一種徑向彈性空氣軸承的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種徑向彈性空氣軸承，包括：軸承體、金屬絲網(wǎng)環(huán)和柔性可傾瓦結(jié)構(gòu),所述軸承體和金屬絲網(wǎng)環(huán)采用同軸設(shè)置,由兩個(gè)相同規(guī)格的金屬絲網(wǎng)環(huán)對(duì)稱安裝在軸承體兩端的環(huán)形凹槽內(nèi),所述柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)主要由軸瓦和柔性支承結(jié)構(gòu)組成，所述軸瓦設(shè)置于軸承體內(nèi)側(cè),所述軸瓦通過(guò)柔性支承結(jié)構(gòu)與軸承體相連接，所述軸瓦內(nèi)表面形成軸承與轉(zhuǎn)軸的配合面。本發(fā)明采用柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)和金屬絲網(wǎng)環(huán)并聯(lián)布置的形式，使軸承同時(shí)具有高剛度和高阻尼的特性，提高了軸承的承載能力、減小了軸承的振動(dòng)沖擊，同時(shí)提高了軸承的可靠性、運(yùn)行穩(wěn)定性。
【專利說(shuō)明】一種徑向彈性空氣軸承

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣軸承【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種徑向彈性空氣軸承。

【背景技術(shù)】
[0002]空氣軸承是以周圍環(huán)境中的空氣作為潤(rùn)滑劑的一種自作用彈性支承空氣軸承?？諝廨S承通過(guò)在傳動(dòng)軸與軸承之間形成一層空氣薄膜，使得傳動(dòng)軸與軸承之間的摩擦力大大減小。與普通轉(zhuǎn)子軸承相比，它具有轉(zhuǎn)速高，精度好，可靠性高，無(wú)油潤(rùn)滑，摩擦損耗小，能在高溫環(huán)境下工作等一系列優(yōu)點(diǎn)。
[0003]在空氣軸承領(lǐng)域，彈性支承結(jié)構(gòu)起支承和減振的作用，采用了具有彈性的支承結(jié)構(gòu)，可以根據(jù)所受載荷的不同隨時(shí)建立不同厚度的工作氣膜間隙。在空氣軸承中，彈性支承結(jié)構(gòu)應(yīng)該同時(shí)具有良好的剛度和阻尼，使的軸承相應(yīng)的獲得良好的承載能力和緩合沖擊振動(dòng)的能力。性能優(yōu)異的彈性支承結(jié)構(gòu)能利用其阻尼特性很好的抑制轉(zhuǎn)子的振動(dòng)，大大增加軸承的可靠性和運(yùn)行穩(wěn)定性。
[0004]空氣軸承經(jīng)過(guò)幾十年的發(fā)展，其承載和減振能力已經(jīng)有了很大的提高，但新的空氣軸承只是在前人的基礎(chǔ)上對(duì)波箔片參數(shù)做了簡(jiǎn)單改變，并未能從軸承結(jié)構(gòu)方面做本質(zhì)性的改進(jìn)，且軸承的阻尼特性有待進(jìn)一步提高。因此如何提高彈性支承結(jié)構(gòu)的性能以提高空氣軸承的性能成為一個(gè)十分重要的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，而提供一種通過(guò)改進(jìn)空氣軸承的彈性支承結(jié)構(gòu)，提高支承結(jié)構(gòu)的阻尼和剛度，減小振動(dòng)造成的沖擊，提高軸承的總體承載能力和運(yùn)行穩(wěn)定性的徑向彈性空氣軸承。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案:一種徑向彈性空氣軸承，包括:軸承體、金屬絲網(wǎng)環(huán)和柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)，所述軸承體和金屬絲網(wǎng)環(huán)采用同軸設(shè)置，由兩個(gè)相同規(guī)格的金屬絲網(wǎng)環(huán)對(duì)稱安裝在軸承體兩端的環(huán)形凹槽內(nèi)，所述柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)主要由軸瓦和柔性支承結(jié)構(gòu)組成，所述軸瓦設(shè)置于軸承體內(nèi)側(cè)，所述軸瓦通過(guò)柔性支承結(jié)構(gòu)與軸承體相連接，所述軸瓦內(nèi)表面形成軸承與轉(zhuǎn)軸的配合面。
[0007]進(jìn)一步，所述柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)和軸承體采用整體式結(jié)構(gòu)。
[0008]進(jìn)一步，所述軸瓦在圓周方向上均勻分布，所述軸瓦與轉(zhuǎn)軸接觸的表面設(shè)置有鍍層。
[0009]進(jìn)一步，所述軸瓦可進(jìn)行小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0010]進(jìn)一步，所述金屬絲網(wǎng)環(huán)先由規(guī)定質(zhì)量的金屬絲編織成網(wǎng)狀，再采用冷沖壓工藝制成符合需要的環(huán)狀。
[0011]進(jìn)一步，所述金屬絲網(wǎng)環(huán)設(shè)置為空心圓柱結(jié)構(gòu)。
[0012]進(jìn)一步，所述柔性支承結(jié)構(gòu)中設(shè)置有供氣通道和節(jié)流孔，所述軸瓦上設(shè)置有氣腔。
