EA035187B1 - Гибридный газодинамический осевой подшипник - Google Patents

Гибридный газодинамический осевой подшипник Download PDF

Info

Publication number
EA035187B1
EA035187B1 EA201792556A EA201792556A EA035187B1 EA 035187 B1 EA035187 B1 EA 035187B1 EA 201792556 A EA201792556 A EA 201792556A EA 201792556 A EA201792556 A EA 201792556A EA 035187 B1 EA035187 B1 EA 035187B1
Authority
EA
Eurasian Patent Office
Prior art keywords
grooves
foil
disk
end surface
lines
Prior art date
Application number
EA201792556A
Other languages
English (en)
Other versions
EA201792556A1 (ru
Inventor
Лифэн Ло
Original Assignee
Лифэн Ло
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Лифэн Ло filed Critical Лифэн Ло
Publication of EA201792556A1 publication Critical patent/EA201792556A1/ru
Publication of EA035187B1 publication Critical patent/EA035187B1/ru

Links

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • F16C17/045—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with grooves in the bearing surface to generate hydrodynamic pressure, e.g. spiral groove thrust bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • F16C17/042—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only with flexible leaves to create hydrodynamic wedge, e.g. axial foil bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C17/00—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement
    • F16C17/04—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only
    • F16C17/08—Sliding-contact bearings for exclusively rotary movement for axial load only for supporting the end face of a shaft or other member, e.g. footstep bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C33/00—Parts of bearings; Special methods for making bearings or parts thereof
    • F16C33/02—Parts of sliding-contact bearings
    • F16C33/04—Brasses; Bushes; Linings
    • F16C33/06—Sliding surface mainly made of metal
    • F16C33/10—Construction relative to lubrication
    • F16C33/1005—Construction relative to lubrication with gas, e.g. air, as lubricant
    • F16C33/101—Details of the bearing surface, e.g. means to generate pressure such as lobes or wedges
    • F16C33/1015—Pressure generating grooves
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C2300/00—Application independent of particular apparatuses
    • F16C2300/20—Application independent of particular apparatuses related to type of movement
    • F16C2300/22—High-speed rotation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Fluid Mechanics (AREA)
  • Support Of The Bearing (AREA)
  • Sliding-Contact Bearings (AREA)

Abstract

Гибридный газодинамический осевой подшипник содержит два внешних диска, внутренний диск, зажатый между двумя внешними дисками, и фольговые упругие элементы, размещённые между каждым из внешних дисков и внутренним диском; при этом обе торцевые поверхности внутреннего диска соответственно снабжены равномерно расположенными канавками, а канавка на одной из торцевых поверхностей расположена зеркально симметрично канавке на другой торцевой поверхности. Гибридный газодинамический осевой подшипник согласно настоящему изобретению обладает жесткостными характеристиками при максимально высокой скорости вращения, как у газодинамического осевого подшипника канавочного типа, и упругой характеристикой при высокой ударопрочности и несущей способностью, как у газодинамического осевого фольгового подшипника, что позволяет применять газодинамические осевые подшипники в областях сверхвысоких скоростей при более высоких нагрузках.

