[發明專利]一種采用雙對稱收縮段供氣的高壓圓盤止推氣體軸承及設計方法

有效

• 申請號: 201610049454.7
• 申請日: 2016-01-25
• 公開（公告）號: CN105443579B
• 公開（公告）日: 2016-11-16
• 發明（設計）人: 郭良斌;徐凡;王俊文;張一帆;周傳輝;陳珊秀;劉劍;張雄威
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 溫珊姍

1.一種采用雙對稱收縮段供氣的高壓圓盤止推氣體軸承，其特征在于：包括平行設置的上工作圓盤(1)和下工作圓盤(8)，上工作圓盤(1)和下工作圓盤(8)之間構成氣體潤滑膜(9)，上工作圓盤(1)中心設置有供氣部件(2)，供氣部件(2)還與上游穩壓腔相連接；供氣部件(2)中心開設有供氣孔(3)，用于引入氣流；供氣孔(3)下游設有曲面造型的雙對稱收縮段(4)，用于將軸向低速來流平順地加速為徑向亞音速氣流；

下工作圓盤(8)上設置有與上工作圓盤(1)上下對稱的供氣部件(7)、供氣孔(6)和收縮段(5)。

2.如權利要求1所述的止推氣體軸承，其特征在于：上工作圓盤(1)和下工作圓盤(8)同軸設置，以旋轉軸線為軸心。

3.如權利要求1所述的止推氣體軸承，其特征在于：所述供氣部件(2)與上工作圓盤(1)通過螺釘相連，供氣部件(7)與下工作圓盤(8)通過螺釘相連。

4.如權利要求1-3任一項所述止推氣體軸承的設計方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)已知工作圓盤的半徑r₄，收縮段的出口半徑l₄，收縮段的出口高度l₃，l₃等于氣膜厚度h的一半；收縮段出口半徑與工作圓盤半徑之比l₄/r₄＝1/3，設高度方向的特征參數為z^*，半徑方向的特征參數為r^*，取r^*＝l₄，收縮段的無量綱出口尺寸為：z_出口＝l₃/z^*，r_出口＝l₄/r^*＝1；高度方向與半徑方向的特征參數比z^*/r^*取8～10；

收縮段型線的無量綱曲線方程由式①確定：

a=zr2π∫03r2e-r22dr+rz33π[12r2∫03r2e-r22dr-32re-(3r2)2+27r4e-(3r2)2]]]>①

式中，無量綱半徑r＝r_實際/r^*，無量綱高度z＝z_實際/z^*，其中z_實際為型線上各點在z方向上的實際高度，r_實際為型線上各點在r方向上的實際半徑；a為指定常數，取值范圍是0.0006～0.0015；

(2)型線入口無量綱高度z_入口根據沿z軸速度分量U(r＝0)的大小與無量綱高度z的關系曲線來確定；關系曲線由式②確定：

U(r=0)=1r·[zf0+zrf′0+z33f1+rz33f′1];(r=0)]]>

f0=2π∫03r2e-r22dr;]]>②

f1=12[1r2f0-1rf′0-f′′0];]]>

式中，f₀是與無量綱半徑r相關的參量，f₁是與f₀相關的參量；f₀′、f₁′分別是f₀、f₁的一階導數；f₀″″是f₀的二階導數；實際工況下，氣流沿著z軸方向流入收縮段，且入口處速度較低，型線入口無量綱高度z_入口＝l₁/z^*的取值范圍是0.03～0.035；通過收縮段型線的曲線方程①確定型線入口的無量綱半徑r_入口＝l₂/r^*。