專利名稱：靜壓氣浮復(fù)合軸的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于靜壓空氣軸承、高速軸承技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種靜壓氣浮復(fù)合 軸，主要用于渦輪增壓器、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)、氫燃料電池等行業(yè)。
背景技術(shù)：
靜壓空氣軸承是氣體軸承的常見形式之一，靜壓空氣軸承由于運(yùn)轉(zhuǎn)速度高、回轉(zhuǎn) 精度高、潤(rùn)滑潔凈環(huán)保等優(yōu)點(diǎn)，逐漸被廣泛應(yīng)用于精密加工行業(yè)、低溫壓縮行業(yè)、食品工業(yè)、 醫(yī)療衛(wèi)生行業(yè)、核工業(yè)、航空航天等領(lǐng)域。但是靜壓空氣軸承運(yùn)行時(shí)必須有一專用壓縮氣 源，一旦氣源出現(xiàn)故障停氣，靜壓空氣軸承將徹底損壞。在靜壓空氣軸承啟動(dòng)時(shí)，必須先開 啟壓縮氣源，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)才可啟動(dòng)。在靜壓空氣軸承停止工作時(shí)，氣源必須延時(shí)關(guān) 閉。這種苛刻的要求使得在特殊場(chǎng)合使用靜壓空氣軸承受到了極大的限制。高速軸承應(yīng)用已非常廣泛，如電主軸行業(yè)。但是高速軸承對(duì)使用環(huán)境要求較高，如 潤(rùn)滑、冷卻等。最大缺陷是不能長(zhǎng)期工作，壽命有限。目前在渦輪增壓器、燃?xì)獍l(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)獍l(fā)電機(jī)、氫燃料電池等行業(yè)，急需一種傳動(dòng) 軸，希望具備靜壓空氣軸承的優(yōu)點(diǎn)或者具備高速軸承的優(yōu)點(diǎn)，但同時(shí)又沒有以上使用條件 的苛刻限制。由于使用場(chǎng)合條件有限，所以又不能滿足靜壓空氣軸承或高速軸承的使用條 件。為解決這些問題我們?cè)O(shè)計(jì)了一種靜壓氣浮復(fù)合軸，這種復(fù)合軸分時(shí)利用了靜壓空氣軸 承和高速軸承的優(yōu)點(diǎn)，又避開了靜壓空氣軸承和高速軸承的缺點(diǎn)。此項(xiàng)目為自主研發(fā)產(chǎn)品。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提出一種靜壓氣浮復(fù)合軸，使所提出的靜壓氣浮復(fù)合軸結(jié)構(gòu) 可分時(shí)利用靜壓空氣軸承和高速軸承的優(yōu)點(diǎn)，并可避免靜壓空氣軸承和高速軸承的缺點(diǎn)。為達(dá)到上述發(fā)明目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是—種靜壓氣浮復(fù)合軸，具有主軸、高速軸承和氣浮軸軸套；所述的主軸由兩只高速 軸承支撐安裝在氣浮軸軸套內(nèi)，主軸與軸承內(nèi)圈壓緊配合，軸承外圈與氣浮軸軸套內(nèi)壁壓 緊配合，構(gòu)成氣浮軸結(jié)構(gòu)；在氣浮軸的兩端設(shè)置有用以對(duì)氣浮軸端面起止推作用的端蓋； 噴嘴體壓配安裝在復(fù)合軸軸套內(nèi)，氣浮軸安裝在復(fù)合軸的噴嘴體內(nèi)，兩者之間具有一定的 間隙；在主軸的一端設(shè)置有驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力配置，主軸的另一端設(shè)置有與主軸同軸的 葉輪；所述的葉輪位于壓氣腔內(nèi)；所述的壓氣腔具有兩個(gè)排氣口，其中一個(gè)排氣口與為噴 嘴體的多個(gè)噴嘴連通；另一個(gè)排氣口連通發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的燃燒室。所述的噴嘴體與復(fù)合軸軸套之間構(gòu)成壓縮空氣的分配腔，噴嘴體上的多個(gè)噴嘴進(jìn) 氣端與壓縮空氣的分配腔連通，出口端與氣浮軸軸套、噴嘴體之間的間隙連通。