[發明專利]一種氣渦輪驅動高速水潤滑動靜壓軸承轉子系統

有效

• 申請號: 201810366695.3
• 申請日: 2018-04-23
• 公開（公告）號: CN108608015B
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 梁國柱;杜家磊;閆攀運
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: B23B19/02
• 分類號: B23B19/02;B23Q1/38;B23Q5/06
• 代理公司: 北京永創新實專利事務所 11121
• 代理人: 祗志潔

1.一種氣渦輪驅動高速水潤滑動靜壓軸承轉子系統，其特征在于，包括：主軸、氣動渦輪、渦輪氣體噴嘴環、氣體止推軸承、水潤滑動靜壓徑向軸承、殼體和端蓋；在裝配時，在殼體中先安裝渦輪氣體噴嘴環，然后安裝氣動渦輪與主軸過盈配合而成的一體化轉子，再在渦輪兩側分別依次安裝氣體止推軸承和水潤滑動靜壓徑向軸承，最后在殼體兩端安裝端蓋；渦輪氣體噴嘴環、氣體止推軸承和水潤滑動靜壓徑向軸承均與殼體過盈配合；

所述的氣動渦輪為沖動式渦輪，渦輪與主軸過盈配形合成一體化轉子部件，渦輪兩側外端面設計為氣體止推軸承的止推面，在渦輪葉片的軸向兩側留有排氣槽，是渦輪低壓氣體的排氣通道，也作為氣體止推軸承的排氣通道之一；

所述的渦輪氣體噴嘴環有兩排噴嘴，每排由在圓周方向均布的沿切向的多個氣體噴嘴組成，兩排噴嘴分別與渦輪上的兩排渦輪葉片對應，噴嘴環外圓表面有進氣槽與殼體上的渦輪進氣孔連通，高壓驅動氣體從渦輪進氣孔進入進氣槽，經氣體噴嘴膨脹加速后驅動渦輪旋轉；

所述的氣體止推軸承是氣體靜壓軸承，在軸承的外圓表面上開有環形槽，所述的環形槽與殼體配合后形成氣體均流槽，并與殼體上的止推軸承進氣孔連通，組成氣體止推軸承的供氣通道；

所述的水潤滑動靜壓徑向軸承在內圓表面沿圓周方向均布4個凹腔，4個凹腔沿軸向的邊緣設計成圓弧形過渡；軸承的外圓表面加工有環形槽，所述的環形槽與殼體配合后形成均流槽，并與殼體上的動靜壓軸承進水孔連通，組成水潤滑動靜壓徑向軸承的供水通道；

所述的殼體為一體化結構，其上設置的動靜壓軸承進水孔、渦輪進氣孔和止推軸承進氣孔，分別與水潤滑動靜壓徑向軸承的環形槽、渦輪氣體噴嘴環的進氣槽、氣體止推軸承的環形槽，構成3個獨立的供水或供氣通道，3個通道共同存在于殼體上而互不干擾。

2.根據權利要求1所述的氣渦輪驅動高速水潤滑動靜壓軸承轉子系統，其特征在于，所述的氣體止推軸承，其工作面與止推面之間間隙的大小，通過調整渦輪氣體噴嘴環和渦輪的軸向尺寸之差來控制。

3.根據權利要求1所述的氣渦輪驅動高速水潤滑動靜壓軸承轉子系統，其特征在于，所述的殼體的上面和側面靠近水潤滑動靜壓徑向軸承端面的位置設置有傳感器安裝孔，通過安裝傳感器來測量轉子在兩個徑向軸承處水平和豎直方向的振動。

4.根據權利要求1所述的氣渦輪驅動高速水潤滑動靜壓軸承轉子系統，其特征在于，通過在殼體壁面沿軸向打孔，以及水潤滑動靜壓軸承、氣體止推軸承與殼體之間的過盈配合，將動靜壓軸承進水孔與兩個水潤滑動靜壓徑向軸承的均流槽連通，將止推軸承進氣孔與兩個氣體止推軸承的均流槽連通。