Description

Область техники
Настоящее изобретение касается газодинамического осевого подшипника, в частности гибридного газодинамического осевого подшипника, обладающего при максимально высоких скоростях вращения жёсткостной характеристикой как у газодинамического осевого подшипника канавочного типа, и упругой характеристикой высокой ударопрочности, а также несущей способностью газодинамического осевого фольгового подшипника, и относится к области газовых подшипников.
Уровень техники
Газовые подшипники обладают такими преимуществами, как способность работы в высокоскоростном режиме, высокая точность, термоустойчивость, малые потери на трение, продолжительный срок службы и прочими. Их бурное развитие пришлось на последние десятилетия, и теперь газовые подшипники стали широко применяться в качестве высокоскоростных опор, высокоточных опор и т.п. В настоящее время разработаны различные типы газовых подшипников, которые, в основном, подразделяются на газодинамические и газостатические.
В газодинамическом подшипнике газ играет роль смазки, а газовая плёнка формируется между валом и подшипником. Именно в подшипнике такого типа подвижная поверхность не находится в прямом контакте с неподвижной поверхностью, и это даёт много преимуществ, таких как отсутствие загрязнения окружающей среды, малые потери на трение, широкий диапазон температур, плавная работа, длительный эксплуатационный ресурс и работа в высоскоростных режимах. Благодаря малым потерям на трение и отсутствию необходимости использовать жидкие смазочные масла этот подшипник широко используется в области, где применяются высокие скорости вращения. В частности, он часто применяется в области сверхвысоких скоростей, где обычно в качестве опоры используется роликовый подшипник и где не подходят жидкие смазки.
Газодинамический осевой подшипник формируется двумя находящимися в движении относительно друг друга рабочими поверхностями, образующими клиновидный промежуток. При их движении относительно друг друга газ движется под действием собственной вязкости и нагнетается в клиновидный зазор, создавая тем самым динамическое давление для восприятия нагрузки. Различные типы газодинамических осевых подшипников определяются конструктивными различиями, при этом рабочий процесс отличается незначительно. В настоящее время наиболее распространёнными конструктивными типами газодинамических осевых подшипников являются самоустанавливающиеся сегментные подшипники, подшипники канавочного типа и фольговые подшипники.
Самоустанавливающийся сегментный газодинамический осевой подшипник представляет собой наилучший тип газодинамических подшипников с самонастраивающимся рабочим режимом, который может надёжно работать при уменьшенных воздушных зазорах и не чувствителен к температурным, упругим деформациям и т.п., при этом легко обеспечивается точность его изготовления, а также он имеет огромные преимущества, обладая способностью автоматически отслеживать изменение нагрузки. В настоящее время он в основном используется в крупногабаритных высокоскоростных вращающихся механизмах и турбинном оборудовании внутри страны и за рубежом. Однако его конструкция является более сложной, процесс установки сложен и требования выше по сравнению с требованиями к обычному осевому подшипнику, поэтому сфера его применения ограничена.
Хотя газодинамический осевой фольговый подшипник с упругой опорой может обеспечить надёжную несущую способность и смягчить ударную вибрацию, существуют некоторые проблемы в технологии производства и обработке материалов подшипников, поскольку фольговый подшипник обычно выполняют из листов металлической фольги, кроме того величина затухания колебаний в подшипнике не может быть значительно улучшена, так что жёсткость такого подшипника недостаточна, критическая скорость вращения мала, и подшипник склонен к потере устойчивости и даже заклиниванию при работе на высоких скоростях.
Газодинамический осевой подшипник канавочного типа обладает хорошей устойчивостью, причём некоторая устойчивость достигается даже без нагрузки, а при высоких скоростях статическая несущая способность у него выше, чем у других видов подшипников. В настоящее время он преимущественно используется в малогабаритных высокоскоростных вращающихся механизмах, а также используется в качестве подшипника в точном оборудовании, таком как гироскоп и магнитный барабан. Однако из-за того, что газодинамический осевой подшипник канавочного типа обладает высокой жёсткостью, его ударопрочность недостаточна, а несущая способность недостаточно велика. Кроме того, он неспособен работать на высоких скоростях при больших нагрузках.
Целью, достижения которой ожидают от исследователей в области подшипников, является создание гибридного газодинамического осевого подшипника, имеющего жесткостные характеристики при максимально высокой скорости вращения, как у газодинамического осевого подшипника канавочного типа, а упругую характеристику при высокой ударопрочности и несущую способность, как у газодинамического осевого фольгового подшипника. Далее, с точки зрения перспективы, весьма важно достичь того, чтобы газодинамические осевые подшипников могли работать при повышенной нагрузке в области сверхвысоких скоростей.
- 1 035187
Раскрытие изобретения
Ввиду рассмотренных выше проблем и требований уровня техники целью настоящего изобретения является создание гибридного газодинамического осевого подшипника, имеющего жёсткостные характеристики при максимально высокой скорости вращения, как у газодинамического осевого подшипника канавочного типа, а упругую характеристику при высокой ударопрочности и несущую способность, как у газодинамического осевого фольгового подшипника, а также достижение того, чтобы газодинамические осевые подшипники работали в областях сверхвысоких скоростей при повышенной нагрузке.
