CN113883167A - 一种小孔节流静压气体轴承 - Google Patents

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程东乾
邓争荣
王谦
刘敏
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Abstract

本申请公开了一种小孔节流静压气体轴承，包括轴承本体、转子和小孔节流器，所述轴承本体是筒状结构，所述轴承本体中设置有多个小孔节流器，所述小孔节流器包括进气口、节流孔和气腔中的至少一个，所述转子设置在所述轴承本体的内侧，所述转子的外周侧设置有凸条，所述轴承本体的内侧设置有凹条，所述转子与所述轴承本体转动配合，所述转子为中空结构。本申请的小孔节流静压气体轴承在工作时即能承受径向载荷又能承受轴向载荷。

Description

一种小孔节流静压气体轴承
技术领域
本申请涉及机械配件领域，具体地，涉及一种小孔节流静压气体轴承。
背景技术
静压气体轴承是滑动轴承形式当中的一种，其结构和工作原理与液体滑动轴承类似，不同的是采用气体作为介质，当外部高压气体通过节流器进入轴承间隙，就会在轴承间隙中形成一层具有一定承载力和刚度的润滑气膜，依靠该气膜的润滑支承作用将轴浮起在轴承中。静压气体轴承具有摩擦阻力极小，运动平稳且无爬行现象、运动精度高、运动速度高、空气运动粘度极低的特点，系统基本没有发热现象、可用于较广的温度范围、具有对环境无污染的优点。
申请内容
本申请是基于申请人对以下事实和问题的发现和认识做出的：
现有的静压径向气体轴承只能承受径向载荷而不能承受轴向载荷，当轴的方向受力时会使轴产生轴向移动。
为此，本申请实施例提出一种静压气体轴承，该静压气体轴承在工作时即能承受径向载荷又能承受轴向载荷。
根据本申请实施例的小孔节流静压气体轴承，包括轴承本体，所述轴承本体是筒状结构，所述轴承本体中设置有多个小孔节流器，所述小孔节流器包括进气口、节流孔和气腔中的至少一个；转子，所述转子设置在所述轴承本体的内侧，所述转子的外周侧设置有凸条，所述凸条与转子为一体式结构，所述转子与所述轴承本体内壁面转动配合，所述转子为中空结构。
在一些实施例中，所述轴承本体的截面是圆环状，所述轴承本体的外周侧设置有多个外凸面，每个所述外凸面的内侧对应设置有一个凹槽，所述外凸面和所述凹槽沿所述轴承本体的外周侧圆周闭合延伸。
在一些实施例中，所述小孔节流器的一端与所述外凸面相接，所述小孔节流器的另一端与所述凹槽相接。
在一些实施例中，一个所述小孔节流器包括一个进气口、一个节流孔和一个气腔，所述进气口的一端与所述外凸面相接，所述进气口的另一端与节流孔的一端相接，所述节流孔的另一端与所述气腔的一端相接，所述气腔的另一端与所述凹槽相接。
在一些实施例中，所述外凸面包括第一外凸面和第二外凸面，所述凹槽包括第一凹面和第二凹面，一部分的所述小孔节流器设置在所述第一外凸面和第一凹面之间，另一部分的所述小孔节流器设置在所述第二外凸面和所述第二凹面之间。
在一些实施例中，所述第一外凸面与所述节流器的延伸方向的夹角和所述第二外凸面与所述轴承本体的延伸方向的夹角相同，所述第一凹面与所述第一外凸面平行，所述第二凹面与所述第二外凸面平行。
在一些实施例中，所述凸条设置在所述凹槽中，所述凸条沿所述转子的外周侧圆周闭合延伸。
在一些实施例中，所述凸条包括第一内凸面和第二内凸面，所述第一内凸面与所述第一凹面平行，所述第二内凸面与所述第二凹面平行。
在一些实施例中，当所述转子与所述轴承本体同轴时，所述转子的外壁与所述轴承本体的内壁之间的气膜厚度为16μm至37μm。
在一些实施例中，当所述转子与所述轴承本体不同轴时，会产生偏心，所述小孔节流静压气体轴承偏心率为0至0.6。
在一些实施例中，所述小孔节流静压气体轴承还包括供气件，所述供气件设置在所述轴承本体的外周侧，所述供气件与所述小孔节流器进气口相接，所述供气件的外侧设置有供气孔，所述供气孔与所述进气口相通。
附图说明
图1是本申请实施例的小孔节流静压气体轴承的剖视示意图。
图2是本申请实施例的小孔节流静压气体轴承的供气件的示意图。
图3是本申请实施例的小孔节流静压气体轴承的结构示意图。
图4是本申请实施例的小孔节流静压气体轴承的右视图。
图5是图4中A-A处的剖视示意图。
图6是图5中B处的局部放大图。
附图标记：
转子1；凸条11；第一内凸面111；第二内凸面112；
轴承本体2；外凸面21；第一外凸面211；第二外凸面212；凹槽22；第一凹面221；第二凹面222；小孔节流器201；进气口23；节流孔24；气腔25；
供气件3；供气孔31。
具体实施方式
下面详细描述本申请的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本申请，而不能理解为对本申请的限制。
如图1-图6所示，根据本申请实施例的小孔节流静压气体轴承，包括轴承本体2和转子1。
轴承本体2是筒状结构，轴承本体2中设置有多个小孔节流器201，小孔节流器201包括进气口23、节流孔24和气腔25中的至少一个。
具体地，如图1所示，轴承本体2沿左右方向延伸，轴承本体2是中空的管状结构，沿着轴承本体2的轴向布置有多组小孔节流器201，每组小孔节流器201都沿着轴承本体2的周向等间隔圆周排列，小孔节流器201贯穿轴承本体2的侧壁。
优选的，在轴向位置小孔节流器201一共有四组，每组小孔节流器201沿周向位置包含八个小孔节流器201。
由此，高压气体经过小孔节流器201均匀地进入轴承本体2的内腔中，使轴承本体2与转子1之间的间隙充满高压气体，使转子1浮起。
转子1设置在轴承本体2的内侧，转子1的外周侧设置有凸条11，转子1与轴承本体2转动配合，转子1为中空结构。
