CN106763191B - 一种气浮轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种气浮轴承，包括相互连接的轴承壳体，所述轴承壳体内设置有转子，所述轴承壳体上连接有轴承上盖，所述轴承壳体和轴承上盖均连接有透气材料层，所述透气材料层位于轴承壳体与转子之间、同时位于轴承上盖与转子之间，所述转子与透气材料层之间形成有缝隙，所述透气材料层与轴承壳体和轴承上盖之间均形成有腔室，所述轴承壳体和/或轴承上盖设置有进气口，所述进气口与腔室相连通。本发明提供的一种结构改进的气浮轴承，采用铝和多孔碳作为材料，结构轻，体积小，转动惯量小，转速高，可替代市场上现有的同类油膜轴承或纺织行业的高速旋转部件，填补这一部分高速空气轴承的技术空白。

Description

一种气浮轴承
技术领域
本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种气浮轴承。
背景技术
气浮轴承是20世纪中期迅速发展起来的一项高新技术产品。气浮轴承就是利用气体的粘性，提高间隙中气体的压力，从而将轴悬浮起来的轴承，气浮轴承依靠气体润滑，与常规油质润滑轴承相比，它具有很多良好的特性：摩擦因数和摩擦力矩很小，干净清洁，气体支承可在最清洁的状态下工作，具有冷态工作的特点，运动磨损率近乎为零，噪声低、振动小、精度高、寿命长，可以在很宽的温度范围和恶劣环境中工作，能够保持很小的间隙。因此广泛应用于国防、新能源、机床及医疗等行业，尤其是在高速回转机械和超精密仪器技术领域更有明显的优越性。
传统的气浮轴承，采用带有节流孔的节流器，节流方式主要有小孔节流、毛细管节流、缝隙节流和薄膜反馈节流。小孔节流、毛细管节流、缝隙节流刚性较差。根据2012年06月13日公开的CN 102494025 A名称为一种静压气浮轴承的专利，其结构为小孔节流，然而没有通气状态下轴与定子相对滑动容易摩擦抱死，造成轴承损坏；节流孔直径较小容易阻塞，节流孔阻塞会对轴承性能有很大的影响。其结构也相对复杂，体积较大，不适用于转动惯量较小的应用领域。
由此可见，能否基于现有技术中的不足，提供一种结构改进的气浮轴承，使其具有结构设计合理，结构精巧，高转速，体积小的优点，有效解决轴与定子相对滑动摩擦力大的问题，避免了轴承因摩擦而损坏，成为本领域技术人员亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明为了解决上述技术问题，提供一种结构改进的气浮轴承，利用多孔材料供气，结构精巧，高转速，体积小，可替代市场上现有的同类油膜轴承或纺织行业的高速旋转部件，填补这一部分高速空气轴承的空白。
为了达到上述技术效果，本发明包括以下技术方案：
一种气浮轴承，包括相互连接的轴承壳体，所述轴承壳体内设置有转子，所述轴承壳体上连接有轴承上盖，所述轴承壳体和轴承上盖均连接有透气材料层，所述透气材料层位于轴承壳体与转子之间、同时位于轴承上盖与转子之间，所述转子与透气材料层之间形成有缝隙，所述透气材料层与轴承壳体和轴承上盖之间均形成有腔室，所述轴承壳体和/或轴承上盖设置有进气口，所述进气口与腔室相连通。
本发明提供的气浮轴承，合理设计各结构，巧妙采用透气材料层，并且使转子与透气材料层之间形成缝隙，进一步的也就是将使转子与轴承壳体和轴承上盖之间形成缝隙，在使用时，将气体通过进气口通入腔室，气体进一步通过透气材料层进入转子与透气材料层之间的缝隙，由于气体粘性特性，缝隙中的气体压力提高，将转子浮起来，转子浮起来之后就可以再外力驱动下进行高速旋转。
进一步的，所述的透气材料层包括相互连接的透气材料层I和透气材料层II，所述轴承上盖与轴承壳体相接触的一侧嵌入连接所述透气材料层I，所述轴承壳体与轴承上盖相接触的一侧嵌入连接所述透气材料层II。
