络，因为其他瓦块支承表面，都用相同的方式支持。因此，如图31所示，一个大致径向伸展的第一梁640，在瓦块支承表面632ps处，与轴承瓦块632连接。一个大致在圆周上伸展的第二梁642，和梁640的径向最外端连接。一个大致径向的第三梁644，从梁642径向内伸。一个大致在圆周上的第四梁646，从梁644的径向最内部分伸出。一个大致径向的第五梁648，从梁646径向外伸，达到支承结构的壳体部。简而言之，每一图31所示的轴承瓦块632及轴承，用十个梁和轴承壳体支承。并且，如下文所述，在支承结构壳体部上，形成在圆周上间距设置的径向槽道，或在圆周上连贯的槽道，便可使支承结构壳体部分设计，起若干梁或膜板的作用。应注意与图8的轴承相似，在瓦块表面下面的切缝或槽隙增大挠性，因而在载荷下瓦块改变形状，形成引入润滑剂的翼面。由于梁用两点支撑，瓦块便 起似弹簧的膜板作用。

图31A为图31的径向剖面，显示第三梁644，轴承瓦块632及壳体。

图32，32A及32B示本发明另一轴颈轴承结构。这轴承结构与前面叙述的轴承结构不同，因为轴承瓦块和支承结构，用在圆柱形料坯上形成的较大的槽道及开口形成。一般这类结构用料坯铣成形，而不如前面实施方案所述，采用电火花加工或某些其作类似技术，形成小槽道。图32所示轴承结构的一个优点，在于用在要求使用极小的轴承的场合中，在制造图32，32A及32B类型轴承时要求形成按精确比例放大的切缝和开口，比制造图1，4及8中结构要求的按比例缩小的切缝和开口为容易。并且，较大的槽道或开口，一般易于模制或挤压成形。用较大切缝制造的轴承，还可用于需要有刚性轴承瓦块支承结构的极大轴承的场合中。

图32示的轴承瓦块在瓦块中线706A的两侧对称。因此轴承为双向型。并且，如图32B透视图最清晰示出，轴承的剖面连贯而无暗孔。因此易于挤出成型并易于模制。当然可将支承结构改变，使剖面不连贯，例如设置径向伸展的圆周槽，或不对称放置的径向伸展开口，将支承结构改变，从而改变工作性能。轴承的主轴线是706。

如图32所示，轴承有若干在圆周上间隔布置的轴承瓦块732。每一轴承瓦块732用一个支承结构支持，支承结构有一对大致径向的梁740，在瓦块支持表面上与轴承瓦块732连接。有一个大致在圆周上伸展的第二梁742，支持每一梁740。梁742以悬臂形式与壳体或支柱744连接。在这这轴承中，可将梁740作为主支承结构;梁742作第二支承结构;梁744可视图第三支承结构。

图32中的第二梁742，通过在支承结构壳体中形成若干轴向伸展的圆周槽道750构成。为保持双向轴承的对称，这些槽道在圆周上围绕瓦块中线706A间隔布置，其形式与轴承瓦块732在圆周上间隔相同。当然在任何前述的轴承结构中，可设置有相似在圆周上间隔的径向槽道。例 如，从上文可见，这种槽道可在图31及31A所示的轴承结构的周围形成，形成又一梁支撑。

图32A为图32显示的轴承一部分的径向剖视。在这剖视中，可看到轴承瓦块732及第一梁740。

图32B为图32中轴承的透视图。应能看到轴承的各周缘，圆周，及圆柱形部分，用稍为片段的方式展示，以强调弧形，但事定上这些弧面是连贯的弧形。

图33示本发明的一个轴颈轴承结构。与图32中的轴承相似，图33中的轴承由按比例增大的槽道与钻孔形成。具体而言，有若干等距间隔的径向伸展的圆周槽道，限定若干在圆周上间隔的轴承瓦块832。轴承瓦块832由两条轴向伸展的圆周槽限定，圆周槽从圆柱形料坯的平表面对称延伸，图33B及33C表示最清晰，图中的槽道用标图号834及835标示。轴承支承结构用上述的结构特点，和若干在圆周上间隔的对称布置的浅孔838，以及若干在圆周上间隔的对称布置的深孔837围绕形成。由于有“暗”孔837，838，图33中的轴承结构不能用简单的剖分式模具挤出或模制，即不易模制成型。

图33A所示最清晰，深孔837与轴向槽道836交叉，形成各轴承瓦块的支承结构。支承结构又由在圆柱料坯外周上延伸的圆周槽839所限定。

参阅图33-33C，可理解为设置有上面讨论的结构件，为轴承瓦块832提供一个支承结构，包括直接支持瓦块的梁840，即主支承结构。两连续梁882，即第二支承结构及第三支承结构，其中有若干由孔837及838部分限定的梁，将梁840与连续梁882连接。

由于图33-33C显示的轴承的支承结构，在从主轴线806上伸出的瓦块中线806A的两侧不对称，故轴承为单向型。此外，这轴承与图32中的轴承相似，特别实用于要求用极小轴承的场合，因为限定这种轴承及其 支承结构的按比例增大的槽道及孔，比较容易制造。

图34及34A-34D示本发明的另一轴颈轴承结构。图34中的轴承结构与图33中的结构相似，因为轴承瓦块及其支承结构，由图示的按比例增大的槽道及孔形成。轴承瓦块392的支承结构与轴承瓦块832的支承结构相似。具体而言，虽然每一轴承瓦块932的支承结构相同，但支承结构并不与每一轴承瓦块对称。因此图34示的轴承为单向型。此外，由于支承结构有“暗”孔，故轴承不能简单的剖分式模具挤出或模制成形。

如图示，轴承支承结构有一个第一支承结构，其中有两梁形件940，与轴承瓦块932相连，由对称放置的开口942部分限定。有一条在轴承外周上形成的浅圆周槽，限定有两个连续梁形元件982的第三支承结构，包括一对连续的梁形件982。一个有一个梁和将梁940与连续梁982连接的膜板网络960的第二支承结构，因放置若干对称布置的大孔944，以及对称布置的小孔946，和不对称布置的小孔948而形成。由于设置不对称布置的孔948，支承结构有较大的挠性，从而可沿孔的方向偏压。

图15-18显示本发明的一体流体动压推力轴承。从前文已看到，本发明的推力轴承，具有本发明轴颈轴承的某些特点。例如，本发明的推力轴承与轴颈轴承相似，有制造轴承的料坯中线确定的主轴线。并且轴承瓦块有圆周中线，从主轴线径向伸出，通过瓦块的几何中点。当推力轴承在圆周中线的两侧对称时，即为双向轴承;当轴承不在圆周中线两侧对称时，则为单向轴承。但是由于其功能不同的性质;推力轴承有稍不同的构形。例如，图15、18所示的推力轴承有若干构形基本相同的轴承瓦块132。图18示轴承瓦块132的圆周分切线CDL及半径分切线RDL。轴承瓦块132的表面在与所支承的轴的轴线和轴承的主轴线基本横切的平面中。当然，当瓦块表面在载荷下偏折时，或要求将轴承略偏斜，与安装状态或静止状态的轴接触时，可使轴承瓦块表面相对主轴线或被支承的轴的轴线稍为不平和稍为扭曲。

