CN112727925A - 一种内置式俯仰机构用不对称气浮轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种内置式俯仰机构用不对称气浮轴承，属于轴承技术领域。该轴承系统包括气浮轴承和支杆，气浮轴承包括轴承外壳、轴瓦、轴承定子、上端盖和下端盖，轴瓦与轴承定子过盈配合，气浮轴承外部为轴承外壳，上端盖与下端盖分别通过螺栓固定安装在轴承外壳的两端；支杆与气浮轴承连接。该气浮轴承采用不对称气浮轴承的结构，其不对称性体现在圆周方向结构不对称、浅腔不均匀分布、不等大、不等深及节流孔不等直径等方面；气浮轴承沿支杆方向的中间位置设置径向回气孔和一定张角扇形槽，改变扇形槽的大小来调整不对称气浮轴承的静平衡位置。该装置相较于现有的装置，具有低阻尼、动态大承载力的优点。

Description

一种内置式俯仰机构用不对称气浮轴承

技术领域

本发明涉及轴承技术领域，特别是指一种内置式俯仰机构用不对称气浮轴承。

背景技术

在飞行器研制初期，为了降低研制飞行器的风险和成本，需对飞行器进行风洞模拟试验，探索飞行器的空气动力性能。进入21世纪以来，飞行器日益精细化的设计发展需求对现有风洞模拟的精密性和试验能力提出了更高的要求，传统的风洞模型技术在自身阻力过大、精确程度不够高等很多方面已不能满足现代航空航天、军用飞行器领域的发展需要。面对各种高性能飞行器研制节奏加快的挑战，改进传统风洞试验模型来弥补其不足的研究刻不容缓。

俯仰机构是影响飞行器风洞试验的重要原因之一。现有的支撑装置一般使用滚动轴承，该轴承由于难以克服自身摩擦损耗等问题逐渐被日益精密的试验所抛弃；使用电磁轴承可以使轴承与轴之间不直接接触，但是存在结构复杂、刚度不够等固有的劣势，在实际的风洞试验领域的应用比较受限。而气浮轴承具有回转精度高、摩擦阻尼低的优点，可以有效地解决这些问题。目前，基于内置式俯仰机构用不对称气浮轴承结构在国内外的研究十分稀少，大部分的研究都是仅仅处于研发阶段。因此对内置式俯仰机构用不对称气浮轴承结构的研制有着不可比拟的优势，拥有十分广阔的应用前景。

综上所述，加快推进内置式俯仰机构用不对称气浮轴承结构的研究对于提高我国风洞试验技术的创新和发展，促进我国先进飞行器、新型飞行器的研发具有重要的现实意义。而本发明是采用不对称气浮轴承作为支撑，实现了低阻尼、动态大承载力支撑的创新设计。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种内置式俯仰机构用不对称气浮轴承，用于风洞实验中支撑弹体模型做单自由度低阻尼俯仰运动，完成弹体模型的气动力学试验。

该系统包括气浮轴承和支杆，气浮轴承包括轴承外壳、轴瓦、轴承定子、上端盖和下端盖，轴瓦与轴承定子通过过盈配合，气浮轴承外部为轴承外壳，上端盖与下端盖分别通过螺栓固定安装在轴承外壳的两端；轴承外壳一端开孔，供支杆与气浮轴承连接，支杆另一端设置气动接头，并连接软管，轴承润滑空气通过软管进入气浮轴承，其余空间用于气浮轴承的回气。

其中，气浮轴承采用径向轴承和止推轴承为一体的径向不对称结构，不对称性包括圆周方向结构不对称、浅腔不均匀分布、不等大、不等深及节流孔不等直径。

气浮轴承沿支杆方向的中间位置设置径向回气孔和扇形槽，改变扇形槽的大小能够调整不对称气浮轴承的静平衡位置。

气浮轴承与支杆采用锥面配合、方形法兰的方式连接。

气浮轴承与支杆还可以采用锥面配合、锥销固定的方式连接。

本发明的上述技术方案的有益效果如下：

上述方案中，采用不对称气浮轴承作为俯仰机构的支撑，气浮轴承在圆周方向采用不对称结构，其不对称性体现在圆周方向结构不对称、浅腔不均匀分布、不等大、不等深及节流孔不等直径等方面的设计，该不对称结构提高了气浮轴承径向承载力，具有低阻尼、动态大承载力的优点。而且该内置式俯仰机构中的气浮轴承在支杆方向的轴承中间设置径向回气孔和一定张角扇形槽，用于调整不对称气浮轴承的静平衡位置。