进一步的，所述腔室包括上气室、侧气室和下气室中的一种或几种；所述透气材料层I与轴承上盖形成上气室；所述透气材料层II与轴承壳体分别形成侧气室和下气室。
其中三个气室组成的腔室，将进气口通入的压缩空气储存，将空气通过透气材料I和透气材料层II输送至转子与透气材料之间。
进一步的，所述的透气材料层I和透气材料层II均为多孔碳材料。
采用多孔碳材料，其本身带有大量密集毛细孔，内含可以润滑的石墨，解决空气轴承没有通气状态下，不耐磨问题；优化结构，多孔材料本身可以起到通气节流作用，不用再加工节流器，解决静压轴承轴承结构复杂节流孔加工难度高问题；而且多孔材料含有大量毛细孔，分布均匀，个别阻塞不会影响整体性能，能适应比较复杂的工作环境。
进一步的，所述轴承上盖和透气材料层I朝向轴承壳体的一侧呈水平镜面状，所述轴承壳体和透气材料层II朝向轴承上盖的一侧呈水平镜面状。
进一步的，呈水平镜面状的所述透气材料层I与透气材料层II密封连接，呈水平镜面状的所述轴承上盖与轴承壳体密封连接。
上述结构有效实现轴承上盖和轴承壳体的密封，不应用任何其他密封辅助工具，平面通过超高精度加工达到直接密封，解决小平面密封难的问题。保证接触位置不漏气。连接之前先要放入转子。两个组件内都有气室，总共三个，气室是进气口通入的压缩气体储存流动的通道，三个气室相连通，并通过一个进气孔供气。
进一步的，所述透气材料层与轴承壳体和轴承上盖之间均设置有气室贯通槽，所述气室贯通槽与腔室相连通。
进一步的，所述气室贯通槽的数量为两个，且相对设置。
气室贯通槽的设置，有效实现的上气室、侧气室和右气室之间的连通，有效满足转子的高速运转。
进一步的，所述轴承壳体与轴承上盖通过螺钉连接。
采用上述技术方案，包括以下有益效果：本发明提供的一种结构改进的气浮轴承，采用铝和多孔碳作为材料，结构轻，体积小，转动惯量小，转速高，可替代市场上现有的同类油膜轴承或纺织行业的高速旋转部件，填补这一部分高速空气轴承的技术空白。
附图说明
图1为本发明气浮轴承一种截面图；
图2为本发明气浮轴承另一种截面图；
图3为本发明气浮轴承再一种截面图；
图中，
1、轴承壳体；2、转子；3、轴承上盖；4、进气口；5、透气材料层I；6、透气材料层II；7、上气室；8、侧气室；9、下气室；10、气室贯通槽；11、螺钉。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，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作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。
在本发明中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“中”、“竖直”、“水平”、“横向”、“纵向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非用于限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以用于表示方位或位置关系以外，还可能用于表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能用于表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“安装”、“设置”、“设有”、“连接”、“相连”“套接”应做广义理解。例如，可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
实施例：
一种气浮轴承，如图1所示，包括相互连接的轴承壳体1，所述轴承壳体1内设置有转子2，所述轴承壳体1上连接有轴承上盖3，所述轴承壳体1和轴承上盖3均连接有透气材料层，所述透气材料层位于轴承壳体1与转子2之间、同时位于轴承上盖3与转子2之间，所述转子2与透气材料层之间形成有缝隙，所述透气材料层与轴承壳体1和轴承上盖3之间均形成有腔室，所述轴承壳体1和/或轴承上盖3设置有进气口4，所述进气口与腔室相连通。
