[發(fā)明專(zhuān)利]一種具有多重剛度的可傾瓦徑向動(dòng)壓氣體軸承

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910023491.0
• 申請(qǐng)日: 2009-08-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN101625011A
• 公開(kāi)（公告）日: 2010-01-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 侯予;陳雙濤;張僑禹;趙紅利
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 西安交通大學(xué)
• 主分類(lèi)號(hào): F16C32/00
• 分類(lèi)號(hào): F16C32/00;F16C33/02
• 代理公司: 西安通大專(zhuān)利代理有限責(zé)任公司
• 代理人: 徐文權(quán)

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于機(jī)械設(shè)計(jì)中的動(dòng)壓氣體軸承領(lǐng)域，特別涉及一種適用于高速透平機(jī)械的具有多重剛度的可傾瓦徑向動(dòng)壓氣體軸承。

背景技術(shù)

氣體軸承是一種采用氣體作為潤(rùn)滑介質(zhì)的流體膜潤(rùn)滑軸承，即在軸和軸承之間形成氣膜，使運(yùn)動(dòng)面和靜止面避免發(fā)生直接接觸。氣體軸承所采用的方法是利用氣體的粘性來(lái)提高軸承間隙中的壓力，從而使物體浮起。

氣體軸承按照其承載原理可以分為靜壓氣體軸承和動(dòng)壓氣體軸承。靜壓軸承是使加壓的氣體從外部經(jīng)節(jié)流器導(dǎo)入間隙，在間隙內(nèi)產(chǎn)生靜壓而使物體浮起來(lái)的一種形式。節(jié)流的作用在于軸承間隙變化時(shí)，改變間隙內(nèi)的壓力。動(dòng)壓式氣體軸承副有相對(duì)移動(dòng)的兩個(gè)表面，還有被稱(chēng)為楔形的間隙。在動(dòng)壓軸承工作時(shí)，當(dāng)間隙的形狀沿著移動(dòng)方向逐漸或總體趨于變窄時(shí)，由于摩擦面的相對(duì)移動(dòng)，氣體因其本身的粘性作用被帶動(dòng)，并被壓縮到楔形間隙內(nèi)，由此產(chǎn)生了壓力場(chǎng)。但是，靜壓氣體軸承需要一套供氣系統(tǒng)，增加了裝置的復(fù)雜性，且需要消耗一定量的壓力氣體，這限制了其應(yīng)用。與靜壓式氣體軸承相比，動(dòng)壓氣體軸承不需要外部氣源，但要求構(gòu)成楔形間隙的兩表面間存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)，而且其動(dòng)壓效果隨相對(duì)運(yùn)動(dòng)速度的增加而愈加明顯。這種特性對(duì)于存在相對(duì)運(yùn)動(dòng)表面的結(jié)構(gòu)是十分有利的。采用動(dòng)壓氣體軸承則無(wú)需供氣系統(tǒng)，能極大簡(jiǎn)化裝置，具有顯著的節(jié)能效果和良好的經(jīng)濟(jì)效益，并且能進(jìn)一步拓展氣體軸承的應(yīng)用范圍。

根據(jù)載荷的方向，氣體軸承可以分為徑向軸承和止推軸承以及兩者兼具的組合軸承。可傾瓦動(dòng)壓徑向氣體軸承是徑向軸承中的一種，也是目前發(fā)展較為成熟的一種氣體軸承。可傾瓦動(dòng)壓徑向氣體軸承的各片軸瓦在圓周方向均勻布置。由于樞軸一端被加工成球形，因此各軸瓦都可以以支點(diǎn)為中心作多方向轉(zhuǎn)動(dòng)，與轉(zhuǎn)子形成壓氣楔形狀。當(dāng)系統(tǒng)承受一個(gè)小擾動(dòng)時(shí)，忽略軸瓦的慣性，各片軸瓦會(huì)根據(jù)擾動(dòng)量的大小立即做出相應(yīng)的反應(yīng)與之平衡，從而又回到穩(wěn)定狀態(tài)。可傾瓦徑向氣體軸承瓦塊數(shù)目可以變化，常用的是三塊。目前國(guó)外可傾瓦徑向動(dòng)壓氣體軸承已經(jīng)有了較為成熟的應(yīng)用，主要用于大型高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械和透平機(jī)械中。

可傾瓦徑向動(dòng)壓氣體軸承具有一般彈性結(jié)構(gòu)動(dòng)壓氣體軸承的吸收震動(dòng)能力強(qiáng)、耐沖擊、自動(dòng)補(bǔ)償加工誤差、能夠適應(yīng)一定的受力變形和熱變形、穩(wěn)定性高等優(yōu)點(diǎn)。但是傳統(tǒng)的可傾瓦徑向氣體軸承依靠瓦塊背面彈性鋼片一次變形提供彈性支承，變形對(duì)結(jié)構(gòu)依賴(lài)大，且剛度、阻尼不理想，裝配性能差，表現(xiàn)在軸承本身適應(yīng)載荷和轉(zhuǎn)速的范圍有限，限制了其在高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中的深入應(yīng)用。因此發(fā)展具有多重剛度能適應(yīng)不同載荷范圍和具有良好裝配性能和穩(wěn)定性的可傾瓦動(dòng)壓徑向氣體軸承就十分必要了。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種具有多重剛度，既能充分發(fā)揮可傾瓦軸承的優(yōu)點(diǎn)，又能適應(yīng)更寬的載荷范圍，可產(chǎn)生多重剛度和阻尼，得到具有較好的彈性支承性能和動(dòng)態(tài)特性的具有多重剛度的可傾瓦徑向動(dòng)壓氣體軸承。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：包括軸承座以及設(shè)置在軸承座內(nèi)的軸，在軸的外側(cè)均布有三組徑向軸瓦，軸承座上設(shè)置有與徑向軸瓦相對(duì)應(yīng)的長(zhǎng)度可調(diào)的樞軸，樞軸上套裝有厚度和形態(tài)可變的彈性元件，所述彈性元件一端通過(guò)連接螺釘固定在軸承座上，另一端通過(guò)限位段長(zhǎng)度可變的限位裝置固定使彈性元件形成半自由狀態(tài)；限位裝置的限位段具有一定自由高度使其下端的半自由狀態(tài)的彈性元件具有形變、抬起和滑移的空間。

本發(fā)明的限位裝置采用限位螺釘、限位銷(xiāo)釘或在軸承座上附帶的具有相同限位功能的結(jié)構(gòu)使得彈性元件產(chǎn)生多重剛度。

本發(fā)明將可傾瓦徑向動(dòng)壓氣體軸承原本固定的彈性金屬元件改成一端固定，另外一端半自由的彈性元件，將原有的連接螺釘改成限位螺釘，使其在載荷作用下可產(chǎn)生二次彈性變形，從而產(chǎn)生多重剛度和不同的阻尼來(lái)適應(yīng)更寬的載荷范圍，并可以施加預(yù)載荷，以提高軸承的承載能力、穩(wěn)定性以及裝配性，本發(fā)明還可通過(guò)調(diào)節(jié)彈性元件和樞軸的結(jié)構(gòu)參數(shù)，其軸承具有可調(diào)節(jié)的多重剛度，并可獲得預(yù)應(yīng)力載荷和彈性元件的預(yù)變形。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本發(fā)明半自由彈性元件工作形變過(guò)程示意圖，(a)初始狀態(tài)，(b)一次變形狀態(tài)，(c)二次變形狀態(tài)。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。