所述設(shè)置在主軸一端驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力配置可為電機(jī)、齒輪構(gòu)成或電機(jī)、帶輪、 傳動(dòng)帶構(gòu)成，也可在主軸的一端設(shè)置由氣體驅(qū)動(dòng)、與主軸同軸的渦輪。本實(shí)用新型靜壓氣浮復(fù)合軸的工作方式為啟動(dòng)和運(yùn)動(dòng)初始，驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng) 力作用于主軸，由高速軸承支撐主軸高速旋轉(zhuǎn)；主軸和高速軸承與氣浮軸軸套之間作相對(duì)運(yùn)動(dòng)與主軸同軸的葉輪產(chǎn)生氣流并由壓氣腔集存產(chǎn)生的高壓氣體通過噴嘴體上的多個(gè)噴 嘴作用于氣浮軸，使氣浮軸在噴嘴體內(nèi)處于懸浮狀態(tài)，高速軸承、氣浮軸軸套隨主軸同體旋 轉(zhuǎn)，此時(shí)主軸與高速軸承、氣浮軸軸套之間處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài)氣浮軸處于靜壓空氣軸承的 工作狀態(tài)；在壓氣腔內(nèi)氣體的壓力達(dá)到一定值時(shí)，開始向發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的燃燒室提 供壓縮空氣；主軸的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力關(guān)閉，壓縮空氣的壓力低于一定值時(shí)，壓力單向閥自動(dòng)關(guān)閉， 停止向發(fā)動(dòng)機(jī)或燃?xì)獍l(fā)電機(jī)的燃燒室提供壓縮空氣；隨壓氣腔內(nèi)的氣體壓力逐漸降低，氣 浮軸由懸浮狀態(tài)逐漸恢復(fù)為運(yùn)動(dòng)初始狀態(tài)，與噴嘴體接觸，主軸的慣性能量在高速軸承支 撐下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直到完全停止。本實(shí)用新型采用以上技術(shù)方案，具有以下有益效果(1)穩(wěn)定工作狀態(tài)具有靜壓空氣軸承的優(yōu)點(diǎn)，即低摩擦、低功耗、高精度、穩(wěn)定性好寸。(2)氣浮復(fù)合軸的主軸啟動(dòng)時(shí)由高速軸承支撐，啟動(dòng)扭矩小且易于啟動(dòng)。(3)氣浮復(fù)合軸啟動(dòng)時(shí)由高速軸承支撐，啟動(dòng)時(shí)不會(huì)損壞氣浮軸。(4)當(dāng)驅(qū)動(dòng)動(dòng)力消失，氣浮壓力逐漸減小后，氣浮軸停止工作，主軸的慣性能量帶 動(dòng)高速軸承繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直到完全停止。不會(huì)損壞氣浮軸。(5)氣浮復(fù)合軸兩端裝有端面止推軸承，可以有效的防止主軸軸向竄動(dòng)。

圖1為本實(shí)用新型中氣浮軸的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為本實(shí)用新型靜壓氣浮復(fù)合軸的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為本實(shí)用新型中氣浮軸的部件圖。圖4為本實(shí)用新型中氣浮軸軸套的部件圖。圖5為本實(shí)用新型靜壓氣浮復(fù)合軸的部件圖。圖中1、高速軸承，2、氣浮軸軸套，3、端蓋，4、主軸，5、噴嘴體，6、復(fù)合軸軸套，7、渦 輪，8、葉輪，9、外殼，10、反絲螺母，11、噴嘴，12、壓氣腔，13、壓力單向閥，14、進(jìn)氣口，15、16、
排氣口。
具體實(shí)施方式