在使用时，将气体通过进气口通入腔室，气体进一步通过透气材料层进入转子与透气材料层之间的缝隙，由于气体粘性特性，缝隙中的气体压力提高，将转子浮起来，转子浮起来之后就可以再外力驱动下进行高速旋转。
在本实施例中，进一步的，如图1、图2和图3所示，所述的透气材料层包括相互连接的透气材料层I5和透气材料层II6，所述轴承上盖与轴承壳体相接触的一侧嵌入连接所述透气材料层I，所述轴承壳体与轴承上盖相接触的一侧嵌入连接所述透气材料层II。
在本实施例中，进一步的，如图1、图2和图3所示，所述腔室包括上气室7、侧气室8和下气室9中的一种或几种；所述透气材料层I与轴承上盖形成上气室；所述透气材料层II与轴承壳体分别形成侧气室和下气室。
在本实施例中，进一步的，如图1、图2和图3所示，所述的透气材料层I和透气材料层II均为多孔碳材料。
在本实施例中，进一步的，如图1、图2和图3所示，所述轴承上盖和透气材料层I朝向轴承壳体的一侧呈水平镜面状，所述轴承壳体和透气材料层II朝向轴承上盖的一侧呈水平镜面状。
在本实施例中，进一步的，如图1、图2和图3所示，呈水平镜面状的所述透气材料层I与透气材料层II密封连接，呈水平镜面状的所述轴承上盖与轴承壳体密封连接。
在本实施例中，进一步的，如图2所示，所述透气材料层与轴承壳体和轴承上盖之间均设置有气室贯通槽10，所述气室贯通槽与腔室相连通。
在本实施例中，进一步的，所述气室贯通槽的数量为两个，且相对设置。
在本实施例中，进一步的，如图3所示，所述轴承壳体与轴承上盖通过螺钉11连接。
本发明工作时，压缩气体从进气口位置进入侧气室，侧气室通过气室贯通槽进入上气室和下气室，压缩气体充满三个气室之后，由于压力作用会从透气材料层进入到转子与透气材料层之间的缝隙，由于气体粘性特性，缝隙中的气体压力提高，将转子浮起来，转子浮起来之后就可以再外力驱动下进行高速旋转。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种气浮轴承，包括相互连接的轴承壳体，所述轴承壳体内设置有转子，所述轴承壳体上连接有轴承上盖，其特征在于，所述轴承壳体和轴承上盖均连接有透气材料层，所述透气材料层位于轴承壳体与转子之间、同时位于轴承上盖与转子之间，所述转子与透气材料层之间形成有缝隙，所述透气材料层与轴承壳体和轴承上盖之间均形成有腔室，所述轴承壳体和/或轴承上盖设置有进气口，所述进气口与腔室相连通；
所述的透气材料层包括相互连接的透气材料层I和透气材料层II，所述轴承上盖与轴承壳体相接触的一侧嵌入连接所述透气材料层I，所述轴承壳体与轴承上盖相接触的一侧嵌入连接所述透气材料层II；
所述腔室包括上气室、侧气室和下气室，所述透气材料层I与轴承上盖形成上气室；所述透气材料层II与轴承壳体分别形成侧气室和下气室；
所述轴承上盖和透气材料层I朝向轴承壳体的一侧呈水平镜面状，所述轴承壳体和透气材料层II朝向轴承上盖的一侧呈水平镜面状；
呈水平镜面状的所述透气材料层I与透气材料层II密封连接，呈水平镜面状的所述轴承上盖与轴承壳体密封连接。
2.根据权利要求1所述的气浮轴承，其特征在于，所述的透气材料层I和透气材料层II均为多孔碳材料。
3.根据权利要求1所述的气浮轴承，其特征在于，所述透气材料层与轴承壳体和轴承上盖之间均设置有气室贯通槽，所述气室贯通槽与腔室相连通。
4.根据权利要求3所述的气浮轴承，其特征在于，所述气室贯通槽的数量为两个，且相对设置。
5.根据权利要求1所述的气浮轴承，其特征在于，所述轴承壳体与轴承上盖通过螺钉连接。
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