[0013]進(jìn)一步，所述氣腔為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
[0014]本發(fā)明所采用的技術(shù)方案具有以下有益效果:
[0015]本發(fā)明采用柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)和金屬絲網(wǎng)環(huán)并聯(lián)布置的形式，使軸承同時(shí)具有高剛度和高阻尼的特性，提高了軸承的承載能力、減小了軸承的振動(dòng)沖擊，同時(shí)提高了軸承的可靠性。軸承正常工作時(shí)，會(huì)在每個(gè)軸瓦和軸的配合面形成楔形氣膜，大大提高了軸承的運(yùn)行穩(wěn)定性。同時(shí)，軸承體上的軸瓦會(huì)在氣膜壓力的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和徑向移動(dòng)，柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生變形，此時(shí)軸瓦會(huì)壓迫金屬絲網(wǎng)環(huán)使其產(chǎn)生變形，從而共同為軸承提供彈性支承。柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)具有剛度大、阻尼小的特性，而金屬絲網(wǎng)環(huán)具有阻尼大、剛度小的屬性，在柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)和金屬絲網(wǎng)環(huán)的共同作用下，兩者的剛度特性和阻尼特性相互疊加，空氣軸承就同時(shí)具有高剛度和高阻尼的特性。
[0016]與現(xiàn)有的空氣軸承相比，本發(fā)明提出的彈性復(fù)合支承結(jié)構(gòu)改善了軸承阻尼和剛度特性，顯著提高軸承的承載能力和緩和沖擊振動(dòng)的能力，也在一定程度上改善了氣體軸承可靠性差的問(wèn)題。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0017]圖1為本發(fā)明徑向彈性空氣軸承的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明第一實(shí)施方式中提供的一種軸承體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施方式中提供的一種軸承體局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明徑向彈性空氣軸承的金屬絲網(wǎng)環(huán)的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明第二實(shí)施方式中提供的另一種軸承體的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0022]圖6為本發(fā)明第二實(shí)施方式中提供的另一種軸承體的局部結(jié)構(gòu)示意圖；
[0023]圖7為本發(fā)明軸承體與金屬絲網(wǎng)環(huán)相配合示意圖；
[0024]圖中:1.金屬絲網(wǎng)環(huán)，2.軸承體，3.軸瓦，4.柔性支承結(jié)構(gòu)，5.供氣通道，6.節(jié)流孔，7.氣腔。

【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合附圖及【具體實(shí)施方式】對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。然而可以理解的是，下述【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)該理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0026]實(shí)施例一
[0027]如圖1所示，一種徑向彈性空氣軸承，包括:軸承體2、金屬絲網(wǎng)環(huán)I和柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)，所述軸承體2和金屬絲網(wǎng)環(huán)I采用同軸設(shè)置，由兩個(gè)相同規(guī)格的金屬絲網(wǎng)環(huán)I對(duì)稱安裝在軸承體2兩端的環(huán)形凹槽內(nèi)，所述柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)主要由軸瓦3和柔性支承結(jié)構(gòu)4組成，所述軸瓦3設(shè)置于軸承體2內(nèi)側(cè)，所述軸瓦3通過(guò)柔性支承結(jié)構(gòu)4與軸承體2相連接，當(dāng)軸瓦3受到徑向力時(shí)，軸瓦3會(huì)壓迫柔性支承結(jié)構(gòu)4，從而使軸瓦3徑向移動(dòng)，所述軸瓦3內(nèi)表面形成軸承與轉(zhuǎn)軸的配合面。在軸承的內(nèi)部，由柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)和金屬絲網(wǎng)環(huán)共同組成彈性支承結(jié)構(gòu)。