Поставленная цель достигается созданием настоящего изобретения, объектом которого является следующее:
гибридный газодинамический осевой подшипник, содержащий два внешних диска, внутренний диск, зажатый между двумя внешними дисками, и фольговые упругие элементы, размещённые между каждым из внешних дисков и внутренним диском; при этом обе торцевые поверхности внутреннего диска соответственно снабжены равномерно расположенными канавками, причём канавка на одной из торцевых поверхностей расположена зеркально симметрично канавке на другой торцевой поверхности.
В одном из вариантов осуществления изобретения канавки также выполнены на внешней цилиндрической поверхности внутреннего диска, при этом канавки на внешней цилиндрической поверхности и канавки на левой и правой торцевых поверхностях имеют одну и ту же форму, а осевые контурные линии канавок на внешней цилиндрической поверхности и радиальные контурные линии канавок на левой и правой торцевых поверхностях соединены друг с другом с обеспечением однозначного взаимного соответствия.
В одном из вариантов осуществления изобретения верхние осевые линии канавок на внешней цилиндрической поверхности соответствуют верхним радиальным линиям канавок на левой и правой торцевых поверхностях и соединены друг с другом перед периферийным скосом на каждой торцевой поверхности;
средние осевые линии канавок на внешней цилиндрической поверхности соответствуют средним радиальным линиям канавок на левой и правой торцевых поверхностях и соединены друг с другом перед периферийным скосом на каждой торцевой поверхности; а нижние осевые линии канавок на внешней цилиндрической поверхности соответствуют нижним радиальным линиям канавок на левой и правой торцевых поверхностях и соединены друг с другом перед периферийным скосом на каждой торцевой поверхности.
В одном из вариантов осуществления изобретения канавка имеет форму лопасти.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения между фольговым упругим элементом и внутренним диском имеется зазор, составляющий 0,003-0,008 мм.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения по меньшей мере один конец фольгового упругого элемента закреплён на внутренней торцевой поверхности соответствующего внешнего диска.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения имеется несколько фольговых упругих элементов, которые равномерно распределены по внутренней торцевой поверхности каждого внешнего диска.
В более предпочтительном варианте осуществления изобретения фольговый упругий элемент, закреплённый на одном из внешних дисков, расположен зеркально симметрично фольговому упругому элементу на другом внешнем диске.
В более предпочтительном варианте осуществления изобретения на внутренней торцевой поверхности внешнего диска выполнена зажимающая канавка, используемая для закрепления фольгового упругого элемента.
В предпочтительном варианте осуществления изобретения фольговый упругий элемент подвергнут поверхностной термообработке.
В одном из вариантов осуществления изобретения фольговый упругий элемент состоит из волнообразного листа фольги и плоского листа фольги, при этом верхний конец дугообразного выступа волнообразного листа фольги прикреплен к плоскому листу фольги, а промежуточная нижняя кромка волнообразной дуги волнообразного листа фольги прикреплена к внутренней цилиндрической поверхности соответствующего внешнего диска.
По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение даёт следующие преимущества:
фольговый упругий элемент размещён между внешним диском и внутренним диском, а на левой и правой торцевых поверхностях внутреннего диска выполнены канавки одной и той же формы, причём канавка на одной из торцевых поверхностей расположена зеркально симметрично канавке на другой торцевой поверхности, в результате чего получается гибридный газодинамический осевой подшипник, имеющий жёсткостные характеристики при максимально высоких скоростях вращения как у газодинамического осевого подшипника канавочного типа, а упругую характеристику при высокой ударопрочности и несущую способность как у газодинамического осевого фольгового подшипника.
По сравнению с существующим обычным газодинамическим осевым подшипником канавочного
- 2 035187 типа такой подшипник согласно настоящему изобретению обладает в несколько раз повышенными ударопрочностью и несущей способностью при той же скорости вращения, а по сравнению с существующим чисто фольговым газодинамическим осевым подшипником он имеет в несколько раз повышенную предельную скорость вращения при той же нагрузке. Испытания показали, что гибридный газодинамический осевой подшипник согласно настоящему изобретению может использоваться при предельной скорости вращения от 200000 до 450000 оборотов в минуту под нагрузкой 1-3 кг, а существующий газодинамический осевой подшипник может достичь несущей способности только 0,5-1,5 кг а максимальной скорости вращения от 100000 до 200000 оборотов в минуту. Очевидно, что настоящее изобретение позволяет применять газодинамические осевые подшипники в области сверхвысоких скоростей при более высоких нагрузках. По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение знаменует значительный прогресс и новый шаг в области технологии газодинамического осевого подшипника.
Краткое описание чертежей
На фиг. 1 схематически показан вид в разрезе гибридного газодинамического осевого подшипника согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 2a показан вид слева внутреннего диска согласно первому варианту осуществления.
На фиг. 2b показан вид справа внутреннего диска согласно первому варианту осуществления.
На фиг. 3 a показан вид справа левого внешнего диска с фольговым упругим элементом, закреплённым согласно первому варианту осуществления.
На фиг. 3b показан вид слева правого внешнего диска с фольговым упругим элементом, закреплённым согласно первому варианту осуществления.