在本发明推力轴承设计中特别重要的一个考虑之处，是防止流体泄漏。这目的之所以能达到，在很大程度上因为支承结构的设计，使轴承瓦块的内缘，在载荷下向下偏移（如从图16所见），而外缘则向上偏移。本文叙述的全部推力轴承都是这样设计。例如，在图16的轴承中，梁134在瓦块支承表面134ps上与瓦块132连接，连接处离轴承瓦块的外缘较近而离内缘较远。因此，瓦块支承表面134ps的位置，在图18所示的半径分切线RDL的径向外侧。因此，轴承设计为：在载荷下，轴承瓦块的内缘向下偏移。运转时，轴承瓦块内缘的向下偏折，相当于与被支持的轴偏离，轴承瓦块外缘向上偏移时，相当于向轴靠近。轴承瓦块偏移的方向可很大抑制流体损失，相反，离心力在流体上作用造成流失。

如轴承瓦块的支承方法，是使轴承瓦块在载荷下变形形成润滑剂贮存穴，便可进一步减少动压流体的损失。这种支承的实现，一般是轴承瓦块由若干径向的，或在圆周上间隔布置的梁支持，梁间的区域无直接支持，从而瓦块的这些无支持的中间区域倾向于向外变形，形成流体贮存穴。下文讨论的图29，显示有要求的径向间隔的梁的轴承举例。当梁的间距更大时，贮存穴变大。与此相似，设置有轴向或圆周上的间隔的梁所支承区域，以及梁间的无支承区域，便可在轴颈轴承中形成槽道。

图15及16显示的最清晰，每一轴承瓦块有倒角边缘或坡口边缘132b围绕全部周边。倒角的目的减少润滑剂进出时的损失。

每一轴承瓦块132用第一支承支持，第一支承部在图示的实施方案中，有一个梁状支承件134，在轴承瓦块支承表面134ps上支持瓦块。每一梁134又用诸如一个梁支持的梁或膜板136，作第二支承部支持。梁或膜板136又用第三支承件支持，第三支承件诸如一对梁形支杆138a138b。

在梁或膜板136中设孔或开口142，便使连续的膜板136变为一个梁组136。当然，假如膜板136中不设孔或开口142，膜板便起连续膜板的作用。否则也可将内梁状支杆138a用短支柱状梁取代，乃至取消，形成第三支承件，将第二支承件作悬壁式支持。最后，由于孔及开口在主轴线两侧对称布置，轴承在主轴线两侧对称，故为双向型。

如图15，17及18所示，将连续膜板分割成为分别的梁的孔或开口142为圆形。使用圆开口有利于轴承原型的制造，因为在轴承材料中钻圆孔较方便。所有本文叙述的轴承也都如此。这种圆孔设置，又便于将孔从梁或膜板件136中穿过，达到轴承瓦块132的下部，形成梁状件134。这便是何以在图15中，瓦块支承表面134ps，及梁134的侧壁有一个弧形。

虽然梁件的形状可以按制造上的便利而定，但形状也影响各个轴承的性能。因此，虽然本文叙述的轴承，包括图15-18中的推力轴承，其具体形状主要为促使原型制造方便，但也发现在特定场合中产生优良效果。形状任何变化，例如改变支持轴承瓦块的梁的弯曲或扭曲特点，当然会影响轴承的性能特征。因此，当然需要考虑梁，瓦块及膜板的其他形状，但同时也必须考虑制造方便，和梁，瓦块或模板形状对轴承性能的影响。

推力轴承其他形状的举例见图21-30及38-39。这些轴承和图15-18中轴承结构的区别，主要在于第一支承部，第二支承部及第三支承部的结构不同。

轴承其他形状之一如图21-24所示。轴承俯视图如图21;剖视图如图22;仰视图如图23;透视图如图24。图21-24中的轴承，除可见到的两点外，都与图15-18的轴承相似。首先，图21-24的轴承有倾斜支承梁134A，而非图15所示的直立支梁。其次，轴承中增加孔144，穿过支承梁136，形成穿过倾斜梁134的圆柱形孔，从而在支承梁上形成椭圆 开口12。椭圆12将梁分割成两个复杂的连接件，其形状参看图24中透视图便可理解。设开口144，从而将斜梁134A分隔成为复杂的连接件，和图15-18示的轴承比较，可很大提高图21-24中轴承结构的挠性。因此，图21-24中的轴承的瓦块132，随着小于图15-18所示的轴承瓦块132上的载荷反应，形成一个流体动压楔形。因此图21-24中示的轴承较适宜支持轻载荷，图15-18所示的轴承较适宜支持重载荷。并且，设置诸如梁134A的支承梁，无论有无将梁分割成复杂连接件的孔，都能提高瓦块垂直方向的挠性，因为垂直加载形成力矩，倾向于将梁向轴承的中心或内径偏折，从而排除润滑流体的离心泄漏。

图23A示图21-24中类型的轴承，在其膜板或支承梁136中增加孔146，甚至可更加提高梁或膜板136的挠性。如图23A所示，形成孔146，在每一轴承分段中不对称。因这些孔的设置不对称，使轴承的瓦块在一个方向上偏折比另一方向容易。也就是在支承结构中设的不对称孔，将轴承瓦块向一个方向偏压。当然，这种不对称设放的孔，可在本发明的任何要求将轴承瓦块向一个方向偏压的轴承结构中设置。甚至可要求提供不对称的开口或孔，仅为了将选定的其中一个轴承瓦块偏压。

图25为本发明另一轴承的剖视。在这结构中，轴承瓦块132用瓦块支柱134S支持，支柱又用梁的水平部分134H支持，水平部再用相反方向倾斜的梁部134I支持。结构的其作方面与前面叙述的轴承相似。由于有这结构，轴承在一个方向上有很大的挠性，而在反方向上有极大的刚性。

图26显示一种相似的结构，图26的轴承和图25中的轴承之间的区别，在于图26所示轴承用梁的垂直部分134V，而不用梁的相反方向倾斜的梁部134I。两轴承的一切其他方面相似。图26中的轴承没有斜置的梁时，倾向于使轴承在垂直方向上有较大的刚性。

