轴向动压空气轴承以及其刚度和阻尼的调整方法
成果类型:: 发明专利
发布时间: 2023-09-13 16:19:52
一种轴向动压空气轴承,所述轴承包括轴承座、支撑组件以及平箔,所述平箔和轴承座的轴向表面平行布置,所述支撑组件装配在所述平箔和轴承座的轴向表面之间,其特征在于,所述支撑组件包括多个弹性箔片,所述多个弹性箔片设置在所述轴承座的轴向表面上,所述平箔通过多个所述弹性箔片支撑。
该项成果提供了一种轴向动压空气轴承以及其刚度和阻尼的调整方法,由于支撑组件和平箔组成一个弹性支承结构,而支撑组件包括多个弹性箔片,多个弹性箔片设置在轴承座的轴向表面上,平箔通过多个弹性箔片支撑,因此,若需要不同刚度和阻尼的弹性箔片空气轴承时,只需要选择不同宽度、密度、厚度或组合方式的弹性箔片,装配到轴承座和平箔之间,即可获得不同刚度以及阻尼的轴承,不需要再开发制造整个弹性支撑结构模具,解决了现有技术中需要从新开发制造整个弹性支撑结构模具,导致制造成本增加,制造周期加长,制造效率低的技术问题,应用前景广阔。现有技术中,每一类轴向动压空气轴承的刚度和阻尼确定的,若需要不同刚度和阻尼的轴向动压空气轴承,则需根据待开发的轴向动压空气轴承的刚度和阻尼,重新开发一套弹性支承结构的模具,但模具开发的制造工艺复杂,周期长,且效率低下,该技术对现有技术进行了改进,具有承载能力大、轴承稳定性高、使用寿命长等优势。
轴向动压空气轴承是一种新型的弹性支承动压空气轴承,现有技术中,轴向动压空气轴承包括轴承座、支撑组件以及平箔,其中,平箔和轴承座的轴向表面平行布置,支撑组件装配在平箔和轴承座的轴向表面之间,支撑组件和平箔组成一个弹性支承结构。在使用时,将两个上述轴向动压空气轴承固定安装在机架上,转轴沿转轴的轴向依次穿过两个轴向动压空气轴承,轴承上套装有一个工作板,该工作板设置在两个轴向动压空气轴承的平箔之间,随着转轴的旋转,与转轴接触的空气被挤入平箔和工作板之间的空隙中,当转轴达到一定转速后,工作板和平箔之间会产生气体动压力,在工作板和平箔之间形成气膜。在轴承工作过程中,支撑组件与平箔所组成的弹性支承结构会自适应的产生变形,使轴承的气膜厚度增加,工作更加稳定。配备空气轴承的旋转机械不需要额外的润滑系统,降低了系统的复杂性,提高了经济性和可靠性。相对于传统的空气动压轴承,轴向动压空气轴承具有承载能力大、轴承稳定性高、使用寿命长等优势。刚度和阻尼是轴承的重要性能参数,直接影响了转子系统的稳定性,空气轴承的刚度和阻尼是由支撑组件与平箔所组成的弹性支承结构决定的,合理的分布轴承的支撑刚度,增大结构阻尼,是轴向动压空气轴承设计的关键。在实现本发明的过程中,申请人发现现有技术中至少具有以下不足:现有技术中,每一类轴向动压空气轴承的刚度和阻尼确定的,若需要不同刚度和阻尼的轴向动压空气轴承,则需根据待开发的轴向动压空气轴承的刚度和阻尼,重新开发一套弹性支承结构的模具,但模具开发的制造工艺复杂,周期长,且效率低下。该项成果提供了一种轴向动压空气轴承以及其刚度和阻尼的调整方法,解决了现有技术中需要从新开发制造整个弹性支撑结构模具,导致制造成本增加,制造周期加长,制造效率低的技术问题。运用该项科研成果可提高空气动压轴承的使用效果,应用前景广阔。
该科技成果领头人刘江,是北京航空航天大学发动机专业博士,在校期间作为主要科研人员完成了推力微小型涡喷发动机开发、航空活塞用两级增压系统开发、重油航空活塞发动机开发,24-56cc二冲程航空活塞发动机开发等项目,对自适应波箔动压空气轴承做了深入的理论和试验研究,在航空发动机领域积累了丰富的研发经验。在校期间发表EI论文4篇,已授权的发明专利7项。
该成果提供了一种轴向动压空气轴承以及其刚度和阻尼的调整方法,以解决现有技术中需要从新开发制造整个弹性支撑结构模具,导致制造成本增加,制造周期加长,制造效率低的技术问题,对空气轴承技术领域有一定的引领性作用,技术创新性很强,投资回报比较可靠。预计未来每年轴向动压空气轴承需求量将达到两万以上,每台以五百元计,每年产生经济价值达一千万元以上。
本项目拟采用技术转让形式实施转化,目前已与多家单位合作达成转化意向,已形成批量装备和产品。