[發(fā)明專利]高可靠性長(zhǎng)壽命氣體動(dòng)壓軸承

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510056035.1
• 申請(qǐng)日: 2015-02-04
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104747595B
• 公開(kāi)（公告）日: 2017-09-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 董磊;韋俊新;李德才;忽敏學(xué);潘龍飛;馬本富
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)船舶重工集團(tuán)公司第七0七研究所
• 主分類號(hào): F16C32/00
• 分類號(hào): F16C32/00;F16C32/04
• 代理公司: 天津盛理知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司12209
• 代理人: 王倩

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及氣體動(dòng)壓軸承技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種高可靠性長(zhǎng)壽命氣體動(dòng)壓軸承。

背景技術(shù)

軸承是陀螺電機(jī)的核心部件，陀螺電機(jī)的精度和壽命取決于高速旋轉(zhuǎn)的軸承。在航空航天和一些軍事應(yīng)用領(lǐng)域，存在一些陀螺電機(jī)啟動(dòng)和工作時(shí)電機(jī)軸向與重力方向平行或傾斜一定角度的應(yīng)用場(chǎng)合，這對(duì)于陀螺電機(jī)提出了更高要求，特別是要求陀螺電機(jī)的軸承軸向承載力要高，磨損要小，穩(wěn)定性要強(qiáng)。

目前在陀螺電機(jī)應(yīng)用的高速軸承主要是氣體動(dòng)壓軸承，該軸承的優(yōu)點(diǎn)如下：⑴.結(jié)構(gòu)緊湊，不需要輔助儀器；⑵.恒定轉(zhuǎn)速下支撐穩(wěn)定，沒(méi)有噪聲或振動(dòng)；⑶.能夠在很大溫度范圍內(nèi)工作；⑷.長(zhǎng)時(shí)間工作無(wú)需維護(hù)。這些優(yōu)點(diǎn)都非常適合陀螺電機(jī)，但氣體動(dòng)壓軸承也存在缺陷，如下：⑴.氣體動(dòng)壓軸承在轉(zhuǎn)速低的情況下承載力很小，特別在電機(jī)起停過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生干摩擦，這種摩擦?xí)茐妮S承表面精度，帶來(lái)污染物，影響其性能和壽命，降低可靠性；針對(duì)這個(gè)問(wèn)題，已經(jīng)采取了各種措施，比如：在軸承表面鍍膜，采用更耐磨的材料等，這些措施只是被動(dòng)的減弱干摩擦的影響，并不能從根本上解決問(wèn)題；⑵.氣體動(dòng)壓軸承的角柔量較高，特別在電機(jī)斜置啟動(dòng)或在工作時(shí)電機(jī)軸向不斷變化，可能出現(xiàn)軸承表面破壞，造成軸承失效。

經(jīng)過(guò)檢索，發(fā)現(xiàn)兩篇相關(guān)專利文件：1、陀螺電機(jī)用氣磁混合軸承(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01110278269.2)提出了一種結(jié)合動(dòng)壓氣體軸承和永磁軸承的優(yōu)點(diǎn)的新結(jié)構(gòu)，該軸承在電機(jī)的啟動(dòng)、停止過(guò)程中，解決氣體動(dòng)壓軸承的摩擦磨損問(wèn)題和永磁軸承系統(tǒng)穩(wěn)定性差、剛度小的問(wèn)題。但該氣磁混合軸承結(jié)構(gòu)適用于陀螺電機(jī)啟動(dòng)和工作時(shí)軸向與重力方向垂直的應(yīng)用場(chǎng)合，對(duì)于軸向與重力方向平行或傾斜一定角度的應(yīng)用場(chǎng)合，由于永磁軸承設(shè)置結(jié)構(gòu)的原因，提供的軸向斥力較小，在啟動(dòng)、停止過(guò)程中不能實(shí)現(xiàn)完全非接觸，這就造成了軸承在啟動(dòng)停止過(guò)程中的摩擦磨損，降低了可靠性和使用壽命。

