CN102252023B - 一种静压气体轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静压气体轴承，包括轴承基体和供气孔环套，所述的供气孔环套上的供气孔采用环面节流形式；所述的供气孔环套沿圆周方向被分成若干个独立区域，每个区域的供气孔的直径是不同的；每个区域具有独立的供气通道，每个供气通道均通过电气比例阀和放大器与工控机连接，工控机根据位移传感器的所测的转子运转情况向放大器发出控制信号，调整供气压力的大小。所述的供气孔环套上的供气孔采用为逆切向供气形式或者垂直供气形式。本发明的供气孔直径的不相等改变了流场内的压力分布，从而改变了轴承不同方向上的刚度特性，实现了轴承刚度的异向性。当合理选配不同区域的供气孔直径，刚度的异向性可以有效地提高系统稳定性。

Description

一种静压气体轴承
技术领域
本发明涉及一种轴承制造技术，特别是一种静压气体轴承。
背景技术
气体轴承是一种以气体作为润滑剂的滑动轴承，与传统的滚动轴承或油膜润滑轴承相比，气体静压轴承具有以下几方面的优点：(1)摩擦小、能耗低、寿命长，由于气体的粘度仅为润滑油的千分之一的数量级，因此其摩擦损耗极低，这极大地改善了高速机械的工作性能；(2)由于气膜的匀化效应，运转平滑、精度高，能保证较高的回转精度，可用于精密设备、计算机磁头等领域；(3)耐高、低温性能好，抗辐射能力强；由于气体粘度受温度的影响远远小于润滑油，气体轴承可以在很宽的温度范围内正常工作；辐射对气体润滑性能亦无影响。因此它可以工作在极端工况下。利用这一点，可将其用于低温、制冷领域或核工业的透平膨胀机及深冷回转机械，或者高温领域的燃气透平机械。(4)清洁度高，不污染环境。由于气体轴承直接利用空气或机内工作介质作为润滑剂，不具有任何污染源，这在电子、航天、医药、医疗器械、食品等工业领域是最合适的轴承元件。由于上述的优点，气体轴承可以用于许多领域，且具有不可替代的作用，越来越受到科研人员的重视。
目前，静压气体轴承普遍采用统一供气孔直径和统一供气压力，当气体轴承高速运转时稳定性相对较差。目前国内外学者提出了多种解决方案，如逆切向供气、非对称狭缝节流方式等，在一定程度上改善了轴承-转子系统的稳定性。
发明内容
为解决上述问题，，本发明是要设计一种可提高静压气体轴承的高速稳定性的静压气体轴承。
为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种静压气体轴承，包括轴承基体和供气孔环套，所述的供气孔环套上的供气孔采用环面节流形式；所述的供气孔环套沿圆周方向被分成若干个独立区域，每个区域的供气孔的直径是不同的；每个区域具有独立的供气通道，每个供气通道均通过电气比例阀和放大器与工控机连接，工控机根据位移传感器的所测的转子运转情况向放大器发出控制信号，调整供气压力的大小。
本发明所述的供气孔环套上的供气孔采用为逆切向供气形式或者垂直供气形式。
本发明所述的供气孔环套上的供气孔沿圆周方向是均匀分布的。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
1、本发明不同区域的供气孔直径是不相等的。供气孔直径的不相等改变了流场内的压力分布，从而改变了轴承不同方向上的刚度特性，实现了轴承刚度的异向性。当合理选配不同区域的供气孔直径，刚度的异向性可以有效地提高系统稳定性。
2、本发明不同区域是独立供气的。各个区域压力的独立控制有助于改变流场内的压力分布，弥补不同区域供气孔直径的设计不足，实现轴承刚度特性在不同方向的合理控制。
3、本发明不同区域的压力控制同时与转子的运动情况结合。当转子轴心大范围内向某个方向偏移时，可以通过提高对应方向的区域压力，增大转子位移的反方向受力，从而减小转子轴心的偏移量，防止转子与轴承的碰磨。
附图说明
本发明共有附图9张，其中：
图1是一种垂直供气静压气体轴承结构示意图。
图2是图1的A-A剖面图。
图3是图2的I处放大图。
图4是图2的II处放大图。
图5是一种逆切向供气静压气体轴承结构示意图。
图6是图5的A-A剖面图。
图7是图6的I处放大图。
图8是图6的II处放大图。
图9是静压气体轴承压力控制原理图。
图中：1、轴承基体，2、供气孔环套。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步地描述。如图1-9所示，一种静压气体轴承，包括轴承基体1和供气孔环套2，所述的供气孔环套2上的供气孔采用环面节流形式；所述的供气孔环套2沿圆周方向被分成若干个独立区域，每个区域的供气孔的直径是不同的；每个区域具有独立的供气通道，每个供气通道均通过电气比例阀和放大器与工控机连接，工控机根据位移传感器的所测的转子运转情况向放大器发出控制信号，调整供气压力的大小。
本发明所述的供气孔环套2上的供气孔采用为逆切向供气形式或者垂直供气形式。
本发明所述的供气孔环套2上的供气孔沿圆周方向是均匀分布的。
本发明的供气孔为垂直或者切向形式，采用环面节流可以减小整个流道的气容，减小气锤振动的发生几率。供气孔环套2在圆周上被分成若干个独立区域，通过合理选配不同区域的供气孔直径，可以改变轴承的刚度特性，从而提高系统稳定性。所述的供气孔环套2被分成的若干个区域工作时分别独立供气，压力采用电气比例阀控制，并实现在线实时控制。

Claims (3)

1.一种静压气体轴承，包括轴承基体(1)和供气孔环套(2)，其特征在于：所述的供气孔环套(2)上的供气孔采用环面节流形式；所述的供气孔环套(2)沿圆周方向被分成若干个独立区域，每个区域的供气孔的直径是不同的；每个区域具有独立的供气通道，每个供气通道均通过电气比例阀和放大器与工控机连接，工控机根据位移传感器的所测的转子运转情况向放大器发出控制信号，调整供气压力的大小。
2.根据权利要求1所述的一种静压气体轴承，其特征在于：所述的供气孔环套(2)上的供气孔采用为逆切向供气形式或者垂直供气形式。
3.根据权利要求1所述的一种静压气体轴承，其特征在于：所述的供气孔环套(2)上的供气孔沿圆周方向是均匀分布的。
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