CN104389904A - 一种止推面浮动气体静压轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种止推面浮动气体静压轴承，包括轴承本体、轴承内衬、浮动止推面体和弹性板，所述轴承本体套设于所述轴承内衬上，所述轴承本体的一端与所述弹性板的一端密封连接，所述弹性板的另一端与所述浮动止推面体密封连接，所述弹性板和浮动止推面体依次与所述轴承本体轴向的一端相连，所述轴承本体、弹性板和浮动止推面体上设有若干相互配合连通的气孔，所述弹性板由弹性材料制成。本发明的技术方案将止推面改为浮动式结构，使气体轴承与轴体间的气膜间隙更加均匀，降低了轴承偏心力，极大改善了气体轴承轴向承载力，使气体轴承能承载更大的轴向负载，实现了更大流量和高转速。

Description

一种止推面浮动气体静压轴承
技术领域
本发明属于机械技术领域，涉及一种应用于气体轴承的止推面浮动气体静压轴承。
背景技术
气体轴承具有摩擦力小、耗功小、耗气量小、无污染、噪音低、结构简单以及操作方便等优点，被广泛应用于高转速的透平膨胀机。由于气体连续地从轴承外边缘排入大气，所以气体不具有边界润滑能力。在高速运转中，线速度通常达100米/秒，若气体轴承的负荷超过规定值，立刻会发生固体的直接接触而卡死，所以目前气体轴承只能用于小流量的透平膨胀机，且如图1和图2中所示，一般采用固定止推面10和斜向气体孔11的气体轴承。
专利CN1563732公开了一种高速透平机械弹性支承平箔型止推气体轴承，包括若干有预楔角的扇形轴承座瓦块以及固定在其上的扇形弹性箔片，扇形弹性箔片的背面固定有扇形弹性材料支承片，扇形弹性箔片通过定位销固定在扇形轴承座瓦块上。该发明的扇形轴承座瓦块上设置有预楔角，弹性箔片的背面固定有弹性材料支承片且表面刚度均匀，因此具有良好的静、动态性能和稳定性，即使转子与轴承表面发生摩擦也是面接触，降低了转子及轴承表面的损伤。当透平机械运转时，轴承和转子止推面作相对运动，楔形空间气膜间隙对气膜产生挤压，产生动压效应压力场支承载荷；同时压力场反作用于扇形弹性箔片和弹性材料支承片，使之发生变形；该变形又与气膜间隙耦合，最终达到稳定的平衡。但该专利不具有浮动的止推面体。
专利CN203730561U公开了一种静压气体轴承，该静压气体轴承通过使多个由多孔材质部件构成的径向轴承、和由多孔材质部件构成的推力轴承一体地形成，而能够确保良好的同轴度，且使组装以及调整变得容易。但该专利仍不具有浮动的止推面体。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种止推面浮动气体静压轴承。
为达到上述目的，具体技术方案如下：
一种止推面浮动气体静压轴承，包括轴承本体、轴承内衬、浮动止推面体和弹性板，所述轴承本体套设于所述轴承内衬上，所述轴承本体的一端与所述弹性板的一端密封连接，所述弹性板的另一端与所述浮动止推面体密封连接，所述弹性板和浮动止推面体依次与所述轴承本体轴向的一端相连，所述轴承本体、弹性板和浮动止推面体上设有若干相互配合连通的气孔，所述弹性板由弹性材料制成。
优选的，所述轴承本体轴向的一端上设有凹槽，所述弹性板和浮动止推面体均置于所述凹槽中，所述浮动止推面体与所述轴承本体径向间隙配合，所述浮动止推面体与所述轴承本体径向之间还设有密封环。
优选的，所述浮动止推面体与所述轴承本体径向间隙为0.03～0.04mm。
优选的，所述轴承本体轴向一端的凹槽、弹性板和浮动止推面体的形状均为圆环形。
优选的，所述轴承本体、弹性板和浮动止推面体上的相互配合的气孔与所述轴承本体的轴向平行。
优选的，所述浮动止推面体上还设有圆环槽，所述浮动止推面体上的气孔分布于所述圆环槽上。
优选的，所述圆环槽的深度为0.1～0.12mm，宽度为2mm。
优选的，所述弹性板上的气孔为凸台通气直孔。
优选的，所述弹性板的两端分别与所述浮动止推面体和轴承本体通过胶水粘和密封连接。
优选的，所述弹性板由橡胶材料制成。
相对于现有技术，本发明的技术方案将止推面改为浮动式结构，使气体轴承与轴体间的气膜间隙更加均匀，降低了轴承偏心力，极大改善了气体轴承轴向承载力，使气体轴承能承载更大的轴向负载，实现了更大流量和高转速。
本发明应用的增压透平膨胀机的最大膨胀量已达3500～4000m3/h，而固定止推面气体轴承透平膨胀机最大膨胀量只有2500m3/h左右，本发明的技术方案使气体静压轴承膨胀机的应用范围更广，可配套用于3200～4000m3/h制氧空分设备。