2、帶有永磁磁芯的半球空氣動(dòng)壓軸承(專利申請(qǐng)?zhí)枺?01120474163.5)提出了一種半球動(dòng)壓軸承結(jié)合永磁軸承的新結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)也是在靜態(tài)或動(dòng)態(tài)條件下避免接觸，提高軸承可靠性。但同樣該軸承結(jié)構(gòu)存在缺陷：⑴.半球結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，加工成本較高；⑵.由于采用半球結(jié)構(gòu)，永磁軸承的外圈巨型磁環(huán)和內(nèi)圈梯形磁環(huán)間的間隙較大，提供的支撐力會(huì)隨間隙的變大而大幅度降低；⑶.對(duì)于軸向與重力方向平行或傾斜一定角度的應(yīng)用場(chǎng)合，由永磁軸承設(shè)置結(jié)構(gòu)的原因，不能提供軸向斥力，在啟動(dòng)、停止過(guò)程中則不能實(shí)現(xiàn)完全非接觸，這也造成了軸承的摩擦磨損問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種設(shè)計(jì)合理，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，成本低廉，可靠性高，壽命長(zhǎng)的帶有4組磁環(huán)的氣體動(dòng)壓軸承，該軸承既可以克服電機(jī)在以任意放置方式啟動(dòng)、停止過(guò)程中，氣體動(dòng)壓軸承的摩擦磨損問(wèn)題，又能解決氣體動(dòng)壓軸承的角柔量較高的問(wèn)題，特別是能夠提供較大的軸向力和徑向力。

本發(fā)明的目的是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)的：

一種高可靠性長(zhǎng)壽命氣體動(dòng)壓軸承，包括軸套、止推板、軸和螺母，軸同軸插裝在軸套的軸孔內(nèi)，軸的左右兩端均安裝一個(gè)止推板，其特征在于：軸套的左右兩端面均嵌裝粘接一個(gè)軸套端面磁環(huán)，兩個(gè)止推板的內(nèi)側(cè)壁均嵌裝粘接一個(gè)止推板磁環(huán)，該止推板磁環(huán)與軸套端面磁環(huán)相對(duì)設(shè)置；軸套的軸孔內(nèi)壁的左右兩端均嵌裝粘接一個(gè)外磁環(huán)，軸與軸套的軸孔內(nèi)壁之間具有間隙，在軸的外表面嵌裝粘接兩個(gè)內(nèi)磁環(huán)，該兩個(gè)內(nèi)磁環(huán)與外磁環(huán)的位置相對(duì)應(yīng)；止推板與軸肩配合并通過(guò)螺釘緊固；

上述的軸套端面磁環(huán)、止推板磁環(huán)、外磁環(huán)以及內(nèi)磁環(huán)均采用同種永磁材料制成，止推板磁環(huán)和軸套端面磁環(huán)采用軸向充磁，且配合面為同種極性；外磁環(huán)和內(nèi)磁環(huán)采用徑向充磁，且配合面為同種極性。

而且，所述的永磁材料是釹鐵硼、釤鈷等高矯頑力永磁材料。

而且，所述的外磁環(huán)和內(nèi)磁環(huán)之間的極性與止推板磁環(huán)和軸套端面磁環(huán)之間的極性相反。

本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：

1、本氣體動(dòng)壓軸承在H型動(dòng)壓氣體軸承的基礎(chǔ)上，安裝了4組磁環(huán)，分別是置于軸和軸套兩端的內(nèi)磁環(huán)和外磁環(huán)，軸套兩端的軸套端面磁環(huán)和與之對(duì)應(yīng)的止推板上的止推板磁環(huán)。該4組磁環(huán)采用同種永磁材料，外磁環(huán)和內(nèi)磁環(huán)采取徑向充磁的方式，止推板磁環(huán)和軸套端面磁環(huán)采用軸向充磁的方式，使得每對(duì)磁環(huán)對(duì)應(yīng)面極性相同，可以獲得較大穩(wěn)定的徑向和軸向斥力，該軸承既可以克服電機(jī)在以任意放置方式啟動(dòng)、停止過(guò)程中，氣體動(dòng)壓軸承的摩擦磨損問(wèn)題，又能解決氣體動(dòng)壓軸承的角柔量較高的問(wèn)題。

2、本氣體動(dòng)壓軸承中的4組磁環(huán)采用環(huán)形磁環(huán)結(jié)構(gòu)，不但容易加工，而且每對(duì)磁環(huán)的間隙可以加工的很小，可以有效的提高磁環(huán)間的斥力。