图27-28说明本发明的轴承结构的另一实施方案。

如图显示，这轴承有若干轴承瓦块321-326（图28虚线所示）。每 一轴承瓦块321-326用轴承支承结构的一个瓦块支承表面342支持。轴承支承结构中有一个第一支承部，其中有一对用第二支承部分支持的套装锥台，第二支承部是有裂口的周边膜板360，膜板360用有一对周边梁380、382的第三支承部支持。周边梁380及382与前面叙述的结构相似。膜板360与前面叙述的结构的膜板不同，因为膜板360被形成套装锥台的轴承支承结构的底部所形成的槽道，沿径向地分裂。内锥台与外锥台的锥形相同，从而锥台的中线在瓦块支承表面342上方的一点350上相遇，其剖面近似倒V形。由于锥台中线在瓦块表面上方的点350上相交，故第一支承结构在瓦块表面上方的一个点上，支承轴承瓦块旋转。这可保证正确偏折。

支持轴承瓦块的梁346及344，可以同角度相向倾斜，或以不同角度相同倾斜，或一个倾斜而另一不倾斜，或以相同角度向同方向倾斜。当然第一支承结构中梁的倾斜角度的变化，对轴承的偏移特点有影响。

在轴承支承结构中对称设置的若干孔或开口420，将套装的锥台或倒V形结构，分割为若干支承梁344，346，并将套装的锥台顶点分隔，限定瓦块支承表面342。因此，举例而言，轴承瓦块321用一对复杂的支承梁344及346，在瓦块支承表面324上支持，梁344及346相同倾斜，有一个由通过套装锥台部分的圆柱形开口限定的复杂几何形状。图27所示最清晰，梁344及346的中线，在瓦块表面上方的一个点350上相交，以保证旋转时的正确支撑。各个梁344及346用周边膜板360支持，膜板360用形成锥台的槽道分裂。膜板用周边梁380，382支持。当然如上面讨论，可将周边梁380，382及周边膜板360在圆周上分裂，形成梁的分别支承件。

轴承支承结构可有无数的改型。例如，可以通过改变梁的角度，改变形成支杆的孔或开口的位置，改变任何梁或膜板的长度，或改变任何梁或膜板的宽度或厚度，从而改变支承结构的偏折。为说明若干可行的 方法，图27及28图显示每一轴承瓦块321-326的不同支承结构。应理解为了说明本发明，各支承结构仅显示一个轴承。正常使用时，各轴承瓦块321-326虽不必须有相同的支承结构，而都有相似的支承结构，以保证均匀的性能。

轴承瓦块322与轴承瓦块321的不同之处，在于设有孔或开口422，从梁346中通过，将梁346分割为若干梁或副梁346（a）及346（b）。假使，例如开口422，开口的直径及位置使梁完全分隔，便将梁分成分别的梁。反之，假如开口仅将梁部分分隔（如开口423），便将梁分为副梁。如图27所示，开口422形成梁346边侧上的椭圆开口，如从图27所见，则可见径向外侧的梁344。由于有这种结构，瓦块322用三个倾斜的连接件或梁344，346（A）及346（B）支持。

轴承瓦块323用四个倾斜或连接件344（a），344（b），346（a），346（b）支持。这结构的取得，是通过设置通过梁344及梁346的孔或开口423，将瓦块支承表面342分隔为两个部分。

应注意到关于全部上面讨论的改型，开口尺寸的选择，应以将梁344及346分隔成独立梁的程度为基础。在某些情况下，可能需要将梁完全分为分离的部分，于是应使用较大的开口。在另一些情况下，例如关于轴承瓦块323支承件的所示，需要沿梁壁在某些点上将梁分割。还应注意到虽然图中仅显示在轴承瓦块支承结构中设一个开口，将梁344及346分隔。但也可能设与图28所示的开口422-426相似的两个或多个开口，将梁344，346分割成为三个以上的梁或副梁。始终一致的是：决定采用什么支承件的类型时，应以要求的工作性能为转移。一般而言，将梁分割成为分别的梁或副梁，使支承结构挠性较大。使支承结构在一个方向上更具挠性，例如轴承瓦块322，342及326的支承结构，便可将轴承瓦块向一个予定方向偏压。

轴承瓦块324的支承结构与轴承瓦块322的相似，不同之处为开口 424从外支承梁3441中通过，而不通过内支承梁346。于是轴承瓦块324与轴承瓦块322相同，用三个倾斜支杆支持。

轴承瓦块325的支承结构与轴承瓦块321的相似，不同之处为设开口425，以不对称姿态从外周边梁380及周边膜板360中通过。于是轴承瓦块325被向予定方向偏压，就是向设置开口425造成最大挠性的方向偏压。

轴承瓦块326的支承结构与轴承瓦块322的相似，不同之外以不对称的方式，设置将梁346分割的开口426，从而将一个轴承瓦块326向挠性较大的方向偏压，就是向较小而挠性较大的梁的方向偏压。

当然，为取得要求的工作性能，图27，28所示的支承结构的任何组合都可使用。

图29-30显示本发明轴承的另一实施方案。如图示，轴承有若干轴承瓦块521-526（位置如图30中虚线所示）。每一轴承瓦块521-526用一个轴承瓦块支承结构支持，并与支承结构为一整体。一般而言，轴承瓦块支承结构至少有一个第一支承结构，其中有一个内圆周支承梁546和一个外圆周支承梁544，又有一个第二支承部，其中有一个内周边膜板362，并有一个第三支承部，其中有一个外周边膜板364，和一个内周支梁382及外周支梁380。图29显示最清晰，圆周支梁544，546，用从轴承底部向轴向轴承瓦块伸展的深的圆周槽部分地限定。支承梁又用若干在轴承瓦块支承结构中对称放置的孔或开口620限定，使梁544，546与相邻的梁分离。因此，举例而言，轴承瓦块521用一对梁544及546支持，这些梁有大致弧形的侧壁。前面已经提述，梁支承结构还有膜板364，362及周边梁380，382。

轴承支承结构可作数次的修改。为说明这些可行的方法，图29及30图示每一轴承瓦块521-526的一种不同支承结构。与前面叙述图27-28中的实施方案相似，为了解说本发明，这些不同的支承结构用单个的轴 承说明。正常使用时，每一轴承瓦块521-526有一个相似，而不必相同的支承结构，以保证均匀的性能。

轴承瓦块522的支承结构与轴承瓦块521不同，因为设有孔或开口622，从内圆周梁546中通过，将梁546分为若干梁546a及546b。因为有这种结构，瓦块522由三个垂直的梁或连接件544，546a及546b支持。

轴承瓦块523由四个垂直的梁或连接件544a，544b，546a，546b支持。这结构通过设置一个孔或开口623，从梁544及梁546中通过而取得。这种改型的梁较薄，当然比轴承瓦块522及521的支承结构有较大的挠性。

轴承瓦块524用五个相对薄的垂直梁或连接件支持。这结构通过设一个孔或开口，将内梁546分为两个梁，设两个孔624将外梁544分为三个梁而实现。

轴承瓦块525的支承结构与轴承瓦块522的相似，不同之处为增加开口635，将外梁544分为两个不对称梁。由于外梁544的不对称分割，轴承瓦块便被向有较大挠性的方向上偏压。

