CN107420426B - 微孔节流气体静压轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种微孔节流气体静压轴承，解决了现有技术中轴承稳定性相对较差、回转精度及稳定性低的问题。本发明包括上工作面和下工作面，所述的上工作面上设有若干节流孔，节流孔的直径控制在0.1mm以下。本发明突破了传统小孔节流器的结构形式，在节流孔的出口处不设置气腔，均为通孔。其结合了狭缝节流器的节流特性，在保证轴承刚度的基础上，提高轴承的承载能力和降低轴承的耗气量，进一步拓宽了气体轴承的应用范围。

Description

微孔节流气体静压轴承
技术领域
本发明涉及气体轴承，特别是指一种微孔节流气体静压轴承。
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。
节流器是气体静压轴承的关键结构，目前，常用类型有以下几种：小孔节流、环面节流、狭缝节流及多孔质节流。如图2和图3所示，由于气腔（d）的存在，小孔节流气体静压轴承的承载力和刚度得到有效提高，然而气腔容易导致“气锤”现象的发生，使轴承稳定性相对较差；环面节流结构上省去了气腔，稳定性得到提高，但轴承承载力及刚度损失较大；狭缝节流的工作特点是压力连续分布，减小了扩散效应和环向流动对轴承特性的不利影响，具有较高的承载、刚度及阻尼能力，但当狭缝宽小于0.05mm时，加工难度大，成本高，且加工精度难以保证，从而影响节流效果，导致回转精度及稳定性的降低。
发明内容
本发明提出一种微孔节流气体静压轴承，解决了现有技术中轴承稳定性相对较差、回转精度及稳定性低的问题。
本发明的技术方案是这样实现的：一种微孔节流气体静压轴承，包括上工作面和下工作面，所述的上工作面上设有若干节流孔，节流孔的直径控制在0.1mm以下。
所述的节流孔为直径恒定的通孔。
所述的节流孔均匀分布在上工作面上半径为R的圆周上，R值在轴承半径的2/5-3/5之间取值，圆周上两相邻节流孔在圆周方向上的间隔角度θ控制在1.5°-2°之间。
本发明突破了传统小孔节流器的结构形式，在节流孔的出口处不设置气腔，均为通孔。其结合了狭缝节流器的节流特性，在保证轴承刚度的基础上，提高轴承的承载能力和降低轴承的耗气量，进一步拓宽了气体轴承的应用范围。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图。
图2为小孔节流结构示意图。
图3为环面节流结构示意图。
图4为微孔节流结构示意图。
图5为上工作面俯视图。
图中：a-上工作面，b-下工作面，c-节流孔，d-气腔。
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付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。
如图1所示，一种微孔节流气体静压轴承，包括上工作面a和下工作面b，所述的上工作面a上设有若干节流孔c，节流孔c的直径控制在0.1mm以下。
相对图2和图3所示，所述的节流孔c的出口处不设置气腔，为直径保持不变的通孔。
如图4和图5所示，所述的节流孔c均匀分布在上工作面a上半径为R的圆周上，R值在轴承半径的2/5-3/5之间取值，圆周上两相邻节流孔在圆周方向上的间隔角度θ控制在1.5°-2°之间。
在轴承的上工作面上加工的供气孔直径要控制在0.1mm以下，属于微型孔。
所示的节流孔的分布数量在保证轴承体结构刚度的前提下，要远超过传统的孔式节流方式的数量，使其压力分布效果接近狭缝节流方式。
所述的气体轴承的节流方式为微孔节流。
外压气体通过分布在上工作面a上的节流孔b进入轴承间隙内，气体一部分向外边界处流动，一部分向工作面间隙内方向流动。所述的节流孔c不设置气腔，均为通孔，这样就避免了气锤现象的发生，提高轴承的稳定性。所述的节流孔c数量在所述的上工作面上尽可能的多，这样可以改善轴承的压力分布，提高轴承的刚度和增大轴承的承载力。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，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 (1)

1.一种微孔节流气体静压轴承，包括上工作面（a）和下工作面（b），其特征在于：所述的上工作面（a）上设有若干节流孔（c），节流孔（c）的直径控制在0.1mm以下；所述的节流孔（c）为直径恒定的通孔；所述的节流孔（c）均匀分布在上工作面（a）上半径为R的圆周上，R值在轴承半径的2/5-3/5之间取值，圆周上两相邻节流孔在圆周方向上的间隔角度θ控制在1.5°-2°之间。
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