CN108869532A - 基于向心增压原理的新型动压气体推力轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及旋转机械的技术领域，具体而言为旋转机械领域的轴向定位装置，尤其涉及一种用于平衡旋转机械轴向推力的气体动压轴承。本发明方法，包括：主轴、轴瓦及推力盘；主轴和推力盘为一体化加工或组装为一体；推力盘的正反表面上均匀开设有多个规格相同的渐缩凹槽，就主轴转动方向而言，渐缩凹槽轴向截面的型线呈向前弯曲状；轴瓦套装于主轴上，推力盘的上下面各有一个轴瓦。本发明的技术方案解决了现有技术中的油膜动压轴承无法在高温、超高速旋转的工况下工作的技术问题。

Description

基于向心增压原理的新型动压气体推力轴承

技术领域

本发明涉及旋转机械的技术领域，具体而言为旋转机械领域的轴向定位装置，尤其涉及一种用于平衡旋转机械轴向推力的气体动压轴承。

背景技术

高速旋转机械，诸如燃气轮机、高速泵等为了平衡轴向推力，除了对称布置、设置通流孔外还经常使用推力轴承或推力瓦来平衡轴向推力。常规的动弹轴承会受到极限转速的限制，转速过高时会使摩擦面间产生高温，影响润滑剂机能，破坏油膜，从而导致动弹体回火或元件胶合失效。在大型汽轮机中，推力瓦与推力盘之间在运行时形成油膜，油膜既起到润滑作用，又起到导热作用传热作用。但是，此***需要复杂的供油、回油过滤以及冷却***。

在某些特殊场合，如高温、超高速旋转工作的情况下，油膜动压轴承无法胜任。然而由于空气粘度低且随温度变化小，此时空气轴承显示出巨大的优势。空气轴承用空气作为润滑剂的滑动轴承，具有粘滞性小、耐高温以及无污染等优点在高速磨头、高速鼓风机、陀螺仪表等设备中得以应用。

与静压轴承相比，动压轴承不需要外部气源，而是靠推力盘的自身旋转将空气代入楔形间隙当中形成气膜以提供推力。

在目前的研究中，动压轴承以支撑轴承为主，在空气推力轴承的研究还比较少，而且在空气推力轴承中，转子启停时轴承起飞转速较高，起飞之前推力盘和推力轴承处于摩擦或边界摩擦状态，因此，对推力盘和轴承材料抗磨损性提出了苛刻的要求。那么，如果能够大幅度降低起飞转速，缩减推力盘和轴承磨损时间，将对推力轴承延寿和增加维修周期具有重要的意义。

针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。

发明内容

根据上述提出油膜动压轴承无法在高温、超高速旋转的工况下工作的技术问题，而提供一种基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承。本发明主要利用动压轴承不需要外部气源，而是靠推力盘的自身旋转将空气代入楔形间隙当中，从而形成气膜以提供推力。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承包括：主轴、轴瓦及推力盘；