結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型加以說明，但不構(gòu)成對(duì)本實(shí)用新型的任何限 制如圖1、圖2所示，并參照?qǐng)D3、圖4、圖5，一種靜壓氣浮復(fù)合軸，具有主軸4、高速 軸承1和氣浮軸軸套2 ；所述的主軸4由兩個(gè)高速軸承1支撐安裝在氣浮軸軸套2內(nèi)，主軸 4與兩個(gè)高速軸承的內(nèi)圈壓緊配合，兩個(gè)高速軸承的外圈與氣浮軸軸套內(nèi)壁壓緊配合，構(gòu)成 氣浮軸；在氣浮軸套2的兩端設(shè)置有用以對(duì)氣浮軸端面起止推作用的端蓋3 ；所述的氣浮軸 套2位于噴嘴體5內(nèi)，且與噴嘴體5之間具有微小的間隙；所述的噴嘴體5位于復(fù)合軸軸 套6內(nèi)，所述的噴嘴體5與復(fù)合軸軸套6之間構(gòu)成壓縮空氣的分配腔，噴嘴體上的多個(gè)噴嘴 與壓縮空氣的分配腔連通，并與氣浮軸軸套2、噴嘴體5之間的間隙連通，為氣浮軸的懸浮 提供壓縮空氣。沒有壓縮空氣時(shí)，氣浮軸和噴嘴體5直接接觸，在當(dāng)壓縮空氣達(dá)到一定氣壓 時(shí)，氣浮軸在噴嘴體內(nèi)處于懸浮狀態(tài)；所述的復(fù)合軸軸套6位于外殼9內(nèi)；在主軸4的一端設(shè)置有與其同軸的渦輪7，主軸的另一端設(shè)置有壓氣腔12，壓氣腔12與外殼9通過螺釘連為一體；在壓氣腔12內(nèi)具有與主軸同軸的葉輪8，壓氣腔11具有兩個(gè)排氣口，其中一個(gè)排 氣口 16排出的氣源通過位于外殼上端的進(jìn)氣口 14將氣源輸給噴嘴體5，用于通過多個(gè)噴 嘴11給氣浮軸2供氣；另一個(gè)排氣口 15與發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的燃燒室連通，排氣口 15內(nèi)設(shè) 置有壓力單向閥13，當(dāng)壓力達(dá)到一定值時(shí)，開始向發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的燃燒室送氣。本實(shí)用新型靜壓氣浮復(fù)合軸的工作方式為啟動(dòng)和運(yùn)動(dòng)初始，驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng) 力作用于主軸4，由高速軸承1支撐主軸高速旋轉(zhuǎn)；主軸4與高速軸承1、氣浮軸軸套2之間 作相對(duì)運(yùn)動(dòng)與主軸同軸的葉輪8產(chǎn)生氣流并由壓氣腔12集存產(chǎn)生的高壓氣體通過噴嘴體 上的多個(gè)噴嘴11作用于氣浮軸，使氣浮軸在噴嘴體內(nèi)處于懸浮狀態(tài)，高速軸承1、氣浮軸軸 套2隨主軸4同體旋轉(zhuǎn)，此時(shí)主軸4與高速軸承1、氣浮軸軸套2之間處于相對(duì)靜止?fàn)顟B(tài) 氣浮軸處于靜壓空氣軸承的工作狀態(tài)；在壓氣腔內(nèi)氣體的壓力達(dá)到一定值時(shí)，開始向發(fā)動(dòng) 機(jī)或發(fā)電機(jī)的燃燒室提供壓縮空氣；停止工作時(shí)，主軸的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力關(guān)閉，壓縮空氣的壓力低 于一定值時(shí)，壓力單向閥13關(guān)閉，停止向發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的燃燒室提供壓縮空氣；隨壓氣 腔內(nèi)的氣體壓力逐漸降低，氣浮軸由懸浮狀態(tài)逐漸恢復(fù)為運(yùn)動(dòng)初始狀態(tài)，與噴嘴體5接觸， 主軸4的慣性能量在高速軸承1支撐下繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，直到完全停止。以渦輪增壓器為例說明工作原理如下汽車點(diǎn)火后，發(fā)動(dòng)機(jī)將持續(xù)排出燃燒后的 尾氣，汽車尾氣作為啟動(dòng)動(dòng)力源，通過吹動(dòng)與主軸同軸的渦輪來(lái)啟動(dòng)主軸4，主軸4由高速 軸承1支撐旋轉(zhuǎn)。主軸4帶動(dòng)另一端的葉輪8工作，葉輪8持續(xù)旋轉(zhuǎn)時(shí)，壓氣腔體內(nèi)將會(huì)產(chǎn) 生壓縮空氣。當(dāng)壓縮空氣壓力達(dá)到一定值的時(shí)候，氣浮軸在噴嘴體內(nèi)處于懸浮狀態(tài)；高速 軸承、氣浮軸軸套隨主軸同體旋轉(zhuǎn)，此時(shí)主軸與高速軸承、氣浮軸軸套之間處于相對(duì)靜止?fàn)?態(tài)壓氣腔內(nèi)的氣體一部分供給氣浮軸，另一部分供給發(fā)動(dòng)機(jī)；這樣在汽車尾氣的帶動(dòng)下， 葉輪就可以持續(xù)旋轉(zhuǎn)，為發(fā)動(dòng)機(jī)提供源源不斷的壓縮空氣。
