專利名稱：一種復合型氣體軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣體軸承設(shè)計方案，特別提供了一種具有自潤滑 性能的復合型氣體軸承。
背景技術(shù)：
軸承問題是燃氣輪機或者微型燃氣輪機研制過程中遇到的關(guān)鍵技術(shù)之 一，在現(xiàn)有技術(shù)中，往往由于軸承的故障導致了試車的失敗。
現(xiàn)有技術(shù)中所采用的軸承形式有滾動軸承，油潤滑滑動軸承，電磁 軸承，氣體軸承(分靜壓氣體軸承和動壓氣體軸承兩種)?，F(xiàn)有技術(shù)中，最 先進的滾動軸承其DN值也只能達到2X106，而一般的微型高速機械的DN 值都大于該值，所以滾動軸承的應(yīng)用受到了限制，而且還需一套潤滑和封 嚴輔助設(shè)備。滑動油軸承雖然不受DN值限制，但是滑油耐溫能力不夠，所 以在燃機上也受到了限制。
雖然電磁軸承可以選用，但成本造價高，作試驗機用還可以，但作為 產(chǎn)品是不合適的。氣體軸承特別是動壓氣體軸承，由于其體積小，重量輕， 結(jié)構(gòu)簡單，容易制造，成本低，所以是最佳的選擇。制約這種軸承應(yīng)用的 技術(shù)難點是啟、停時的干摩擦。
分析國外微型燃機商品，發(fā)現(xiàn)他們所用的軸承多半是動壓氣體軸承。 其主要原因是在高速透平機械中采用動壓氣體軸承具有獨特的優(yōu)勢節(jié)省
3液壓潤滑部件及輔助設(shè)備；不需要專門的氣源；增加了軸承的工作溫度范 圍，可用于-27(TC 816-C之間；降低了功耗，機械效率可達99%以上；具 有足夠的壽命和可靠性、耐振動、耐沖擊、對轉(zhuǎn)子不同心度不敏感；產(chǎn)品 成本低。但是，在啟、停過程中動壓氣體軸承運動副處于干摩擦狀態(tài)。所 以，如何解決軸承在干摩擦運動中的壽命問題，是動壓氣體軸承成敗的核 心問題。
美國聯(lián)訊公司(Allied signal)從二十世紀60年代著手研究箔片動 壓氣體軸承用于高速透平機械，80年代用于空分裝置，迄今已生產(chǎn)了數(shù)十 萬臺箔片動壓氣體軸承用于航空航天部門，其中包括從1000000r/min的試 驗透平至1500馬力的透平壓縮機均有應(yīng)用。
在國內(nèi)，上海機械學院、西安交大和航天部609所等單位曾對箔片式 動壓氣體軸承做過一系列理論及試驗研究，取得了不同程度的進展，但都 沒有解決啟、停問題。
人們渴望獲得一種在燃氣輪機或者微型燃氣輪機的啟、停操作過程中 使用的，具有良好技術(shù)效果的軸承。

實用新型內(nèi)容
本實用新型的目的是提供一種復合型氣體軸承，該軸承能夠明顯改善 使用氣體軸承的設(shè)備在啟、停過程中出現(xiàn)的磨損問題。
本實用新型一種復合型氣體軸承，其特征在于所述復合型氣體軸承 具體包含有軸承殼體1和與軸承殼體1固定連接或者活動連接的自潤滑環(huán)2。所述的自潤滑環(huán)2采用自潤滑性能非常好的固體材料(例如炭素纖維、 二硫化鉬、聚四氟乙烯等幾種之一或其組合)制造而成；所述復合型氣體 軸承在啟、停時有效地進行了減磨等相應(yīng)的處理，是一種比較理想的支承 形式。
本實用新型所述復合型氣體軸承，其特征在于所述復合型氣體軸承 中的自潤滑環(huán)2為整體制造的軸瓦或者固定連接在軸承軸瓦內(nèi)側(cè)壁上的自 潤滑材料層。也就是說，我們可以使用自潤滑材料制造整體的軸瓦，或者 在軸瓦內(nèi)側(cè)壁上制備一層自潤滑材料層。
所述復合型氣體軸承優(yōu)選方案還包括以下內(nèi)容所述復合型氣體軸承 可以是箔片軸承，也可以是一般的氣體軸承。自潤滑環(huán)2可以通過固定在 軸承殼體1內(nèi)側(cè)的箔片上，從而與軸承殼體1形成固定連接。
所述復合型氣體軸承中的自潤滑環(huán)2與軸承殼體1之間的固定連接方 式是以下幾種之一粘結(jié)、過盈配合聯(lián)接或者涂鍍。
所述復合型氣體軸承中的自潤滑環(huán)2具體為固體潤滑劑薄膜或者固體 潤滑劑構(gòu)成的環(huán)狀材料層。