进一步地，主轴和推力盘为一体化加工或组装为一体；

进一步地，推力盘的正反表面上均匀开设有多个规格相同的渐缩凹槽，就主轴转动方向而言，渐缩凹槽轴向截面的型线呈向前弯曲状；

进一步地，轴瓦套装于主轴上，推力盘的上下面各有一个轴瓦。

进一步地，渐缩凹槽从外径延伸至距主轴一定距离的地方，并与光滑的推力盘面自然过渡。

进一步地，渐缩凹槽周向截面延径向向心渐缩；渐缩凹槽轴向截面延径向向心渐缩；渐缩凹槽径向截面延周向运动反方向渐缩；使得由周向进入的空气在旋转凹槽的带动下向心压缩。

进一步地，轴瓦内表面为光滑镜面，与推力盘间存在气膜间隙，轴瓦内表面与靠近主轴侧加工有轴瓦气封倒角。

进一步地，推力盘与主轴之间设置有推力盘气封倒角，该倒角与轴瓦内表面与主轴接触侧的轴瓦气封倒角相契合，形成气封，当推力盘承受载荷时，间隙减小，形成气封，利于保压。

较现有技术相比，本发明具有以下优点：

本发明结构简单可靠，起飞转速低、能大幅度降低或避免启停时推力盘和推力瓦的磨损、维护周期长，在相对较低的转速下可以获得较大的承载能力，适于推广应用至旋转机械当中。

综上，应用本发明的技术方案解决了现有技术中的油膜动压轴承无法在高温、超高速旋转的工况下工作的技术问题。

基于上述理由本发明可在旋转机械领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明主视图；

图2为本发明轴测图；

图3为本发明单层轴瓦剖开图；

图4为主轴与推力盘俯视图；

图5为图4的D-D视图；

图6为图4的A-A视图；

图7为图4的B-B视图；

图8为图4的C-C视图；

图9为轴瓦俯视图；

图10为图9的E-E视图。

图中：1、主轴 2、轴瓦 3、推力盘 4、推力盘气封倒角 5、轴瓦气封倒角 6、渐缩凹槽。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员己知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任向具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1-3所示，本发明提供了一种基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承，其特征在于，所述的基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承包括：主轴1、轴瓦2及推力盘3；主轴1和推力盘3为一体化加工或组装为一体；推力盘3的正反表面上均匀开设有多个规格相同的渐缩凹槽6，就主轴1转动方向而言，渐缩凹槽6轴向截面的型线呈向前弯曲状；轴瓦2套装于主轴1上，推力盘3的上下面各有一个轴瓦2。

如图4-8所示，渐缩凹槽6从外径延伸至距主轴一定距离的地方，并与光滑的推力盘面自然过渡。

如图4-8所示，渐缩凹槽6，其周向截面延径向向心渐缩；其轴向截面延径向向心渐缩；其径向截面延周向运动反方向渐缩。

如图1-3及9-10所示，轴瓦2内表面为光滑镜面，与推力盘3间存在气膜间隙，轴瓦2内表面与靠近主轴1侧加工有轴瓦气封倒角5。

如图2所示，推力盘3与主轴1之间设置有推力盘气封倒角4，该倒角与轴瓦2内表面与主轴1接触侧的轴瓦气封倒角5相契合，形成气封。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (7)

1.一种基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承，其特征在于，所述的基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承包括：主轴(1)、轴瓦(2)及推力盘(3)；

所述的主轴(1)和推力盘(3)为一体化加工或组装为一体；

所述的推力盘(3)的正反表面上均匀开设有多个规格相同的渐缩凹槽(6)，就主轴(1)转动方向而言，渐缩凹槽(6)轴向截面的型线呈向前弯曲状；

所述的轴瓦(2)套装于主轴(1)上，推力盘(3)的上下面各有一个轴瓦(2)。

2.根据权利要求1所述的基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承，其特征在于，所述的渐缩凹槽(6)从外径延伸至距主轴一定距离的地方，并与光滑的推力盘面自然过渡。

3.根据权利要求1所述的基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承，其特征在于，所述的渐缩凹槽(6)，其周向截面延径向向心渐缩。

4.根据权利要求1所述的基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承，其特征在于，所述的渐缩凹槽(6)，其轴向截面延径向向心渐缩。

5.根据权利要求1所述的基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承，其特征在于，所述的渐缩凹槽(6)，其径向截面延周向运动反方向渐缩。

6.根据权利要求1所述的基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承，其特征在于，所述的轴瓦(2)内表面为光滑镜面，与推力盘(3)间存在气膜间隙，轴瓦(2)内表面与靠近主轴(1)侧加工有轴瓦气封倒角(5)。

7.根据权利要求1所述的基于向心增压原理的新型动压气体推动轴承，其特征在于，所述的推力盘(3)与主轴(1)之间设置有推力盘气封倒角(4)，该倒角与轴瓦(2)内表面与主轴(1)接触侧的轴瓦气封倒角(5)相契合，形成气封。