轴承瓦块526的支承结构与轴承瓦块522的相似，不同之处为内梁546不分裂而外梁544分裂。并且开口626比开口622稍大，使内梁546的外周上有一条槽道形成，从而使内梁546有稍大的挠性。

当然，为取得要求的性能，圈29，30所示的支承结构的任何组合都可使用。

图29A，29B，30A及30B详示一个推力轴承，其支承结构的每一轴承瓦块521A，与在图29及30中用于支持轴承瓦块521的支承结构非常相似。然而轴承的结构不同，因为梁544A及546A在圆周上，比图29及30中的同等梁较窄，在垂直方向上也较短。当然较短的梁比较长的梁刚性大，但较窄的梁比较宽的梁刚性小。此外，梁544A在径向上比梁546A窄;然而图29及30的轴承中，梁544与546有相同的宽度。因为在圆周上限定梁 544A及546A宽度的大开口620，其安排使梁544A在圆周方向上有比梁546A大很多的宽度，因此可补偿径向厚度的差异。最后，应注意到开口620，比图29及30轴承结构中的相应开口620大很多。当然较大的开口可增大该开口限定的支承结构的柔性。

图35-37图示本发明的推力径向组合流体动压轴承。图35中的轴承与图34中的轴承十分相似，相似的结构用相似的号码标志。与此相似，从图37中的剖视可见，图36-37的轴承和图4与14D所示的向心轴承略相似，不同处为内有梁和/或腹板1034，1036及1038的轴承瓦块1032及轴承瓦块支承结构，由比例较大的槽隙及槽道限定。但是推力径向轴承和纯径向轴承的差别，在于轴承瓦块表面1032ps与主轴线1006倾斜。由于有倾斜瓦块表面，图35-37中的轴承，支承在主轴线1006方向和轴线1006的径向上作用的载荷。

为用瓦块倾斜支持面1032ps支持，轴上必须安装转轮，其倾斜表面与瓦块支承面的角度互补。轴承承受的轴向载荷部分，及轴承承受的径向载荷部分，决定于瓦块表面1032ps的角度。假如瓦块相对于主轴线1006的倾斜角度为α，加在轴承上的轴向载荷可用下列公式计算：

轴向载荷＝总轴向载荷（Sin    α）。

与此相似，加在轴承上的径向载荷可用下式计算：

径向载荷＝总径向载荷（Cos    α）。

图35所示的轴承的支承结构与图34所示轴承支承结构相似。

图36及37中的轴承支承结构，其中有间隔的轴承瓦块1032的一个第一支承结构，有一个梁1034支持轴承瓦块1032，一个第三支承结构有一对圆周梁1038，可有连续的形式。第二支承结构中有膜板1036或梁1036的一个网络，将梁1034与梁1038连接。图36所示为最清晰，若干轴承瓦块1032中每一个的支承结构都不对称。因此图36及37所示的轴承为单向型。

一般而言，上文就本范围所叙述任一一般轴承结构，在设计图36及37所示类型的径向推力组合轴承时均可应用。当然，为了取得径向推力组合轴承特性，轴承瓦块表面必须与主轴线有0至90度的倾斜。并且，为需承受径向及轴向载荷，必然影响瓦块支承结构的设计。

本发明的一个重要方面，是揭示轴承的可作机加工的形状。也就是轴承的形状，可用现有的标准切削技术，将一段厚壁管或类似圆柱形轴颈切削加工制造。这种轴承的特点，在于用一段厚壁管或圆柱形或近圆柱形的轴颈，加设钻孔，槽隙及槽道形成。这种轴承的的优点是其原型易于制造，该原型在试验后易于修改。当然，在轴承大批生产时，举例而言，可采用模制或铸造技术，不同的制造条件可决定不同的形状。必须认识是形状的变化可影响轴承的性能。

在制造上考虑的另一点是易于模制。当然，本发明的多数轴承结构，可用某些模制技术模制。但是用简单的剖分式模具，仅能对某些形状作注射成型，就是模具不充许有靠模。本发明轴承的另一优点，是轴承可用易于模制的形状构成，易模制形状的定义是有可用简单的剖分式模具注射成型的形状。易模制的形状的一般特点，是在模制时没有要求使用靠模的“暗”凹穴。例如，关于径向轴承，易模制形状包括在内外直径中不含有径向伸展的槽道，和连续的轴向剖面。图32，32A及32B所示轴承，是易模制径向或轴颈轴承的一侧。

与此相似，易模制的推力轴承的特点，是模制时仅有一条合缝，因此，例如从上方或下方观察时，全部表面可见。

图38A-38C示一种易模制推力轴承。轴承有若干在圆周上间距布置的轴承瓦块132m，和支持每一轴承瓦块132m的支承结构。支承结构有一个第一支承部，其中有圆周梁134mb及134ma，有一个第二支承部，其中有径向伸展的梁136m，并有一个第三支承部，其中有一对支柱状的梁138m。应注意在图38A-38C中支承结构的尺寸略有失真，以求清晰示意。 例如，如图38c所示，圆周梁134ma及134mb极厚。这种梁结构使轴承瓦块132m的支承有极大的刚性，而在实际中，这种刚性支承或许既不必要又不合理。

举例的具体模制梁结构可作变化。例如，有间距的圆周梁段134ma或134mb的一个或两个，可作连续的圆周梁部分形成。此外，第二支承部中，可在各轴承瓦块132m间，有若干径向伸展的梁。而且，可将第一支承结构修改，使之有三个以上的圆周梁段，和每一对相邻的轴承瓦块连接，并且/或者可使用有不同径向宽度的圆周梁段。并且支柱状的梁部138m可沿梁的圆周梁段。并且支柱状的梁部138m可沿梁136m径向伸展的边缘设放，而不沿在圆周上伸展的端部放置。最后，可和本发明的任何轴承相似，还可将支承结构中的任何元件的长度或厚度改变，使结构变化，以改变支承结构的偏移特点。

为说明若干可使用的支承结构的构造，图38D显示每一轴承瓦块321m-326m的一个不同的支承结构。具体而言，图38D为一仰视图，其修改如本文所述。应理解到为对本发明作说明，这些不同的支承结构仅显示一个轴承。正常使用时，各轴承瓦块321m-326m虽不必有相同的，却有相似的支承结构，以保证均匀性能。

轴承瓦块321m的支承件与轴承瓦块132m的不同，在于有一个椭圆形突出部120m从轴承瓦块表面的背部伸出，形成轴承瓦块321m外周缘的刚性支撑。由于有这结构，轴承瓦块321m在外周端有极度的刚性。

轴承瓦块322m的支承件与321m的相似，不同之处为不是有一个大突出部，而有两个较小的突出部，在轴承瓦块的外周缘附近，从轴承的底部伸出。与突出部120m相似，这两突出部122m为轴承瓦块322m的外周缘提供刚性。然而这结构使轴承突出部分之间的无支撑区域可以偏折。