На фиг. 4 схематически показан вид в разрезе фольгового упругого элемента согласно первому варианту осуществления.
На фиг. 5 схематически в трёхмерном изображении показан фольговый упругий элемент согласно первому варианту осуществления.
На фиг. 6a схематически в трёхмерном изображении показан вид слева гибридного газодинамического осевого подшипника согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения.
На фиг. 6b схематически в трёхмерном изображении показан вид справа гибридного газодинамического осевого подшипника согласно второму варианту осуществления.
На фиг. 7 схематически в трёхмерном изображении показана часть гибридного газодинамического осевого подшипника согласно второму варианту осуществления.
На фиг. 8 схематически в трёхмерном изображении показан вид слева внутреннего диска согласно второму варианту осуществления.
На фиг. 9 показано увеличенное изображение области А на фиг. 8.
На фиг. 10 схематически в трёхмерном изображении показан вид справа внутреннего диска согласно второму варианту осуществления.
На фиг. 11 показано увеличенное изображение области В на фиг. 10.
Ссылочными номерами на чертежах обозначены следующие элементы:
- Внешний диск.
- Внутренний диск.
- Левый внешний диск.
- Правый внешний диск.
- Зажимающая канавка.
- Канавка на левой торцевой поверхности.
- Канавка на правой торцевой поверхности.
- Канавка на внешней цилиндрической поверхности.
211 - Верхняя радиальная линия.
212 - Средняя радиальная линия.
213 - Нижняя радиальная линия.
221 - Верхняя радиальная линия.
222 - Средняя радиальная линия.
223 - Нижняя радиальная линия.
231. Верхняя осевая линия.
232 - Средняя осевая линия.
233 - Нижняя осевая линия.
- Фольговый упругий элемент.
a - Фольговый упругий элемент, закреплённый на левом внешнем диске.
3b - Фольговый упругий элемент, закреплённый на правом внешнем диске.
- Волнообразный лист фольги.
- Плоские листы фольги.
- Закреплённый конец
311 - Дугообразные выступы.
312 - Промежуточные нижние кромки между волнообразными дугами.
- 3 035187
Осуществление изобретения
Объект настоящего изобретения описан ниже более подробно со ссылками на несколько вариантов осуществления изобретения и сопровождающие графические материалы.
Вариант 1.
Как показано на фиг. 1, гибридный газодинамический осевой подшипник согласно этому варианту осуществления изобретения,включает два внешних диска 1, внутренний диск 2, зажатый между двумя внешними дисками 1, причём между каждым из внешних дисков 1 и внутренним диском 2 размещён фольговый упругий элемент 3, на левой торцевой поверхности внутреннего диска 2 выполнены равномерно расположенные канавки 21, а на правой торцевой поверхности внутреннего диска 2 выполнены равномерно расположенные канавки 22.
Как показано на фиг. 2a и 2b, канавки 21 на левой торцевой поверхности внутреннего диска 2 расположены зеркально симметрично канавкам 22 на правой торцевой поверхности внутреннего диска 2. Радиальные контурные линии канавок 21 на левой торцевой поверхности и канавок 22 на правой торцевой поверхности соединены друг с другом с обеспечением однозначного взаимного соответствия. Канавки 21 и 22 имеют одинаковую форму. В этом варианте осуществления изобретения эта форма представляет собой лопасть.
Кроме того, как показано на фиг. 3a и 3b, фольговые упругие элементы 3 закреплены на внутренней торцевой поверхности соответствующего внешнего диска 1 (например, фольговый упругий элемент 3 a закреплён на левом внешнем диске 11, как показано на фиг. 3 a, а фольговый упругий элемент 3b закреплён на правом внешнем диске 12, как показано на фиг. 3b), причём фольговый упругий элемент 3a, закреплённый на левом внешнем диске 11, расположен зеркально симметрично фольговому упругому элементу 3b, закреплённому на правом внешнем диске 12. На каждом из внешних дисков может располагаться несколько фольговых упругих элементов (на фиг. 3a и 3b показано четыре), при этом они равномерно распределены по внутренней торцевой поверхности внешнего диска.
Как показано на фиг. 1, 4 и 5, фольговый упругий элемент 3 может состоять из волнообразного листа фольги 31 и плоского листа фольги 32, при этом верхний конец дугообразного выступа 311 волнообразного листа фольги 31 прикреплен к плоскому листу фольги 32, промежуточная нижняя кромка волнообразной дуги 312 волнообразного листа фольги 31 прикреплена к внутренней торцевой поверхности соответствующего внешнего диска 1; по меньшей мере один конец каждого фольгового упругого элемента 3 закреплён на внутренней торцевой поверхности соответствующего внешнего диска (в этом варианте осуществления изобретения один конец 33 каждого фольгового упругого элемента 3 закреплён, как показано на чертеже, а другой конец свободен).
Вариант 2.
Как показано на фиг. 6a, 6b, 7, 8 и 10, единственное отличие от гибридного газодинамического осевого подшипника согласно первому варианту осуществления изобретения заключается в том, что канавки 23 также выполнены на внешней цилиндрической поверхности внутреннего диска 2, при этом канавка 23 на внешней цилиндрической поверхности и канавки 21 и 22 на левой и правой торцевых поверхностях имеют одну и ту же форму (в этом варианте осуществления изобретения канавки имеют форму лопасти), а осевые контурные линии канавок 23 на внешней цилиндрической поверхности и канавок (21, 22) на левой и правой торцевых поверхностях соединены друг с другом с обеспечением однозначного взаимного соответствия, а именно:
верхние осевые линии 231 канавок 23 на внешней цилиндрической поверхности соответствуют верхним радиальным линиям 211 канавок 21 на левой торцевой поверхности и соединены друг с другом перед периферийным скосом на этой торцевой поверхности;
средние осевые линии 232 канавок 23 на внешней цилиндрической поверхности соответствуют средним радиальным линиям 212 канавок 21 на левой торцевой поверхности и соединены друг с другом перед периферийным скосом на этой торцевой поверхности;