所述復合型氣體軸承中的自潤滑環(huán)2的厚度為1 40mm;當所述復合型 氣體軸承中的自潤滑環(huán)2為整體軸瓦，其厚度可以為3 30mm;當所述復合 型氣體軸承中的自潤滑環(huán)2為固定連接在軸瓦上的自潤滑材料層，其厚度 可以為1 10mm。
動壓氣體軸承能否成功的應(yīng)用在微型燃機或其它機械，其關(guān)鍵的核心技術(shù)是能否解決干磨損運動副的啟停問題。動壓氣體軸承的種類很多，其 中箔片軸承是一種自作用的流體動壓氣膜軸承，箔片軸承的結(jié)構(gòu)如


圖1所
傳統(tǒng)的動壓氣體軸承在啟、停過程中存在干摩擦，因此軸承壽命短。 對比而言，本實用新型所述的復合型氣體軸承可以在箔片軸承表面上涂
(鍍)上自潤滑層——自潤滑環(huán)2，這種自潤滑層在實驗室用空氣進行了 100000次啟動、停機試驗，效果良好。本實用新型也可以使用自潤滑材料 制作整體的軸瓦，同樣也可以達到很好的技術(shù)效果。
本實用新型采用自潤滑性能非常好的固體材料(例如炭素纖維，聚 四氟乙烯等)制造自潤滑環(huán)2，來解決動壓氣體軸承啟、停的磨損問題，大 大延長了軸承的使用壽命，降低了軸承的成本。本實用新型可以應(yīng)用于燃 氣輪機或者微型燃氣輪機中，能夠很好的保證燃氣輪機或者微型燃氣輪機 的技術(shù)和經(jīng)濟指標。本實用新型具有可預見的巨大的經(jīng)濟價值和社會價值。
以下結(jié)合附圖及實施方式對本實用新型作進一步詳細的說明:
圖1為復合型氣體軸承結(jié)構(gòu)原理示意圖之一； 圖2為復合型氣體軸承結(jié)構(gòu)原理示意圖之二； 圖3為復合型氣體軸承實驗裝置原理示意圖。
具體實施方式
附
圖1 3中數(shù)字標號的含義說明
軸承殼體l、自潤滑環(huán)2、實驗裝置旋轉(zhuǎn)軸4、滾動軸承5、端蓋6、帶 有不同涂層的試驗軸7、軸套8、有機玻璃罩9。
實施例1
一種復合型氣體軸承，其特征在于所述復合型氣體軸承具體包含有 軸承殼體1和與軸承殼體1固定連接或者活動連接的自潤滑環(huán)2。所述的自 潤滑環(huán)2采用自潤滑性能非常好的固體材料(例如碳素纖維、二硫化鉬、 聚四氟乙烯等幾種之一或其組合)制造而成。所述復合型氣體軸承在啟、 停時有效地進行了減磨等相應(yīng)的處理，是一種比較理想的支承形式。
所述復合型氣體軸承中的自潤滑環(huán)2具體為固體潤滑劑構(gòu)成的環(huán)狀材 料層。具體而言，所述復合型氣體軸承中的自潤滑環(huán)2為使用自潤滑材料 整體制造的軸瓦。所述復合型氣體軸承中的自潤滑環(huán)2與軸承殼體1之間 的固定連接方式是以下幾種之一粘結(jié)、過盈配合聯(lián)接或者涂鍍。
所述復合型氣體軸承中的自潤滑環(huán)2為整體軸瓦，其厚度可以為3 30mm，具體根據(jù)實際情況選用對應(yīng)厚度的軸瓦。
實施例2
一種復合型氣體軸承，具體為動壓氣體軸承——箔片軸承，所述復合型 氣體軸承具體包含有軸承殼體1和與軸承殼體1固定連接或者活動連接的 自潤滑環(huán)2。所述的自潤滑環(huán)2采用自潤滑性能非常好的固體材料(例如炭素纖維、二硫化鉬、聚四氟乙烯等幾種之一或其組合)制造而成。本實
施例的結(jié)構(gòu)如
圖1所示。本實施例所述的自潤滑環(huán)2對應(yīng)的是箔片軸承中 的箔片，我們在箔片與軸接觸的工作面上涂(鍍)有自潤滑層，形成復合 型氣體動壓軸承。
圖1、 2的相關(guān)說明動壓氣體軸承的種類很多，其中箔片軸承是一種 自作用的流體動壓氣膜軸承。本實用新型很好的解決了軸承在啟動、停機 過程中的摩擦、磨損問題。
具體實施方式
在箔片與軸接觸的工作面上涂(鍍)有自潤滑層，形 成一層稱之為固體潤滑劑的薄膜。自潤滑性能非常好的材料有聚四氟乙烯、 石墨、二硫化鉬等材料。
所述復合型氣體軸承中的自潤滑環(huán)2具體為固體潤滑劑薄膜或者固體 潤滑劑構(gòu)成的環(huán)狀材料層。所述復合型氣體軸承中的自潤滑環(huán)2為固定連 接在軸瓦上的自潤滑材料層，其厚度可以為1 10mm。