轴承瓦块323m用修改支承结构支持，其中有在第一支承部中的连续圆周梁134ma。与此相似，轴承瓦块324m有一个连续的内圆周梁134mb。 设置这种连续梁可提高轴承支承结构的刚性。

在内梁134mb中设大开口142，在外梁134ma中设小开口144将轴承瓦块325的支承结构修改。设置这些开口使梁的挠性提高。当然，大开口142比小开口144使梁的挠性有比较大的提高。支承结构的改变，包括使用不同尺寸的开口或不同数目的开口，将轴承瓦块325m向予定方向偏压。

轴承瓦块326m用修改过的结构支持，其主支承部中有一个膜板134m而不用一对梁。在作说明的举例中，膜板之一设一个开口146，将轴承瓦块326m向予定方向偏压。当然，设置开口146m并非必须，需要时也可设若干开口。

从图中明显可见，模制的轴承中没有暗穴，有暗穴则要求使用复杂模具和/或有活动靠模的模具。具体而言，由于轴承结构的每一表面，可直接在图38A的俯视或图38B的仰视中看见，因此轴承可用一个两部分的剖分式模具方便制造。具体而言，第一模具部分确定仅可从图38A的俯视中直接看见的表面。第二模具部分确定仅可从图38B的仰视中直接看到的表面。在图38A和38B中都可看见边缘的表面，可用任一个或全部两个模具部分模制。在图示的轴承中，易模制性之取得，是因为第二及第三支承部在圆周上的轴承瓦块之间的空间中放置。图38D所示的修改，不会改变轴承的易模制性。

图38A-38D所示的模制推力轴承的较复杂的改型也可采用。尤其轴承结构的任何前面讨论的修改形式，凡可适用于模制工艺的都可采用。例如，可将第一支承梁改为连续梁。于是提出一种易模制轴承而不一定限制于简单的轴承结构。较复杂的轴承结构的一例，如图39A-39C所显示。

如图39A-C所显示，轴承有若干在圆周上间隔放置的轴承瓦块232m，用一个轴承瓦块支承结构支持。支承结构的第二及第三支承部，与图38 轴承支承结构的相应部分相似。但是图39的轴承与图38的轴承不同，因为在图39的轴承中，第一支承部中有若干复式的梁234。具体而言，每一轴承瓦块，用一个径向靠外的复式连续圆周梁234ma支持。瓦块又用若干间隔的复式圆周梁234mb支持。连续梁234ma及梁段234mb的复式形状，参看附图39c可最明确了解，图中概示复式梁234的形状。运转时，梁234ma及234mb有梁网络的功能。因此可见可提出无数的复式推力轴承结构，而用一个简单的两部模具，保持轴承的模制能力，即易模制性。当然每一结构提供独特的偏折特性，在轴承设计中，为形成最佳化楔形，这点必须考虑。

在某些气体或空气润滑偏折瓦块轴承中，有时载荷或速度超过空气膜的承载能力。在这种情况下，需要放置液体箱或槽，而将液态润滑剂引入收聚的楔形中。图40，40A，41及41A显示为达到此目的的轴承结构。这些图中特别显示本发明另一重要方面的新颖的自润滑偏折瓦块轴承。轴承主要为本文叙述的类型的偏折瓦块轴承，已经过修改，在各开口中包含有润滑塑料。

轴承中使用的塑料是传统可注塑的多孔塑料，浸入润滑液时可吸收润滑液。有一种这类塑料的商业名称为泊列（POREX）。多孔塑料一般可用各种塑料制造，在塑料材料中，注射空气形成孔眼。具体而言，像吸油绳绝的形式将液体吸入多孔塑料，由塑料将其贮存。

润滑偏折瓦块轴承的制造，是用上文叙述类型的传统轴颈轴承或推力轴承，或径向推力组合偏折瓦块轴承所构成，在偏折组件间的空间周围或内部，铸制或注入传统多孔塑料。由于有这种构造，运转时轴的活动和偏折元件的压缩，将液体从多孔塑料中泄出，吸入收聚楔形的前缘。液体充注的楔形的形成，很大提高轴承的载荷及速度承受能力。液体通过瓦块表面后，从后缘泄出，为多孔塑料再吸收。

本发明的另一重要方面，是有一个复合结构，将标准轴承材料和多 孔塑料结合。因为用双种材料，便可利用两种材料的独特性能。更具体讲，仅用传统多孔塑料，便成为偏折差的瓦块轴承材料，因为塑料中的孔眼实际是一些空穴，不利于形成非常薄的液膜。反之，没有孔眼的传统塑料或金属，不能对润滑剂作任何较大程度的吸收。但是通过按上述方法使用两种材料，便可制成有效自润滑的流体动压轴承。并且，标准轴承材料与吸收润滑剂的多孔塑料的综合使用有协同效果，例如，轴承表面的偏折有助于将润滑液压入前缘。并且，轴承表面的沟槽或贮存润滑剂的变形，有助于容纳液体。

图40及41显示本发明自润滑偏折瓦块轴承的两侧。具体而言，该两图显示与前文叙述相似的轴承，这些轴承经修改，有吸液多孔塑料，填入偏折件间的空间中。在某种程度上轴承起骨架作用，多孔塑料部起润滑剂吸收和泄放的海绵的作用。

具体而言，图40和40A显示有一个承载的轴承结构的自润滑轴承，基本与32及32A所示轴承相同。但是图40所示轴承结构修改，将多孔塑料填塞在轴承之间的开孔中，以及和轴承瓦块732之间的空间连接的支承结构中的开口中。当然，在轴承瓦块下面的空间中也可填充多孔塑料。然而除非多孔塑料和轴承瓦块表面之间有连系，否则设置这种多孔塑料并无好处。

与之相似，图41及41A显示的轴承，结构几乎与图36及37所示径向推力组合轴承相同。然而也将多孔塑料注入支承结构的瓦块端部之间的空间中。按图示注入多孔塑料，也使轴承有连续的内径。但与图40的轴承相似，通过内径的材料的性质有很大变化。

具体而言，与图40的轴承相似，图41的轴承的内径中有楔形，支持轴承瓦块的表面，还有在圆周上间距设置的润滑剂泄放、吸收及贮存部分。运转时，轴的运动及偏折件的压缩，将润滑液泄出多孔塑料，并吸入收聚的楔形的前缘。充液楔形的形成，很大提高轴承的载荷与速度承 受能力。