нижние осевые линии 233 канавок 23 на внешней цилиндрической поверхности соответствуют нижним радиальным линиям 213 канавок 21 на левой торцевой поверхности и соединены друг с другом перед периферийным скосом на этой торцевой поверхности (как показано на фиг. 9);
верхние осевые линии 231 канавок 23 на внешней цилиндрической поверхности соответствуют верхним радиальным линиям 221 канавок 22 на правой торцевой поверхности и соединены друг с другом перед периферийным скосом на этой торцевой поверхности;
средние осевые линии 232 канавок 23 на внешней цилиндрической поверхности соответствуют средним радиальным линиям 222 канавок 22 на правой торцевой поверхности и соединены друг с другом перед периферийным скосом на этой торцевой поверхности;
нижние осевые линии 233 канавок 23 на внешней цилиндрической поверхности соответствуют нижним радиальным линиям 223 канавок 22 на правой торцевой поверхности и соединены друг с другом перед периферийным скосом на этой торцевой поверхности (как показано на фиг. 11).
На внутренней торцевой поверхности внешнего диска 1 выполнена зажимающая канавка 13 для закрепления фольгового упругого элемента 3 (как показано на фиг. 7).
Благодаря наличию фольгового упругого элемента 3, размещённого между внешним диском 1 и
- 4 035187 внутренним диском 2, канавок одной и той же формы, выполненных на левой и правой торцевых поверхностях внутреннего диска 2, а также тому, что канавки 21 на левой торцевой поверхности зеркально симметричны канавкам 22 на правой торцевой поверхности, удаётся получить гибридный газодинамический осевой подшипник, имеющий жёсткостные характеристики при максимально высоких скоростях вращения как у газодинамического осевого подшипника канавочного типа, а упругую характеристику при высокой ударопрочности и несущую способность как у газодинамического осевого фольгового подшипника.
Благодаря клиновидному промежутку, образованному между фольговым упругим элементом 3 и внутренним диском 2, при вращении внутреннего диска 2 газ, благодаря собственной вязкости, нагнетается в клиновидный промежуток, в результате чего, очевидно, возрастает осевое динамического давление. По сравнению с существующим обычным газодинамическим осевым фольговым подшипником гибридный газодинамический осевой подшипник может эксплуатироваться при той же нагрузке, но в несколько раз большей предельной скорости вращения.
В то же время, благодаря наличию фольгового упругого элемента 3, вследствие его упругого воздействия значительно повышаются несущая способность, ударопрочность и способность тормозить осевой вихревой поток. По сравнению с существующим обычным газодинамическим осевым подшипником канавочного типа гибридный газодинамический осевой подшипник имеет повышенные в несколько раз ударопрочность и несущую способность при той же скорости вращения.
В частности, благодаря наличию канавок 23, выполненных также и на внешней цилиндрической поверхности внутреннего диска 2, при этом той же формы, что и канавки 21 на левой торцевой поверхности и канавки 22 на правой торцевой поверхности, а также тому, что осевые контурные линии канавок 23 на внешней цилиндрической поверхности и радиальные контурные линии канавок (21, 22) на левой и правой торцевых поверхностях соединены друг с другом с обеспечением однозначного взаимного соответствия, сжатый воздух, генерируемый в канавках (21 и 22) на левой и правой торцевых поверхностях внутреннего диска 2, непрерывно перемещается в радиальном направлении от центра вала в канавкообразных каналах, сформированных канавками 23 на внешней цилиндрической поверхности, так что может быть сформирована воздушная плёнка для обеспечения усиленной опоры при работе подшипника на высокой скорости, а сама воздушная плёнка работает как смазка для газодинамического осевого подшипника, при этом может быть обеспечена стабильная работа газодинамического осевого подшипника на высоких скоростях в режиме всплывания в воздухе и дополнительно гарантировано достижение максимально высокой скорости вращения.
Далее предпочтительно, чтобы фольговый упругий элемент 3 был подвергнут поверхностной термообработке, чтобы лучше удовлетворять эксплуатационным требованиям к работе на высоких скоростях, а зазор между фольговым упругим элементом 3 и внутренним диском 2 составлял 0,003-0,008 мм для дополнительного обеспечения надёжности и устойчивости подшипника при работе на высоких скоростях.
Кроме того конструкция фольгового упругого элемента 3 не ограничена представленными выше вариантами осуществления изобретения, при условии обеспечения согласования между внутренним и внешними дисками для выполнения существенных требований к настоящему изобретению.
Результаты испытаний показывают, что гибридный газодинамический осевой подшипник согласно настоящему изобретению может использоваться при максимальной скорости вращения от 200000 до 450000 оборотов в минуту под нагрузкой 1-5 кг, в то время как существующий газодинамический осевой подшипник может достичь несущей способности только 0,5-1,5 кг при максимальной скорости вращения от 100000 до 200000 оборотов в минуту. Очевидно, что настоящее изобретение позволяет применять газодинамические осевые подшипники в областях сверхвысоких скоростей при более высоких нагрузках. По сравнению с предшествующим уровнем техники настоящее изобретение знаменует значительный прогресс и новый шаг в области технологии газодинамического осевого подшипника.
Наконец, следует отметить, что приведённое выше раскрытие изобретения предназначено только для более подробного описания объекта настоящего изобретения и не должно истолковываться как ограничение объёма изобретения. Несущественные улучшения и модификации, сделанные специалистами в данной области в соответствии с приведенным выше раскрытием, полностью подпадают под объем настоящего изобретения.