本實用新型能夠解決氣體動壓軸承在啟動、停機過程中的摩擦、磨損 問題。同時，為了保證本實施例在微型燃機上能夠成功應(yīng)用，還必須作充 分的試驗。試驗要求運動干摩擦副的基本工作參數(shù)為切線速度為60 100m/s，壓力為O. 1 0.2Mpa，環(huán)境溫度為200 300。C。試驗裝置示意圖見 圖3。在試驗要求條件下使帶有自潤滑層的試片與轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子進行摩擦，考 核磨損情況及運轉(zhuǎn)時間。一種復合型氣體軸承，所述復合型氣體軸承具體包含有軸承殼體1和 與軸承殼體1固定連接或者活動連接的自潤滑環(huán)2。所述的自潤滑環(huán)2采用
自潤滑性能非常好的固體材料(例如炭素纖維、二硫化鉬、聚四氟乙烯 等幾種之一或其組合)制造而成；所述復合型氣體軸承在啟、停時有效地 進行了減磨等相應(yīng)的處理，是一種比較理想的支承形式。
具體而言，所述復合型氣體軸承中的自潤滑環(huán)2具體為固定連接在軸 承軸瓦內(nèi)側(cè)壁上的自潤滑材料層。也就是說，我們在軸瓦內(nèi)側(cè)壁上制備一 層自潤滑材料層。
所述復合型氣體軸承中的自潤滑環(huán)2與軸承殼體1之間的固定連接方 式是以下幾種之一粘結(jié)、過盈配合聯(lián)接或者涂鍍。
權(quán)利要求1、一種復合型氣體軸承，其特征在于所述復合型氣體軸承具體包含有軸承殼體(1)和與軸承殼體(1)固定連接或者活動連接的自潤滑環(huán)(2)。
2、 按照權(quán)利要求1所述復合型氣體軸承，其特征在于所述復合型氣 體軸承中的自潤滑環(huán)(2)為整體制造的軸瓦或者固定連接在軸承軸瓦內(nèi)側(cè) 壁上的自潤滑材料層。
3、 按照權(quán)利要求2所述復合型氣體軸承，其特征在于所述復合型氣 體軸承中的自潤滑環(huán)(2)通過固定在軸承殼體(1)內(nèi)側(cè)的箔片上而與軸 承殼體(1)形成固定連接。
4、 按照權(quán)利要求3所述復合型氣體軸承，其特征在于所述復合型氣 體軸承中的自潤滑環(huán)(2)與軸承殼體(1)之間的固定連接方式是以下幾 種之一粘結(jié)、過盈配合聯(lián)接、涂鍍。
5、 按照權(quán)利要求1 4其中之一所述復合型氣體軸承，其特征在于 所述復合型氣體軸承中的自潤滑環(huán)(2)具體為固體潤滑劑薄膜或者固體潤 滑劑構(gòu)成的環(huán)狀材料層。
6、 按照權(quán)利要求5所述復合型氣體軸承，其特征在于所述復合型氣 體軸承中的自潤滑環(huán)(2)的厚度為l 40mm。
7、 按照權(quán)利要求6所述復合型氣體軸承，其特征在于所述復合型氣 體軸承中的自潤滑環(huán)(2)為整體軸瓦，其厚度為3 30mm。
8、 按照權(quán)利要求6所述復合型氣體軸承，其特征在于所述復合型氣 體軸承中的自潤滑環(huán)(2)為固定連接在軸瓦上的自潤滑材料層，其厚度為 1 10mm。
專利摘要一種復合型氣體軸承，其特征在于所述復合型氣體軸承具體包含有軸承殼體(1)和與軸承殼體(1)固定連接或者活動連接的自潤滑環(huán)(2)。本實用新型明顯改善了設(shè)備的啟動、停機性能，解決了動壓氣體軸承啟、停的磨損問題，大大延長了軸承的使用壽命，降低了軸承的成本。本實用新型可以應(yīng)用于燃氣輪機或者微型燃氣輪機中，能夠很好的保證燃氣輪機或者微型燃氣輪機的技術(shù)和經(jīng)濟指標。本實用新型具有可預見的巨大經(jīng)濟價值和社會價值。
文檔編號F16C17/02GK201236882SQ20082001381
公開日2009年5月13日 申請日期2008年7月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年7月4日
發(fā)明者霄 梁, 胡云龍, 趙鐵軍, 鴿 高 申請人:沈陽黎明航空發(fā)動機(集團)有限責任公司