自润滑偏折瓦块轴承的制造，包括三个总的步骤。首先用标准轴承材料制成底支承或骨架部。其次将多孔塑料注入轴承结构的适当空间中。为制造方便起见，注入轴承的塑料中没有润滑剂。最后将液体润滑剂注入在适当的空间中已注入多孔塑料的轴承中。为在塑料中适当注入液体润滑剂，必须将润滑剂从一侧吸入。直接浸入液体会造成无充液的内部。这是因为不能从一侧孔眼排气所致。图40中的基础轴承结构为径向推力组合轴承，与图36所示相似。但有多孔塑料填充支承结构的空间。设置多孔塑料便制成一个复合轴承，有连续的内径表面。但是在全部表面上的偏折性很大。具体而言，用诸如金属或非多孔塑料等标准轴承材料制造的偏折瓦块，适宜作偏折，形成流体的楔形。然而多孔塑料部适宜压缩，可在轴承瓦块的前缘释放润滑剂，而在轴承瓦块的后缘吸入润滑剂。

如从每一上述的举例可见，可使本发明的轴承中的楔形的比例为1∶2至1∶5，有可变形的轴承表面，该表面的形状可修改，使瓦块有六个自由度，提供缓冲式的阻尼作用。轴承典型有单体的结构。

由于轴承瓦块偏折形成楔形，并且瓦块可作六个自由度的活动，本发明的轴承显现优异的运转性能。具体而言，轴承尺寸及偏折的变数包括在单体轴承中形成的元件的数目，尺寸，形状，位置和材料特点，可按具体情况修整，支承变化幅度大的载荷。在这些变数中，支承件的形状尤其重要。在一个举例中用惯性矩bh³/12（英制单位）（矩形截面的主要分量的剖面系数，Z＝I/C＝bh²/6）的函数公式说明，便可理解支承件形状对支承结构的偏折特性的影响。此外，瓦块可作六个自由度活动，便使轴承可补偿并修正轴的不同轴性。关于这点，已注意到本发明的轴承有自校正的特点，这是因为轴承的刚性，有使之恢复原不偏折状态的倾向。当然轴承的刚性主要是支承结构形状的函数，并在较小的程度上，决定于单体元件中槽道和切缝或槽隙限定的元件的数目，尺寸，位置和 材料性质等等的其他偏折变量。刚性较大的轴承有较大的自校正倾向，但对轴的不同轴性的校正能力较差。

从试验得知，有本发明特点的轴承，甚至与比本发明人在先的专利第4，496，251号揭示的结构比较，显现意料之外的改进性能。在近日的一次试验本发明的轴颈轴承时，使用的径向轴承的一个径向包络空间为0.091英寸（2.31mm）。轴承瓦块向里偏折0.0003英寸（0.0076mm），可提供优异的稳定性和轴承运转。使用本发明人的在先专利第4，496，251号揭示的安排，作相似的位移要求有0.3英寸（7.，6mm）的径向空间。

在传统的流体动压轴颈轴承中，典型需要在轴承瓦块表面和所支承的轴部之间，留有流体膜的一个间隙。这要求有一极端小的公差，成为大批量生产的障碍。

本发明轴承的设计中，可不需这严格的制造公差。具体而言，设置适当的钻孔，槽道和切缝或槽隙，便可能形成几乎有一切理想性能特征的轴承。这种特征之一是轴承瓦块在载荷方向上的刚性及弹性特征，也就是轴颈轴承的径向（径向刚度），和推力轴承的轴向（轴向刚度）上的特征。已知在轴承领域中，轴和轴承间的流体膜可以以弹簧模拟，因为它有可计算的径向或轴向流体膜的刚性或弹性特征。这对可压缩或不可压缩的流体都适用，但尤其适用于气体润滑剂。流体膜的刚性和轴承刚性的作用方向相反，因此，如流体膜的刚性或弹性特征，超过轴承刚性或弹性特征时，轴承便向液体膜刚性的方向偏折（就是轴颈轴承的径向，和推力轴承的轴向），直到流体和轴承的刚性平衡。因此，据发现假如一个轴颈轴承的设计中，轴承的径向刚度小于流体膜的径向刚度，轴和轴承间便不需有精确的间距，因为在轴开始旋转时，流体膜的径向刚度，立刻自动使轴颈轴承适当径向偏折。几乎立刻形成的楔形，使流体保护膜几乎立刻形成，防止损坏楔形形成表面，这种损坏典型发生于流体膜形成时的低速中。

轴承的径向刚度当然基本为支承结构的剖面或弯曲系数的函数，该系数决定于支承结构的形状。瓦块的径向刚度也取决于在轴承中形成的槽隙或切缝的长度。推力轴承也相同，但当然不同的是轴承的轴向刚度起关键作用。因此，本发明可能有高性能而不需流体动压轴承典型要求严的制造公差。

例如，在本发明的设计中，将轴承在轴上安装时有压配合，因此当将轴承压到轴上时，瓦块稍偏折，在静止的安装状态下有一个收敛的楔形。轴承瓦块和轴在后缘上接触。在起动瞬时中，流体膜进入楔形，增高流体压力，使轴和瓦块分离。因此，根据本发明的另一重要方面，在本发明轴承的设计和尺寸中，可使轴在静止时，轴承的后缘和轴的受支承的部分接触。

本发明的推力轴承的设计中，还可以设置一个静态加载的楔形。为设置一个静态加载的楔形，轴承的支承结构的设计为轴承瓦块向轴倾斜，从轴承瓦块的径向内周缘，伸到轴承瓦块的径向外周缘。此外，支承结构的设计为使轴承瓦块向轴倾斜，从径向伸展的前缘达到后缘。这样便形成一接近最佳化楔形的静载荷楔形。此外，瓦块的外周缘向轴倾斜，形成理想的液体贮存特性。还可在支承结构刚性的设计中，使轴开始旋转时，立刻在瓦块和轴之间形成适当的空间。

否则也可在轴承设计中，在轴静止时，使整个轴承瓦块和轴的的被支承的部分接触。本发明的这个方面，在轴承的大批量生产中，并在轴承使用气体作润滑流时特别有用，因为这可容许加工公差有较大的变化。在一个举例中，设计偏差可达0.003英寸而对楔形影响可不计，然后已知的气体轴孙的传统加工中，公差要求达到0.00000x，只有通过使用尖端的昂贵加工技术，例如使用蚀刻技术作精加工才能达到。

小量生产时，本文揭示的轴承最好用电火花或激光切割方法制造。图中双线表示金属线或光束的实际通过路线，典型直径为0.002-0.060 英寸（0.50-1.52mm）。流入电火花加工路线的润滑剂，起流体阻尼作用，减少共振频率时的振动或不稳定性。在上述情况下，有一个连续的圆柱形膜板形成，有缓冲形式的阻尼，显示高阻尼特点。设计中的一个有意义的设想，是支承结构的长度及方向，该方向的指向可提供图3所示的内偏。并且，瓦块本身的如图9所示的在载荷方向上的微小偏移，会造成偏心变化，进一步提高轴承的性能。已注意到在费尔斯的《机械零件设计》中，将轴承的中心和轴的中心的距离，称为轴承偏心率。术语为擅长轴承设计者所熟知。使用轴承构形或结构刚度调节或修改的新颖方法后，尤其在使梁适合轴承的特定用途后，最佳化性能便可立刻取得。新近的计算机分析证明，几乎任何刚度或偏折都可取得。