Claims (8)

1. Г ибридный газодинамический осевой подшипник, содержащий два внешних диска (11, 12), внутренний диск (2), зажатый между одним внешним диском (11) и другим внешним диском (12) и имеющий внешнюю цилиндрическую поверхность и две противоположные торцевые поверхности;
фольговый упругий элемент (3a), размещённый между внешним диском (11) и внутренним диском (2);
другой фольговый упругий элемент (3b), размещённый между внешним диском (12) и внутренним
- 5 035187 диском (2);
при этом обе торцевые поверхности и внешняя цилиндрическая поверхность внутреннего диска соответственно снабжены несколькими канавками, причём каждая канавка (21) на одной из торцевых поверхностей имеет верхние радиальные линии (211), средние радиальные линии (212) и нижние радиальные линии (213);
каждая канавка (22) на другой торцевой поверхности имеет верхние радиальные линии (221), средние радиальные линии (222) и нижние радиальные линии (223);
каждая канавка (23) на внешней цилиндрической поверхности имеет верхние осевые линии (231), средние осевые линии (232) и нижние осевые линии (233) и канавка на одной из торцевых поверхностей расположена зеркально симметрично канавке на другой торцевой поверхности, а осевые контурные линии канавок на внешней цилиндрической поверхности и радиальные контурные линии канавок на обеих торцевых поверхностях соединены друг с другом с обеспечением однозначного взаимного соответствия, а именно:
верхние осевые линии (231) канавок (23) на внешней цилиндрической поверхности соответствуют верхним радиальным линиям (211) канавок (21) на одной из торцевых поверхностей и верхним радиальным линиям (221) канавок (22) на другой торцевой поверхности и соединены друг с другом перед периферийным скосом на каждой торцевой поверхности;
средние осевые линии (232) канавок (23) на внешней цилиндрической поверхности соответствуют средним радиальным линиям (212) канавок (21) на одной из торцевых поверхностей и средним радиальным линиям (222) канавок (22) на другой торцевой поверхности и соединены друг с другом перед периферийным скосом на каждой торцевой поверхности;
нижние осевые линии (233) канавок (23) на внешней цилиндрической поверхности соответствуют нижним радиальным линиям (213) канавок (21) на одной из торцевых поверхностей и нижним радиальным линиям (223) канавок (22) на другой торцевой поверхности и соединены друг с другом перед периферийным скосом на каждой торцевой поверхности.
2. Гибридный газодинамический осевой подшипник по п.1, в котором между фольговым упругим элементом и внутренним диском имеется зазор, составляющий 0,003-0,008 мм.
3. Гибридный газодинамический осевой подшипник по п.1, в котором по меньшей мере один конец фольгового упругого элемента закреплён на внутренней торцевой поверхности соответствующего внешнего диска.
4. Гибридный газодинамический осевой подшипник по п.3, содержащий на каждом из внешних дисков несколько фольговых упругих элементов, которые равномерно распределены по внутренней торцевой поверхности соответствующего внешнего диска.
5. Гибридный газодинамический осевой подшипник по п.3 или 4, в котором фольговый упругий элемент, закреплённый на одном из внешних дисков, расположен зеркально симметрично фольговому упругому элементу, закреплённому на другом внешнем диске.
6. Гибридный газодинамический осевой подшипник по п.3 или 4, в котором на внутренней торцевой поверхности внешнего диска выполнена зажимающая канавка, используемая для закрепления фоль гового упругого элемента.
7. Гибридный газодинамический осевой подшипник по п.1, в котором фольговый упругий элемент подвергнут поверхностной термообработке.
8. Гибридный газодинамический осевой подшипник по любому из пп.1, 2, 3, 4 и 7, в котором фольговый упругий элемент состоит из волнообразного листа фольги и плоского листа фольги, при этом верхний конец дугообразного выступа волнообразного листа фольги прикреплен к плоскому листу фольги, а промежуточная нижняя кромка волнообразной дуги волнообразного листа фольги прикреплена к внутренней торцевой поверхности соответствующего внешнего диска.
EA201792556A 2015-05-19 2015-05-19 Гибридный газодинамический осевой подшипник EA035187B1 (ru)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
PCT/CN2015/079234 WO2016183788A1 (zh) 2015-05-19 2015-05-19 一种混合式动压气体止推轴承