附图说明

图1为本发明的内置式俯仰机构用不对称气浮轴承结构示意图；

图2为本发明的内置式俯仰机构用不对称气浮轴承剖视图；

图3为本发明的内置式俯仰机构用不对称气浮轴承三维图，其中，(a)为主视图，(b)为A方向视图；

图4为本发明的内置式俯仰机构用不对称气浮轴承的示意图，其中，(a)为A-A剖面示意图，(b)为主视图，(c)为B-B剖面示意图；

图5为本发明的内置式俯仰机构用不对称气浮轴承的支杆与轴承方形法兰连接示意图；

图6为本发明的内置式俯仰机构用不对称气浮轴承的支杆与轴承锥销连接示意图。

其中：1-轴承外壳；2-轴瓦；3-轴承定子；4-上端盖；5-下端盖；6-支杆；7-气动接头；8-软管。

具体实施方式

为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。

本发明提供一种内置式俯仰机构用不对称气浮轴承。

如图1、图2所示，该系统包括气浮轴承和支杆6，气浮轴承包括轴承外壳1、轴瓦2、轴承定子3、上端盖4和下端盖5，轴瓦2与轴承定子3通过过盈配合，气浮轴承外部为轴承外壳1，上端盖4与下端盖5分别通过螺栓固定安装在轴承外壳1的两端；轴承外壳1一端开孔，供支杆6与气浮轴承连接，支杆6另一端设置气动接头7，并连接软管8。

其中，气浮轴承采用径向轴承和止推轴承为一体的径向不对称结构，不对称性包括圆周方向结构不对称、浅腔不均匀分布、不等大、不等深及节流孔不等直径。

气浮轴承沿支杆6方向的中间位置设置径向回气孔和扇形槽，改变扇形槽的大小能够调整不对称气浮轴承的静平衡位置。

气浮轴承与支杆6采用锥面配合、方形法兰的方式连接。

气浮轴承与支杆6还可以采用锥面配合、锥销固定的方式连接。

在具体设计中，将轴瓦2与轴承定子3组合成的气浮轴承装入轴承外壳1的内孔中，上端盖4与下端盖5分别通过螺栓固定安装在轴承外壳1的两端，组成气浮轴承机构；

如图3和图4所示，轴瓦2与轴承定子3通过过盈配合组成气浮轴承，气浮轴承采用不对称气浮轴承的结构，其不对称性体现在圆周方向结构不对称、浅腔不均匀分布、不等大、不等深及节流孔不等直径等方面；

如图3和图4所示，气浮轴承沿支杆6方向的中间位置设置径向回气孔和一定张角扇形槽，改变扇形槽的大小来调整不对称气浮轴承的静平衡位置；

如图5所示，支杆6与轴承采用锥面配合和方形法兰的方式连接，将支杆6装入轴承后，用螺栓固定，完成支杆6与气浮轴承机构的连接；

如图6所示，支杆6与轴承采用锥面配合和锥销固定的方式连接，将支杆6装入轴承后，用锥销固定，完成支杆6与气浮轴承机构的连接；

支杆6后端装有气动接头7及软管8，轴承润滑气体通过软管8进入气浮轴承，其余空间用于不对称气浮轴承的回气。

本系统的工作原理是：

气浮轴承的润滑气体通过软管8和气动接头7进入支杆6的通道内，到达支杆6通道内的气体经过轴瓦2的径向通道及轴瓦2与轴承定子3之间的环槽均匀流入气浮轴承的各节流孔，作用于轴瓦2的环面径向浅腔和止推浅腔，发生环面浅腔二次节流，实现气浮轴承静压润滑，此时轴瓦2与轴承外壳1之间形成径向压力气膜，与上端盖4、下端盖5之间形成止推压力气膜，浮起俯仰机构的转动部分，使俯仰机构的转动部分与支撑装置的分离，实现被支撑试验模型在风洞中做低阻尼单自由度的俯仰运动。

压力气膜出口的润滑从气膜出口流出，经气浮轴承两端的环形回气槽和轴承端面与轴承供气孔之间的回气孔汇入轴承定子3内孔中，轴承定子3内孔中的润滑气体再经过支杆6的排气通道排出风洞中。

调节气浮轴承俯仰机构润滑气体的供气压力，使供气压力达到要求值，供入气浮轴承中，形成压力气膜，被支撑的试验模型会被压力气膜浮起，则可开始风洞实验。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种内置式俯仰机构用不对称气浮轴承，其特征在于：包括气浮轴承和支杆(6)，气浮轴承包括轴承外壳(1)、轴瓦(2)、轴承定子(3)、上端盖(4)和下端盖(5)，轴瓦(2)与轴承定子(3)过盈配合，气浮轴承外部为轴承外壳(1)，上端盖(4)与下端盖(5)分别通过螺栓固定安装在轴承外壳(1)的两端；轴承外壳(1)一端开孔，供支杆(6)与气浮轴承连接，支杆(6)另一端设置气动接头(7)，并连接软管(8)。

2.根据权利要求1所述的内置式俯仰机构用不对称气浮轴承，其特征在于：所述气浮轴承采用径向轴承和止推轴承为一体的径向不对称结构，不对称性包括圆周方向结构不对称、浅腔不均匀分布、不等大、不等深及节流孔不等直径。

3.根据权利要求1所述的内置式俯仰机构用不对称气浮轴承，其特征在于：所述气浮轴承沿支杆(6)方向的中间位置设置径向回气孔和扇形槽，改变扇形槽的大小能够调整不对称气浮轴承的静平衡位置。

4.根据权利要求1所述的内置式俯仰机构用不对称气浮轴承，其特征在于：所述气浮轴承与支杆(6)采用锥面配合、方形法兰的方式连接。

5.根据权利要求1所述的内置式俯仰机构用不对称气浮轴承，其特征在于：所述气浮轴承与支杆(6)采用锥面配合、锥销固定的方式连接。

Images