如上所述，当制造本发明轴承的小批量或典型时，轴承最好用电火花加工或激光切削法制造。这种小批量或典型通常用金属制造。但在考虑特定轴承的大批量生产时，其他的制造方法，诸如注射成型，铸造，粉末金属压铸和挤出成型等比较经济。涉及这些制造方法，用塑料，陶瓷，粉末金属或复合材料制造本发明的轴承可比较经济。据信某些方法，诸如注射成型，铸造，粉末压铸及挤出成型等已相当普遍，加工方法不需在本文中详述。一旦原型轴承制成以后，轴承大规模生产用的模具等制造法，已为熟悉模制及压铸者所熟知。并且，应理解本发明轴承仅有某些类型，适合通过挤出成型作大批量生产。一般而言，这些轴承的制造，仅通过设置圆周槽道，和径向及圆周上的切缝及槽隙，在轴向上通过整个轴承。也就是这些轴承有恒定的或其他的挤出截面。

在本发明的另一方面中，发现一种新颖的熔腊铸造法，特别适用于中批量的制造，例如制造五千个以下的轴承。在这制造方法中，熔腊铸造的第一步是制造原型轴承。如上文所讨论和下文的详述，原型可用无数的方法制造，但最好用一段厚壁管或相似的圆柱形轴颈机加工制造。较大型轴承的轴颈，典型用车床加工，形成表面和圆周槽道，用铣床铣 轴向和径向的孔。加工较小型圆柱轴颈时，一般适用的技术有如射水切削，激光和线切割加工等技术。然而在任一情况下，轴颈典型用车削及铣削制造较大的槽道。

在原型轴承形成以后，可能需要测试原型，确定轴承功能是否可达到予期。测试结果，可能必须将原型修改或精加工，达到予期的效果。

在原型轴承形成以后，可能需要测试原型，确定轴承功能是否可达到予期。测试结果，可能必须将原型修改或精加工，达到予期的效果。

一旦制成满意的原型便制造一个原型的橡胶模具。典型在这一步中，将原型放入熔化橡胶，待橡胶硬化，形成原型的橡胶模具。然后将包围原型的橡胶剖开，取出原型，便制成敞口橡胶模具。

一旦橡胶模具制成，便用以制造蜡型。这一步骤中典型包括将熔蜡注入橡胶模具，待蜡硬化，制成轴承的蜡型。

蜡型制成后，用以制成一个石膏模具。这步骤典型包括将蜡型放入石膏中，待蜡型周围的石膏硬结，形成一个石膏模具。

然后可用石膏模制造一个轴承。具体而言，将诸如铜之类的熔化轴承材料注入石膏模具，使蜡型熔化，被逐出石膏模具。

熔化轴承材料硬结后，将石膏从轴承周围取去，轴承即形成。

因为这制造法包括取代蜡型，故称失蜡浇铸或取代铸法。

虽然上述的熔模铸造或取代铸造法涉及蜡型取代，和橡胶模及石膏模的制造，很费人工，但作特定轴承的中批量生产时，例如生产五千件以下时，经证明成本效益比较良好。适合批量较小的轴承生产要求的这种方法的成本效益比，是因为用于这方法的模具生产费用，比注射成型或粉末金属压铸要求的复杂模具的费用低好多。

如上所述，按本发明生产轴承的熔模铸造法，其第一步是生产原型轴承，事实上也是任何方法的第一步。本发明的另一方面，是用简单的制造方法，制造本发明的相对复杂的轴颈轴承及推力轴承。推力轴承及 轴颈轴承都用相似的技术。

考虑到以上所述，本人认为仅叙述使用电火花制造和机加工，制造单个轴颈轴承的方法，便已足于说明。并认为关于这种制造方法的叙述，说明用本发明可易于制造形状相对复杂的轴承。

每一轴承在初始时形式为一圆柱形料坯，有圆柱形孔如图11A及11B所示。然后切削料坯，形成图12A及12B所示的径向润滑流体槽道。在某些应用场合中，要求将料坯进一步切削表面槽道，最好在轴承的径向表面上对称布置，如图13及13B所示。设这种表面槽道的最终效果，是使轴承易于偏扭。虽然图13A及13B所示槽道为圆柱形，但也可设锥形槽，如图14A及14B所示。从下面可以了解，这样产生的轴承，由于支梁倾斜对接，故显示改进的偏折特点。在这条件下，应注意支梁最好如图14A所示，沿在轴的中线附近的一个点会聚的线条，互相接近。这样可保证由在整个系统中形成一个作用中心，产生围绕轴的中线的挠性，从而将瓦块随轴的不同轴性调节。简而言之，支梁的聚敛安排，由于支承力在一点上集中，轴可围绕这点向任何方向旋转，故使轴承的动作与球面支座相似，校正任何不同轴性。图14A中的箭头示偏折的各作用线。

有图12A及14A所示类型截面的轴承，对贮存动压流体特别有效。这是因为将轴承瓦块在轴承瓦块轴向端部附近支持，轴承瓦块中部上没有直接的支持。因为这种结构，轴承瓦块在载荷下变形，形成流体贮存凹穴，就是轴承瓦块的中部，径向向外偏折。这样可大为减少流体的泄漏。当然凹穴形成的斜度，决定于轴承瓦块及支承结构的相对尺寸。将轴承瓦块的表面减薄，并将瓦块表面支持在轴承瓦块的轴向极端上，便可形成较大的流体贮存穴。

按图12A及12B，图13A及13B，或图14A及14B所示，在将圆柱形料坯正确切削后，沿加工后的径向表面形成径向的和/或圆周上的槽隙或槽道，限定轴承瓦块，支梁及壳体。图14C及14D显示在图14A及14B 中的加工后的料坯上，形成这类槽道。生产小批量轴承，或生产制造模具用的轴承原型时，切缝或槽隙最好用电火花加工，或用激光形成。将圆柱形料坏加工，取得图12A及12B，图13A及13B，图14A及14B等或类似构形时，可通过传统的机床，诸如车床等等。

虽然上面的讨论具体针对轴颈轴承，但原理同样适用于推力轴承。例如，图15-18中示推力轴承，可通过在一段厚壁管上加工，形成径向内外槽道，表面槽道，轴向孔，径向切缝和圆角，构成轴承瓦块及支承结构。

本发明轴承的性能特性，取决于转承瓦块和在加工后的料坯上的孔及切缝或槽隙形成的梁支承件的相对形状，尺寸，位置和材料特点。这些参数主要由轴承上形成的径向圆周孔，切缝或槽隙的尺寸及位置，配合在上面形成孔或槽隙以产生轴承的切料的形状确定。

从上面可见，虽然本发明轴承的制造，对照切削加工方法最易理解，但大批量的生产最好通过本发明的熔模铸造法，本发明考虑的甚至较大规模的轴承生产，可通过注射成型，铸造，粉末金属压铸，挤出成型等等进行。