Publications (2)

Publication Number Publication Date
EA201792556A1 EA201792556A1 (ru) 2018-07-31
EA035187B1 true EA035187B1 (ru) 2020-05-12

Family

ID=56261180

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EA201792556A EA035187B1 (ru) 2015-05-19 2015-05-19 Гибридный газодинамический осевой подшипник

Country Status (13)

Country Link
US (1) US10274007B2 (ru)
EP (1) EP3299644B1 (ru)
JP (1) JP6762359B2 (ru)
KR (1) KR102030176B1 (ru)
CN (1) CN205371310U (ru)
DK (1) DK3299644T3 (ru)
EA (1) EA035187B1 (ru)
ES (1) ES2762273T3 (ru)
HU (1) HUE048462T2 (ru)
PT (1) PT3299644T (ru)
SG (1) SG11201709525UA (ru)
TW (1) TWI704297B (ru)
WO (1) WO2016183788A1 (ru)

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105202027B (zh) * 2015-05-19 2017-10-20 罗立峰 一种混合式动压气体止推轴承
EP3904714B1 (en) 2018-12-25 2024-02-07 IHI Corporation Thrust foil bearing and method for manufacturing base plate of thrust foil bearing
RU2710091C1 (ru) * 2018-12-26 2019-12-24 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "ОРЛОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени И.С. ТУРГЕНЕВА" (ОГУ им. И.С. Тургенева) Упорный лепестковый газодинамический подшипник
DE102019202573A1 (de) * 2019-02-26 2020-08-27 Robert Bosch Gmbh Axial-Folienlager
KR20200122496A (ko) * 2019-04-18 2020-10-28 한화파워시스템 주식회사 축하중 지지 장치
CN110486372A (zh) * 2019-08-13 2019-11-22 珠海格力电器股份有限公司 一种混合式气体动压轴承
CN110594288B (zh) * 2019-09-29 2024-03-08 中国矿业大学 一种基于纳米磁性液体的磁控柔性瓦块推力滑动轴承
CN111623043B (zh) * 2020-06-05 2021-12-24 重庆江增船舶重工有限公司 一种用于废气涡轮增压器转子的滑动轴承组合装配方法
CN112178044B (zh) * 2020-08-31 2021-10-15 珠海格力电器股份有限公司 推力轴承、压缩气体的装置以及推力轴承的调节方法
WO2022160680A1 (zh) * 2021-01-29 2022-08-04 青岛海尔智能技术研发有限公司 动压止推轴承
CN113550978B (zh) * 2021-06-25 2022-11-18 哈尔滨工业大学 一种紧凑型气动高速静压空气主轴
CN114992232A (zh) * 2022-04-12 2022-09-02 中船重工(重庆)西南装备研究院有限公司 一种推力箔片气体轴承及其装配方法
CN115126778B (zh) * 2022-06-15 2023-09-12 北京航空航天大学 一种动静压混合式箔片气体轴承

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4116503A (en) * 1977-06-13 1978-09-26 United Technologies Corporation Resilient foil thrust bearings
US4277113A (en) * 1979-10-01 1981-07-07 Mechanical Technology Incorporated Composite material compliant bearing element
US4597677A (en) * 1984-10-13 1986-07-01 Taiho Kogyo Co. Leaf-type foil thrust bearing
CN101463868A (zh) * 2009-01-14 2009-06-24 西安交通大学 一种具有轴向支撑的动压气体止推轴承
CN202091349U (zh) * 2011-06-15 2011-12-28 罗立峰 动压气体止推陶瓷轴承
CN102753849A (zh) * 2009-10-07 2012-10-24 扭力士有限公司 箔片空气止推轴承