權(quán)利要求一種靜壓氣浮復(fù)合軸，其特征在于具有主軸(4)、高速軸承(1)和氣浮軸軸套(2)；主軸(4)由兩只高速軸承(1)支撐安裝在氣浮軸軸套(2)內(nèi)，主軸(4)與軸承內(nèi)圈壓緊配合，軸承外圈與氣浮軸軸套內(nèi)壁壓緊配合，構(gòu)成氣浮軸結(jié)構(gòu)；在氣浮軸的兩端設(shè)置有用以對(duì)氣浮軸端面起止推作用的端蓋(3)；噴嘴體(5)壓配安裝在復(fù)合軸軸套(6)內(nèi)，氣浮軸安裝在復(fù)合軸的噴嘴體(5)內(nèi)，兩者之間具有一定的間隙；在主軸(4)的一端設(shè)置有驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力配置，主軸(4)的另一端設(shè)置有與主軸同軸的葉輪(8)；所述的葉輪(8)位于壓氣腔(12)內(nèi)；所述的壓氣腔(12)具有兩個(gè)排氣口，其中一個(gè)排氣口與噴嘴體的多個(gè)噴嘴(11)連通；另一個(gè)排氣口連通發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的燃燒室。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜壓氣浮復(fù)合軸，其特征在于所述壓縮空氣的分配腔位于 噴嘴體(5)與復(fù)合軸軸套(6)之間，噴嘴體(5)上的多個(gè)噴嘴(11)其進(jìn)氣端與壓縮空氣的 分配腔連通，出口端與氣浮軸軸套(2)、噴嘴體(5)之間的間隙連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜壓氣浮復(fù)合軸，其特征在于所述設(shè)置在主軸一端驅(qū)動(dòng)主 軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力配置可為電機(jī)、齒輪構(gòu)成或電機(jī)、帶輪、傳動(dòng)帶構(gòu)成，也可在主軸的一端設(shè)置 由氣體驅(qū)動(dòng)、與主軸同軸的渦輪。
專利摘要本實(shí)用新型屬于靜壓空氣軸承、高速軸承技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種靜壓氣浮復(fù)合軸，具有主軸(4)、高速軸承(1)和氣浮軸軸套(2)；主軸(4)由兩只高速軸承(1)支撐安裝在氣浮軸軸套(2)內(nèi)，主軸(4)與軸承內(nèi)圈壓緊配合，軸承外圈與氣浮軸軸套內(nèi)壁壓緊配合，構(gòu)成氣浮軸；噴嘴體(5)安裝在復(fù)合軸軸套(6)內(nèi)，氣浮軸安裝在復(fù)合軸的噴嘴體(5)內(nèi)，兩者之間具有一定的間隙；主軸(4)的一端設(shè)置有驅(qū)動(dòng)主軸旋轉(zhuǎn)的動(dòng)力配置，主軸(4)的另一端設(shè)置有與主軸同軸的葉輪(8)；壓氣腔(12)具有的兩個(gè)排氣口分別與噴嘴(11)、發(fā)動(dòng)機(jī)或發(fā)電機(jī)的燃燒室連通。本實(shí)用新型具有低摩擦、高轉(zhuǎn)速、低功耗、高精度、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)。
文檔編號(hào)F01D25/16GK201560811SQ20092027194
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2009年12月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月14日
發(fā)明者唐松立, 曲明軍, 曹立波, 王普群, 秦一行 申請(qǐng)人:洛陽(yáng)恒銳測(cè)控科技有限公司