具体地，轴承本体2套设在转子1的外周侧，转子1与轴承本体2之间存在间隙，即转子1游动安装在节流器2的内侧。转子1是中空的筒状结构，转子1的截面是环形，转子1沿左右方向延伸，转子1中的通孔也沿组左右方向延伸，转子1中的通孔是圆孔、且通孔的轴心与所述转子1的轴心重合。转子1可以在节流器2中沿转子1的周向圆周转动。
在一些实施例中，轴承本体2的截面是圆环状，轴承本体2的外周侧设置有多个外凸面21，每个外凸面21的内侧对应设置有一个凹槽22，外凸面21和凹槽22沿轴承本体2的外周侧圆周闭合延伸。
具体地，外凸面21有两个，外凸面21平行间隔布置，外凸面21包括两个相对的、与轴承本体2延伸方向夹角相同的平面，外凸面21向轴承本体2的径向突出，外凸面21与凹槽22一一对应，凹槽22的一端与轴承本体2的内壁相接，凹槽22的另一端伸入外凸面21中，凹槽22的延伸方向与外凸面21的延伸方向相同。
由此，外凸面21的截面近似于等腰三角形，凹槽22的截面近似于等腰三角形，使轴承本体2的侧壁壁厚均匀，便于设置多个小孔节流器201。
在一些实施例中，小孔节流器201的一端与外凸面21相接，小孔节流器201的另一端与凹槽22相接。
具体地，小孔节流器201的延伸方向垂直于外凸面21和凹槽22的内表面，小孔节流器201的贯穿轴承本体2的侧壁，即小孔节流器201的外端与轴承本体2的外端相接，小孔节流器201的内端与轴承本体2的内壁相接。
由此，高压气体从轴承本体2的外侧经过小孔节流器201进入节流器2的内侧，在高压空气流经小孔节流器201时，产生压降，从而可以控制小孔节流器201内端的流动空气的压力。
在一些实施例中，如图1所示，一个小孔节流器201包括一个进气口23、一个节流孔24和一个气腔25，进气口23的一端与外凸面21相接，进气孔23的另一端与节流孔24的一端相接，节流孔24的另一端与气腔25的一端相接，气腔25的另一端与凹槽22相接。
具体地，如图5所示，小孔节流器201包括依次布置的一个进气口23、一个节流孔24和一个气腔25，进气口23、节流孔24和气腔25首尾相接。需要说明的是，进气口23的孔径远大于节流孔24，气腔25的孔径远大于节流孔24。
优选的，气腔25的深度为0.005mm，气腔25的孔径为4mm节流孔24的深度为1.5mm，节流孔24的孔径为0.4mm，进气口23的深度为1.5mm，进气口23的孔径为4mm。
在一些实施例中，如图5所示，外凸面21包括第一外凸面211和第二外凸面212，凹槽22包括第一凹面221和第二凹面222，一部分的小孔节流器201设置在第一外凸面211和第一凹面221之间，另一部分的小孔节流器201设置在第二外凸面212和第二凹面222之间。
具体地，第一外凸面211和第二外凸面212是相对的弧面，第一外凸面211和第二外凸面212的外端相接，第一凹面221和第二凹面222是相对的弧面，第一凹面221和第二凹面222的外端相接。
在一些实施例中，每个第一外凸面211和与其对应的第一凹面221之间设置有一组小孔节流器201，小孔节流器201的外端与第一外凸面211相接，小孔节流器201的内端与第一凹面221相接；每个第二外凸面212和与其对应的第二凹面222之间设置有一组小孔节流器201，小孔节流器201的外端与第二外凸面212相接，小孔节流器201的内端与第二凹面222相接。从而在轴向位置小孔节流器201有四组。
在一些实施例中，第一外凸面211与节流器2的延伸方向的夹角和第二外凸面212与节流器2的延伸方向的夹角相同，第一凹面221与第一外凸面211平行，第二凹面222与第二外凸面212平行。
具体地，外凸面21的截面近似于等腰三角形，第一外凸面211和第二外凸面212可视为等腰三角形的两个斜边；凹槽22的截面近似于等腰三角形，第一凹面221和第二凹面222可视为等腰三角形的两个斜边。由此，流经小孔节流器201的高压气体可以以相同的角度吹向凸条11的两侧，对凸条11施加相同的压力，从而使转子1稳定在节流器2的正中位置。
在一些实施例中，凸条11设置在凹槽22中，凸条11沿转子1的外周侧圆周闭合延伸。
具体地，转子1与轴承本体2对中时，凸条11转动配合在凹槽22中，凸条11的外壁与凹槽22的内壁间距相等，从而使转子1外壁与节流器2的内壁间距相同。
需要说明的是，在小孔节流静压气体轴承工作时，高压气体充满转子1外壁与轴承本体2之间的内壁形成气膜，当转子1与轴承本体2不对中，气膜的厚度不均匀。
在一些实施例中，如图5所示，凸条11包括第一内凸面111和第二内凸面112，第一内凸面111与第一凹面221平行，第二内凸面112与第二凹面222平行。
具体地，凸条11的截面可视为等腰三角形，使凸条11在凹槽22中转动时，凸条11与凹槽22的间距相同。
在一些实施例中，当转子1与节流器2同轴时，转子1的外壁与节流器2的内壁之间的间距为16μm至37μm。
在一些实施例中，小孔节流静压气体轴承还包括供气件3，供气件3设置在轴承本体2的外周侧，供气件3与进气口23相接，供气件3的外侧设置有供气孔31，供气孔31与进气孔23相通。
具体地，如图2所示，供气孔31与小孔节流静压气体轴承外部的高压气源相连，供气孔31还与进气口23相通，从而使高压空气经过供气孔31进入供气件3中、并经过进气口23流入从轴承本体2的两端流出。
在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请的限制。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体地限定。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本申请的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本申请的限制，本领域的普通技术人员在本申请的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (11)