Family Cites Families (27)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4199329A (en) * 1978-11-20 1980-04-22 Northrop Corporation Process and apparatus for the removal of vaporized contaminants from closed gas system
US4277111A (en) * 1978-12-29 1981-07-07 Mechanical Technology Incorporated Support element for compliant hydrodynamic thrust bearing
US4227753A (en) * 1978-12-29 1980-10-14 Mechanical Technology Incorporated Compliant gas thrust bearing with profiled and apertured thrust runner
US4225196A (en) * 1978-12-29 1980-09-30 Mechanical Technology Incorporated Hydrodynamic compliant thrust bearing
US4227752A (en) * 1978-12-29 1980-10-14 Mechanical Technology Incorporated Staged bearing surface compliance for hydrodynamic fluid bearing
US4459047A (en) * 1979-04-27 1984-07-10 The Garrett Corporation Foil bearing surfaces and method of making same
US4277112A (en) * 1979-10-01 1981-07-07 Mechanical Technology Incorporated Stepped, split, cantilevered compliant bearing support
US5795074A (en) * 1996-10-08 1998-08-18 Seagate Technology, Inc. Grooved hydrodynamic thrust bearing
JP2002323036A (ja) * 2001-04-27 2002-11-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd 動圧型気体軸受装置およびこれを用いたハードディスクドライブ装置
JP2003239950A (ja) * 2002-02-15 2003-08-27 Seiko Instruments Inc 動圧軸受、及びモータ
JP2003278751A (ja) * 2002-03-20 2003-10-02 Ntn Corp スピンドル装置
JP2004028113A (ja) * 2002-06-21 2004-01-29 Matsushita Electric Ind Co Ltd 動圧気体軸受および当該軸受を用いた装置
US6900567B2 (en) * 2002-10-09 2005-05-31 Seagate Technology Llc Corner thrust-journal fluid dynamic bearing
WO2005078295A1 (ja) * 2004-02-18 2005-08-25 Seiko Instruments Inc. 流体動圧軸受、モータおよび記録媒体駆動装置
JP2005265010A (ja) * 2004-03-17 2005-09-29 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 動圧気体軸受
JP4841565B2 (ja) * 2005-12-22 2011-12-21 山本電気株式会社 偏平型ブラシレスモーターポンプ及び該偏平型ブラシレスモーターポンプを用いた車両用電動ウオーターポンプユニット
JP4935702B2 (ja) * 2008-02-05 2012-05-23 株式会社島津製作所 動圧気体軸受の取付構造
US8618706B2 (en) * 2008-12-04 2013-12-31 Seagate Technology Llc Fluid pumping capillary seal for a fluid dynamic bearing
CN202140419U (zh) * 2011-05-27 2012-02-08 罗立峰 动压气体径向陶瓷轴承
JP5943291B2 (ja) * 2011-06-30 2016-07-05 日本電産株式会社 軸受装置および送風ファン
DE112012002973B4 (de) * 2011-08-24 2022-11-24 Borgwarner Inc. radiales Luftlager und Lageranordnung
CN104769296B (zh) * 2012-10-16 2017-07-21 株式会社 Ihi 推力轴承
US9157473B2 (en) * 2013-01-16 2015-10-13 Korea Institute Of Machinery & Materials Thrust bearing and combo bearing
JP6221244B2 (ja) * 2013-01-28 2017-11-01 株式会社Ihi スラスト軸受
JP6372062B2 (ja) * 2013-09-19 2018-08-15 株式会社Ihi スラスト軸受
JP6268847B2 (ja) * 2013-09-19 2018-01-31 株式会社Ihi スラスト軸受
CA2937314C (en) * 2014-01-30 2018-03-20 Ihi Corporation Thrust bearing

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4116503A (en) * 1977-06-13 1978-09-26 United Technologies Corporation Resilient foil thrust bearings
US4277113A (en) * 1979-10-01 1981-07-07 Mechanical Technology Incorporated Composite material compliant bearing element
US4597677A (en) * 1984-10-13 1986-07-01 Taiho Kogyo Co. Leaf-type foil thrust bearing
CN101463868A (zh) * 2009-01-14 2009-06-24 西安交通大学 一种具有轴向支撑的动压气体止推轴承
CN102753849A (zh) * 2009-10-07 2012-10-24 扭力士有限公司 箔片空气止推轴承
CN202091349U (zh) * 2011-06-15 2011-12-28 罗立峰 动压气体止推陶瓷轴承

Also Published As

Publication number Publication date
CN205371310U (zh) 2016-07-06
EP3299644A1 (en) 2018-03-28
JP6762359B2 (ja) 2020-09-30
JP2018514733A (ja) 2018-06-07
US10274007B2 (en) 2019-04-30
TWI704297B (zh) 2020-09-11
EA201792556A1 (ru) 2018-07-31
TW201704651A (zh) 2017-02-01
KR20180018576A (ko) 2018-02-21
SG11201709525UA (en) 2017-12-28
US20180156267A1 (en) 2018-06-07
DK3299644T3 (en) 2020-01-27
EP3299644B1 (en) 2019-11-20
WO2016183788A1 (zh) 2016-11-24
HUE048462T2 (hu) 2020-08-28
KR102030176B1 (ko) 2019-10-08
PT3299644T (pt) 2019-12-19
EP3299644A4 (en) 2018-11-21
ES2762273T3 (es) 2020-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EA035187B1 (ru) Гибридный газодинамический осевой подшипник
EA035325B1 (ru) Гибридный газодинамический радиальный подшипник
JP6762358B2 (ja) 溝付き動圧ラジアル気体軸受
JP6076971B2 (ja) 摺動部品
CN101696728B (zh) 一种具有跨尺度表面织构特征的液体润滑端面密封结构
KR850008392A (ko) 스크롤 유체기계
CN104895924A (zh) 一种混合式动压气体径向轴承
CN105202018A (zh) 一种混合式动压气体径向轴承
CN105202027A (zh) 一种混合式动压气体止推轴承
CN102278366A (zh) 自密封动压气体径向陶瓷轴承
CN202140419U (zh) 动压气体径向陶瓷轴承
CN202108867U (zh) 自密封动压气体径向陶瓷轴承
KR20170121639A (ko) 드라이 가스 씰 및 이를 포함하는 유체 베어링

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Lapse of a eurasian patent due to non-payment of renewal fees within the time limit in the following designated state(s)

Designated state(s): AM TJ TM