在用管状圆柱形料坯大量挤出轴承时，图12A及12B中的径向润滑剂槽道可在挤出前，沿管状圆柱形料坯的长度制造。但是，假如要求轴承有表面槽道时，可在从挤压并切削后的料坯上切取单个的轴承后，分别形成表面槽道。因此，制造要求表面槽道以提高扭转挠性的轴承时，挤出成型可能不是理想方法。

Claims (43)

1、一种由液体膜支承旋转轴的流体动压轴承，有轴承瓦块和支持轴承瓦块的一个支承结构，该支承结构包括一轴承壳体、一第一支承部、一第二支承部，该第一支承部和该第二支承部互相相对偏折，其特征在于：

上述轴承瓦块和上述支承结构为单一体，上述支承结构有一第三支承部，该第三支承部与上述第二支承部互相相对偏折，该第三支承部与上述轴承壳体连接，上述支承结构支持轴承瓦块作六个自由度的移动，因而在载荷下，瓦块偏折到一位置，那时瓦块的后缘比瓦块的前缘较接近转轴，形成最佳化的流体动压楔形。

2、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是每一轴承瓦块的表面有圆柱形的一个部分，从而用以支持转轴承受径向载荷。

3、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是每一轴承瓦块的每一表面基本为平面，从而将轴承用于支持转轴，承受轴向推力载荷。

4、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是轴承瓦块表面构成圆锥形的一个部分，锥形顶点在轴承的轴线上，从而使轴承用于支持转轴，承受径向载荷以及轴向上的推力载荷。

5、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是轴承瓦块及支承结构，由在一个整体元件上形成的若干切缝，槽道及开孔所限定。

6、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是支承结构支持轴承瓦块，从而轴承瓦块有予定的刚度，小于流体膜的刚度，因此轴旋转时，流体膜使轴承瓦块离轴偏折。

7、根据权利要求6所述的轴承，其特征是瓦块的形成，为在轴静止时，使瓦块表面和轴的部分之间形成一个收敛的楔形。

8、根据权利要求6所述的轴承，其特征是支承结构用流体阻尼。

9、根据权利要求1-8中任何一项所述的轴承，其特征是每一轴承瓦块由支承结构支持，从而瓦块表面在载荷下变形，形成中凹的润滑剂贮存穴。

10、根据权利要求1-8中任何一项所述的轴承，其特征是瓦块的支持件在载荷下偏折，偏折时使瓦块表面变形，使流体流槽和楔形的形成方向，与润滑剂流动的方向一致。

11、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是支承结构对称，从而轴承支持轴可作两方向旋转。

12、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是支承结构不对称，从而轴承瓦块沿一个预定方向偏压，轴承为单向型。

13、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是支承结构的设计，为在偏折时可适应轴的不同轴性。

14、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是支承结构的设计，为在载荷下偏折使各轴承瓦块上的载荷相等。

15、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是用多孔塑料材料填充轴承瓦块间的空间。

16、根据权利要求15所述的轴承，其特征是多孔塑料可吸收并释放润滑液，吸入润滑液后，在支承结构偏折时，将润滑液从多孔塑料向轴承瓦块的表面释放。

17、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是轴承有易模制的形状。

18、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是支承结构的设计为：在正常载荷下瓦块偏折，后缘比前缘靠近转轴，距离比例为二至五倍。

19、根据权利要求1所述的流体动压轴承，其特征是支承结构的设计为：当转轴静止时，轴承瓦块的后缘接触转轴;支承结构有预定的刚度，因而当轴开始旋转时，动压流体的压力增高，达到流体膜的刚度大于支承结构的刚度，从而将后缘偏离转轴，使一个流体膜在后缘和轴之间形成。

20、根据权利要求1所述的轴承，其特征是第一支承部有一个梁。

21、根据权利要求1所述的轴承，其特征是第一支承部为两个梁。

22、根据权利要求1所述的轴承，其特征是第一支承部为三个梁。

23、根据权利要求1所述的轴承，其特征是第一支承部为一个连续的膜板。

24、根据权利要求1所述的轴承，其特征是第二支承部为一个梁。

25、根据权利要求1所述的轴承，其特征是第二支承部为两个梁。

26、根据权利要求1所述的轴承，其特征是第二支承部为三个梁。

27、根据权利要求1所述的轴承，其特征是第二支承部为一条连续的膜板。

28、根据权利要求1所述的轴承，其特征是第三支承部为两个梁。

29、根据权利要求28中所述的轴承，其特征是第三支承部为连续的环形梁。

30、根据权利要求1所述的轴承，其特征是瓦块的设计为在载荷下偏折成为中凹形状。

31、根据权利要求1所述的轴承，其特征是瓦块的设计为在载荷下偏折为翼面形。

32、根据权利要求1所述的轴承，其特征是支承结构在载荷下作扭转或弯曲形式的偏折。

33、根据权利要求1所述的轴承，其特征是在载荷下后缘朝向转轴移动。

34、根据权利要求1所述的轴承，其特征是轴承用铁类金属材料制造。

35、根据权利要求1所述的轴承，其特征是轴承用非铁金属材料制造。

36、如权利要求1所述的轴承，其特征是轴承用一种塑料材料制造。

37、如权利要求1所述的轴承，其特征是轴承用一种陶瓷材料制造。

38、一种制造轴承的方法，形成圆柱形料坯;在圆柱形料坯中形成中心孔，中心孔的中心线与该圆柱形料坯的轴线重合;在圆柱形料坯上切削，形成在圆周上间距布置的轴承瓦块，瓦块可在予定的方向上活动;其特征在于，将圆柱形料坯切削，形成一个整体的支承结构，支持若干轴承瓦块的每一个。

39、根据权利要求38所述的方法，其特征是另有步骤围绕该圆柱形料坯的圆周，形成一条径向槽道。

40、根据权利要求38所述的方法，其特征是另有步骤在圆柱形料坯的相对圆表面的其中一个上，形成一条相向槽道。

41、根据权利要求38所述的方法，其特征是圆柱形料坯用高压流体切削加工。

42、根据权利要求38所述的方法，其特征是另有步骤如下：

将加工后的圆柱形料坯放在熔化橡胶中;

待胶硬化;

切开橡胶;

取出加工过的圆柱料坯，制成敞口橡胶模具;

在橡胶模具中注入熔蜡;

待蜡硬结为蜡型;

从橡胶膜具中取出蜡型;

将蜡型放入溶解石膏中;

待石膏结硬，形成石膏模型;

石膏模中至少设一个孔;

在石膏模中注入熔化轴承材料，将蜡型熔化，用熔化轴承材料取代熔蜡;

待熔化轴承材料硬结;

从硬结的轴承材料上除去石膏。

43、根据权利要求38所述的方法，其特征是另有步骤用多孔塑料材料填充轴承瓦块之间的空间，和整体支承结构开口的空间。

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