此外，由于气膜间隙约为0.02mm,对固定止推面有很高的加工制造要求，以及原有轴承通气孔为斜孔，需用特定工装加工，本发明的技术方案采用浮动止推面以及平直孔气孔，降低了制造加工精度、公差以及工装等制造难度要求，使制造成本降低约10％。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1和图2是现有技术的固定止推面和斜向气体孔的气体轴承；
图3是本发明实施例的结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
以下将结合附图对本发明的实施例做具体阐释。
如图3中所示的本发明的实施例的一种止推面浮动气体静压轴承，包括轴承本体4、轴承内衬5、浮动止推面体1和弹性板3，优先为橡胶板。轴承本体4套设于轴承内衬5上。
轴承本体4的一端与弹性板3的一端密封连接，弹性板3的另一端与浮动止推面体1密封连接。弹性板3和浮动止推面体1依次与轴承本体4轴向的一端相连。轴承本体4、弹性板3和浮动止推面体1上设有若干相互配合连通的气孔6。弹性板3由弹性材料制成。
并优选轴承本体4轴向的一端上设有凹槽。弹性板3和浮动止推面体1均置于凹槽中。浮动止推面体1与轴承本体4径向间隙配合，其径向间隙之间还设有密封环2，优选为橡胶圈。
本发明的实施例把原有固定止推面改为浮动止推面体结构，由带橡胶圈的浮动止推面体1、用于缓冲浮动的橡胶板组成，降低了轴承偏心力，极大改善了气体轴承轴向承载力。
如图3中所示，在本发明的实施例中，浮动止推面体1与轴承本体4径向间隙为0.03～0.04mm，起密封作用，防止气体短路降低轴承承载力。
优选轴承本体4轴向一端的凹槽、弹性板3和浮动止推面体1的形状均为圆环形。
另如图3中所示，在本发明的实施例中，轴承本体4、弹性板3和浮动止推面体1上的相互配合的气孔6与轴承本体的轴向平行。即在橡胶板和止推板设有多个通气孔并联通轴承气孔，并改进原来斜向气体孔改为平直孔。
并优选浮动止推面体1上还设有圆环槽，浮动止推面体1上的气孔6分布于圆环槽上，将多个通气小孔相互连通形成圆形气腔。优选圆环槽的深度为0.1～0.12mm，宽度为2mm。优选弹性板3上的气孔为与浮动止推面体1和轴承本体4相配合的连通用凸台通气直孔。
在本发明的实施例中，弹性板3的两端分别与浮动止推面体1和轴承本体4通过胶水粘和密封连接，保证浮动止推面1、弹性板3、轴承本体4的气孔连通对准以及气路密封性能。
在本发明实施例的制造工艺中，先分别加工制造浮动止推面体1、弹性板3、轴承本体4、轴承内衬5等部件。通过胶粘和浮动止推面体1、弹性板3与轴承本体4，装配时使用通针保证其上配合气孔的同心度。
以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种止推面浮动气体静压轴承，其特征在于，包括轴承本体、轴承内衬、浮动止推面体和弹性板，所述轴承本体套设于所述轴承内衬上，所述轴承本体的一端与所述弹性板的一端密封连接，所述弹性板的另一端与所述浮动止推面体密封连接，所述弹性板和浮动止推面体依次与所述轴承本体轴向的一端相连，所述轴承本体、弹性板和浮动止推面体上设有若干相互配合连通的气孔，所述弹性板由弹性材料制成。
2.如权利要求1所述的止推面浮动气体静压轴承，其特征在于，所述轴承本体轴向的一端上设有凹槽，所述弹性板和浮动止推面体均置于所述凹槽中，所述浮动止推面体与所述轴承本体径向间隙配合，所述浮动止推面体与所述轴承本体径向之间还设有密封环。
3.如权利要求2所述的止推面浮动气体静压轴承，其特征在于，所述浮动止推面体与所述轴承本体径向间隙为0.03～0.04mm。
4.如权利要求3所述的止推面浮动气体静压轴承，其特征在于，所述轴承本体轴向一端的凹槽、弹性板和浮动止推面体的形状均为圆环形。
5.如权利要求4所述的止推面浮动气体静压轴承，其特征在于，所述轴承本体、弹性板和浮动止推面体上的相互配合的气孔与所述轴承本体的轴向平行。
6.如权利要求5所述的止推面浮动气体静压轴承，其特征在于，所述浮动止推面体上还设有圆环槽，所述浮动止推面体上的气孔分布于所述圆环槽上。
7.如权利要求6所述的止推面浮动气体静压轴承，其特征在于，所述圆环槽的深度为0.1～0.12mm，宽度为2mm。
8.如权利要求7所述的止推面浮动气体静压轴承，其特征在于，所述弹性板上的气孔为凸台通气直孔。
9.如权利要求1所述的止推面浮动气体静压轴承，其特征在于，所述弹性板的两端分别与所述浮动止推面体和轴承本体通过胶水粘和密封连接。
10.如权利要求1所述的止推面浮动气体静压轴承，其特征在于，所述弹性板由橡胶材料制成。
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