1.一种小孔节流静压气体轴承，其特征在于，包括：
轴承本体，所述轴承本体是筒状结构，所述轴承本体中设置有多个小孔节流器，所述小孔节流器包括进气口、节流孔和气腔中的至少一个。
转子，所述转子设置在所述轴承本体的内侧，所述转子的外周侧设置有凸条，所述转子与所述节流器转动配合，所述转子的中心设置有通孔为中空结构。
2.根据权利要求1所述的小孔节流静压气体轴承，其特征在于，所述轴承本体的截面是圆环状，所述轴承本体的外周侧设置有多个外凸面，每个所述外凸面的内侧对应设置有一个凹槽，所述外凸面和所述凹槽沿所述轴承本体的外周侧圆周闭合延伸。
3.根据权利要求2所述的小孔节流静压气体轴承，其特征在于，所述小孔节流器的一端与所述轴承本体外凸面相接，所述小孔节流器的另一端与所述凹槽面相接。
4.根据权利要求3所述的小孔节流静压气体轴承，其特征在于：一个所述小孔节流器包括一个进气口、一个节流孔和一个气腔，所述进气口的一端与所述外凸面相接，所述进气口的另一端与节流孔的一端相接，所述节流孔的另一端与所述气腔的一端相接，所述气腔的另一端与所述轴承本体凹槽面相接。
5.根据权利要求4所述的小孔节流静压气体轴承，其特征在于，所述外凸面包括第一外凸面和第二外凸面，所述凹槽包括第一凹面和第二凹面，一部分的所述小孔节流器设置在所述第一外凸面和第一凹面之间，另一部分的所述小孔节流器设置在所述第二外凸面和所述第二凹面之间。
6.根据权利要求5所述的小孔节流静压气体轴承，其特征在于，所述第一外凸面与所述轴承本体的延伸方向的夹角和所述第二外凸面与所述轴承本体的延伸方向的夹角相同，所述第一凹面与所述第一外凸面平行，所述第二凹面与所述第二外凸面平行。
7.根据权利要求6所述的小孔节流静压气体轴承，其特征在于，所述凸条设置在所述凹槽中，所述凸条沿所述转子的外周侧圆周闭合延伸。
8.根据权利要求7所述的小孔节流静压气体轴承，其特征在于，所述凸条包括第一内凸面和第二内凸面，所述第一内凸面与所述第一凹面平行，所述第二内凸面与所述第二凹面平行。
9.根据权利要求8所述的小孔节流静压气体轴承，其特征在于，当所述转子与所述轴承本体同轴时，所述转子的外壁与所述轴承本体的内壁之间的气膜厚度为16μm至37μm。
10.根据权利要求9所述的小孔节流静压气体轴承，其特征在于，当所述转子与所述轴承本体不同轴时，所述轴承偏心率为0至0.6。
11.根据权利要求1-11所述的小孔节流静压气体轴承，其特征在于，所述小孔节流静压气体轴承还包括供气件，所述供气件设置在所述轴承本体的外周侧，所述供气件与所述进气孔相接，所述供气件的外侧设置有供气孔，所述供气孔与所述进气口相通。
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