[0028]如圖2所示，所述軸承體2為軸承的主體結(jié)構(gòu)，起安裝、保護(hù)和支承的作用，所述軸承體2兩端有環(huán)形凹槽，所述軸承體2的內(nèi)表面加工有η個(gè)軸瓦3，所述軸瓦3的表面是軸承與轉(zhuǎn)軸的配合面，優(yōu)選進(jìn)行鍍層處理。圖3所示的為軸承體2的局部示意圖，所述軸瓦3可以根據(jù)軸承的轉(zhuǎn)動(dòng)而進(jìn)行小角度轉(zhuǎn)動(dòng)來(lái)調(diào)整位置和角度，提高軸承的運(yùn)行穩(wěn)定性。所述軸承體2上的η個(gè)軸瓦在圓周方向上均勻分布,每?jī)蓚€(gè)相鄰的軸瓦中心所對(duì)應(yīng)的圓心角為Θ，則Θ = 360° /η，柔性支承結(jié)構(gòu)4與軸瓦3連接處所對(duì)應(yīng)的徑向線與水平方向所對(duì)應(yīng)的角度為β，該角度可以根據(jù)軸瓦受力情況的不同而改變，由于所述軸瓦3上楔形氣膜壓力的不對(duì)稱分布，該連接處往往會(huì)偏離軸瓦的中心位置，柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)和軸承體2采用了整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這樣不僅簡(jiǎn)化了空氣軸承的結(jié)構(gòu)還避免了裝配誤差的積累對(duì)軸承的影響，提高了軸承加工后的精度。柔性支承結(jié)構(gòu)4還降低了對(duì)加工精度的要求，消除了傳統(tǒng)可傾瓦軸承中軸瓦3與軸承連接部位轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)出現(xiàn)磨損的問(wèn)題，且避免了傳統(tǒng)可傾瓦軸承因軸熱膨脹而導(dǎo)致軸瓦3和轉(zhuǎn)軸之間的磨損，提高了軸承的穩(wěn)定性和可靠性。
[0029]如圖4所示金屬絲網(wǎng)環(huán)1，是用一定的方法先將按質(zhì)量配好的金屬絲編織成網(wǎng)狀，然后用冷沖壓工藝制成符合需要的環(huán)狀，通過(guò)改變金屬絲網(wǎng)I的材料、相對(duì)密度、壁厚和軸向長(zhǎng)度等參數(shù)可以改變其剛度和阻尼特性，金屬絲網(wǎng)環(huán)I安裝在軸承體2的凹槽上，由兩個(gè)金屬絲網(wǎng)環(huán)I對(duì)稱鑲嵌在軸承體2的兩端。
[0030]軸承工作時(shí)，柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)和金屬絲網(wǎng)環(huán)I構(gòu)成的復(fù)合支承結(jié)構(gòu)，共同為軸承提供彈性支承，軸瓦3會(huì)在氣膜壓力的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和徑向移動(dòng)，這樣就改變了軸瓦3和軸之間的間隙，有利于楔形氣膜的形成。在軸承體2上的軸瓦3在氣膜壓力的作用下發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)和徑向移動(dòng)的同時(shí)，軸瓦還會(huì)壓迫金屬絲網(wǎng)環(huán)使其同時(shí)產(chǎn)生變形，共同為軸承提供彈性支承。柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)具有剛度大、阻尼小的特性，而金屬絲網(wǎng)環(huán)I具有阻尼大、剛度小的屬性，在柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)和金屬絲網(wǎng)環(huán)I的共同作用下，兩者的剛度特性和阻尼特性相互疊加，空氣軸承就同時(shí)具有高剛度和高阻尼的特性。同時(shí)也可以通過(guò)改變金屬絲網(wǎng)環(huán)I的軸向長(zhǎng)度和柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)中柔性支承結(jié)構(gòu)4的長(zhǎng)度，得到具有不同阻尼和剛度特性的同類空氣軸承。
[0031]實(shí)施例二
[0032]圖5所示為本發(fā)明第二實(shí)施方式中提供的另一種軸承體的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0033]本實(shí)施例中軸承的工作原理大體與實(shí)施例一相同，不同之處在于本實(shí)施例為氣體動(dòng)靜壓混合軸承。實(shí)施例一中的氣體動(dòng)壓軸承在啟動(dòng)和停車過(guò)程中，因速度低不能形成足夠隔開(kāi)兩摩擦表面的氣膜，容易出現(xiàn)磨損。實(shí)施例二中采用的是氣體動(dòng)靜壓混合軸承，不僅避免了氣體動(dòng)壓軸承在啟動(dòng)和停車過(guò)程中出現(xiàn)磨損，而且在任何轉(zhuǎn)速下具有極高的旋轉(zhuǎn)精度和高的承載能力。
[0034]圖6所示為氣體動(dòng)靜壓軸承中軸承體的局部剖視圖，與實(shí)施例一不同之處在于，本實(shí)施例中的柔性支承結(jié)構(gòu)中設(shè)置有供氣通道5和節(jié)流孔6，軸瓦3上設(shè)置有氣腔7，所述氣腔7采用不對(duì)稱結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)有利于軸瓦3的偏轉(zhuǎn)，從而更容易形成楔形氣膜，同時(shí)有利于改善軸瓦3上壓力的分布。軸承工作時(shí)，靜壓軸承由外部的泵提供氣體壓力形成壓力氣膜，以承受載荷。通過(guò)這樣保證軸承在啟動(dòng)和停車階段摩擦副兩表面也沒(méi)有直接接觸，避免出現(xiàn)磨損。
