[發明專利]一種具有表面織構的組合氣體軸承及表面織構設計方法

有效

• 申請號: 201810229697.8
• 申請日: 2018-03-20
• 公開（公告）號: CN108561419B
• 公開（公告）日: 2021-01-15
• 發明（設計）人: 張永芳;呂延軍;劉成;李莎;康建雄
• 申請（專利權）人: 西安理工大學
• 主分類號: F16C17/12
• 分類號: F16C17/12;F16C33/04;G06N3/12;G06F30/17;G06F30/27
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 談耀文

本發明公開了一種具有表面織構的組合氣體軸承，包括半圓弧形的固定瓦塊，正對著固定瓦塊的開口設置有半圓弧形的可傾瓦塊單元，固定瓦塊與可傾瓦塊單元共同圍成圓柱形，可傾瓦塊單元的內表面設置有表面織構，可傾瓦塊單元的外表面設置有可傾瓦塊支撐體。本發明還公開了一種具有表面織構的組合氣體軸承的表面織構設計方法，通過采用遺傳進化策略，動態運用選擇、交叉和變異等操作，實現可傾瓦塊表面織構形狀、尺寸參數和分布位置的最優配置，從而最大程度地提高具有表面織構的組合氣體軸承的承載性能，改善軸承的服役可靠性。

技術領域

本發明屬于氣體軸承動力潤滑裝置技術領域，具體涉及一種具有表面織構的組合氣體軸承，還涉及一種表面織構設計方法。

背景技術

具有表面織構的組合氣體軸承因具有無污染、低噪音、低成本和高轉速等特點，在微型燃氣輪機發電機組和新型高速高能電機等新一代微型高速動力驅動裝置領域得到了廣泛的應用。但是，隨著新一代微型高速動力驅動裝置向高效率、高服役可靠性方向發展，其重要支撐部件具有表面織構的組合氣體軸承的服役工況越來越苛刻，對具有表面織構的組合氣體軸承的性能要求也越來越高。目前，制約具有表面織構的組合氣體軸承性能的根源主要在于軸承-轉子系統與潤滑氣體相互作用時的承載性能，因此，提高具有表面織構的組合氣體軸承性能的關鍵在于改善軸承承載能力。

表面織構技術是隨著離子刻蝕、表面噴丸、機械微刻以及激光技術等的發展而逐漸發展起來的一種表面處理手段，通過在摩擦副表面加工出合適尺度的表面織構(如：凹槽、凹坑)，能夠憑借其二次潤滑、容納磨損顆粒和附加流體動壓效應，有效改善摩擦副的承載能力。但是，由于表面織構的形狀、尺寸參數、分布形式等對摩擦副的承載能力有較大影響，因此，對表面織構的形狀、尺寸參數和分布形式進行優化設計能夠最大程度地提高摩擦副承載能力。

目前，尚未見在具有表面織構的組合氣體軸承表面進行表面織構以改善承載性能的相關專利報道。如何在具有表面織構的組合氣體軸承表面進行表面織構優化設計，實現承載能力的最優化，對突破具有表面織構的組合氣體軸承性能制約，推動新一代微型高速動力驅動裝置向高效率、高服役可靠性方向發展有著十分重要的意義。

發明內容

本發明的目的是提供一種具有表面織構的組合氣體軸承，解決了現有技術組合氣體軸承性能的承載能力不足的問題。

本發明的另一個目的是提供一種具有表面織構的組合氣體軸承表面織構的設計方法，以實現軸承承載性能的最優化。

本發明所采用的第一種技術方案是，一種具有表面織構的組合氣體軸承，包括半圓弧形的固定瓦塊，正對著固定瓦塊的開口設置有半圓弧形的可傾瓦塊單元，固定瓦塊與可傾瓦塊單元共同圍成圓柱形，可傾瓦塊單元的內表面設置有表面織構，可傾瓦塊單元的外表面設置有可傾瓦塊支撐體。

本發明的特點還在于，

可傾瓦塊單元包括多個可傾瓦塊，表面織構設置于每個可傾瓦塊的內表面，可傾瓦塊支撐體設置在可傾瓦塊的外表面中間位置。

可傾瓦塊的軸向表面織構率t為100％、周向表面織構率s為10％-50％、表面織構起始角度比k不大于50％，

其中，軸向表面織構率t為表面織構區域的軸向寬度b_t與可傾瓦塊寬度b的比值，

周向表面織構率s為表面織構區域的周向角度β_t與可傾瓦塊包角β的比值，

表面織構起始角度比k為表面織構距離可傾瓦起始邊的角度β_s與可傾瓦塊包角β的比值。

表面織構為均勻排列的凹坑或凹槽。

當表面織構為均勻排列的凹坑時，凹坑形狀為半球形、圓柱形或立方體形。

當表面織構為均勻排列的凹槽時，凹槽的橫截面形狀為拋物線形或矩形。