[0035]所述軸承體結(jié)構(gòu)在保留空氣軸承高阻尼和高剛度特性的同時(shí)，解決了軸承在軸低速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)會(huì)出現(xiàn)磨損的問(wèn)題，延長(zhǎng)了軸承的工作壽命，同時(shí)由于摩擦副表面上的壓力比較均勻，提高了軸承的可靠性和穩(wěn)定性。
[0036]綜上，本發(fā)明采用金屬絲網(wǎng)環(huán)構(gòu)結(jié)構(gòu)為軸承提供阻尼，金屬絲網(wǎng)環(huán)I在保留金屬特性的同時(shí)具有了一定的彈性和阻尼特性，同時(shí)采用了柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)為軸承提供剛度。本發(fā)明通過(guò)改進(jìn)空氣軸承的彈性支承結(jié)構(gòu)，利用柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)和金屬絲網(wǎng)環(huán)I的剛度和阻尼的疊加效果來(lái)提高空氣軸承的承載能力和緩和沖擊振動(dòng)的能力，使得空氣軸承具有良好的剛度和阻尼，提高了軸承的承載能力和運(yùn)行穩(wěn)定性。
[0037]除了以上提出的實(shí)例，軸承體和金屬絲網(wǎng)環(huán)可以有不同的安裝和固定方法，軸承體上的柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)和金屬絲網(wǎng)環(huán)的具體形狀參數(shù)可根據(jù)不同情況進(jìn)行設(shè)計(jì)，軸承體上軸瓦的個(gè)數(shù)及分布情況也可根據(jù)不同情況設(shè)計(jì)。以上所舉實(shí)例僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)例，大凡依本發(fā)明權(quán)利要求及發(fā)明書(shū)內(nèi)容所作的簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利覆蓋的范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種徑向彈性空氣軸承，其特征在于，包括:軸承體(2)、金屬絲網(wǎng)環(huán)(1)和柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)，所述軸承體(2)和金屬絲網(wǎng)環(huán)(1)采用同軸設(shè)置，由兩個(gè)相同規(guī)格的金屬絲網(wǎng)環(huán)(1)對(duì)稱安裝在軸承體(2)兩端的環(huán)形凹槽內(nèi)，所述柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)主要由軸瓦(3)和柔性支承結(jié)構(gòu)(4)組成，所述軸瓦(3)設(shè)置于軸承體(2)內(nèi)側(cè)，所述軸瓦(3)通過(guò)柔性支承結(jié)構(gòu)(4)與軸承體(2)相連接，所述軸瓦(3)內(nèi)表面形成軸承與轉(zhuǎn)軸的配合面。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向彈性空氣軸承，其特征在于，所述柔性可傾瓦結(jié)構(gòu)和軸承體(2)采用整體式結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向彈性空氣軸承，其特征在于，所述軸瓦(3)與轉(zhuǎn)軸接觸表面設(shè)置有鍍層。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或3所述的徑向彈性空氣軸承，其特征在于，所述軸瓦(3)在圓周方向上均勻分布。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向彈性空氣軸承，其特征在于，所述軸瓦(3)可進(jìn)行小角度的轉(zhuǎn)動(dòng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向彈性空氣軸承，其特征在于，所述金屬絲網(wǎng)環(huán)(1)由金屬絲編織成網(wǎng)狀，再采用冷沖壓工藝制成。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向彈性空氣軸承，其特征在于，所述金屬絲網(wǎng)環(huán)(1)設(shè)置為空心圓柱結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的徑向彈性空氣軸承，其特征在于，所述柔性支承結(jié)構(gòu)(4)中設(shè)置有供氣通道(5)和節(jié)流孔￠)，所述軸瓦(3)上設(shè)置有氣腔(7)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的徑向彈性空氣軸承，其特征在于，所述氣腔(7)設(shè)置為不對(duì)稱結(jié)構(gòu)。
【文檔編號(hào)】F16C32/06GK104454992SQ201410515830
【公開(kāi)日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年9月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月30日
【發(fā)明者】馮凱, 霍彥偉, 劉萬(wàn)輝, 程苗苗 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)