一种一体化气体轴承结构的制作方法

1.本实用新型涉及轴承技术领域，具体为一种一体化气体轴承结构。


背景技术：

2.空气轴承主要是指充分地利用气体当作润滑剂，以气体当润滑剂的好处是摩擦力矩和摩擦系数很小，这种好处对于使用的环境和所需要使用的部位也不会造成任何的污染。同时，空气轴承和滚动轴承、油滑动轴承相比,它们都具有运动速度高、精确性好、功率低、使用寿命短等诸多优点是一种较为理想的支承零件。
3.气体轴承主要是指充分地利用气体当作润滑剂,以气体当润滑剂的好处是摩擦力矩和摩擦系数很小，这种好处对于使用的环境和所需要使用的部位也不会造成任何的污染。同时，气体轴承和滚动轴承、油滑动轴承相比,它们都具有运动速度高、精确性好、功率低、使用寿命短等诸多优点，是一种较为理想的支承零件。当今市面上主流的气体轴承多为弹性箔片气体轴承，其结构包括轴承套安装于轴承套内并用于和转子之间形成气膜间隙的顶箔以及支承于轴承套与顶箔之间支承箔片。典型的弹性箔片气体轴承，由于轴瓦固定无法进行自适应调节，难以适应较大载荷的工况。同时弹性箔片气体轴承在正常工作时，顶箔自由端区域不可避免会受到轴系沿轴向振动的影响，顶箔容易沿着轴向发生错位，这会让承载区有效工作气膜分布不均匀，降低箔片动压空气轴承的承载能力及稳定性。最重要的是弹性箔片气体轴承无论在传统加工工序或者用3d打印制造工序上都很复杂，导致制作成本一直居高不下。


技术实现要素：

4.针对现有技术中弹性箔片气体轴承存在无法进行自适应调节，难以适应较大载荷的工况问题，本实用新型提供一种一体化气体轴承结构，该结构简单，气体轴承可以保证工作中可以产生均匀的气膜从而有效提高工作时轴承的承载能力和稳定性，能够有效的降低气体轴承在工作时产生的应力应变变形，成本更低，更易生产。
5.本实用新型是通过以下技术方案来实现：
6.一种一体化气体轴承结构，包括一体化装配的轴承套和轴承，轴承套上设有进气孔，轴承上沿着轴承边沿到轴承中心处设置有若干通气管道，所述通气管道靠近轴承边沿的一侧设有进气口，通气管道靠近轴承中心的一侧设有出气口，轴承套与轴承的装配之间沿着周向设有气腔通道；气体通过进气孔沿着气腔通道循环流动通过通气管道进入轴承内部。
7.优选的，轴承套与轴承的两侧面无缝连接设置。
8.优选的，通气管道的管体呈六边形通气管体结构。
9.优选的，若干通气管道在轴承上沿着周向排列分布，且出气口均朝向轴承的中心处。
10.优选的，通气管道沿着进气口到出气口的方向上管体内径逐渐减小。
11.优选的，进气口的直径大于出气口的直径。
12.优选的，轴承上通气管道与通气管道之间设置蜂窝结构。
13.进一步的，蜂窝结构通过若干加强筋分隔支撑形成。
14.进一步的，蜂窝结构至轴承的两个侧面上分别设有圆形壁。
15.优选的，轴承套的进气孔通过侧喷式进行输气。
16.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果：
17.本实用新型提供了一种一体化气体轴承结构，通过一体化装配的轴承套和轴承所组成的一体化气体轴承结构，可以通过传统加工方法或者3d打印方法直接一次成形的制造出来，本实用新型后续加工量小，在加工精度得到保证的同时，加工效率也明显提高，根据所需气体轴承的工作环境可以选择不同的金属材料。轴承套上设有进气孔，轴承上沿着轴承边沿到轴承中心处设置有若干通气管道，气体通过进气孔沿着气腔通道循环流动通过通气管道进入轴承内部，有效的将气体输送到轴承内部，降低轴承内部的工作热量，本实用新型的轴承内部比实心轴承产品质量更加稳定，热影响区小，抗热变形能力更强，并且该结构与传统轴承结构相比降低了加工成本，使用可靠性高，有广阔的应用前景。
18.进一步的，轴承套与轴承的两侧面无缝连接设置，使得轴承套和轴承之间形成了一圈空心气腔通道，并且轴承套和轴承之间连接的实体部分对气腔起到了支撑作用和防止气体在形成气膜之前外泄出去。
19.进一步的，通气管道的管体呈六边形通气管体结构，六边形通气管道可使气体更易于进入轴承内部和转子之间，并且能偶有效的抑制气体涡流的产生,使气体轴承的动压效果更明显，进而更容易在轴承和转子间形成气膜。
20.进一步的，若干通气管道在轴承上沿着周向排列分布，且出气口均朝向轴承的中心处，使得气体均匀的进入轴承内部。
21.进一步的，通气管道沿着进气口到出气口的方向上管体内径逐渐减小，可以有效的防止气体在通气管道内形成紊流，紊流产生的附加切应力造成轴承运转时不必要的能量损耗。
22.进一步的，气体轴承在高速旋转时，由于离心力的作用，部分形成气膜的气体会在离心力的作用下从出气口倒流回进气口，进气口的直径大于出气口的直径，有效的避免产生涡流现象，使完整气膜形成的时间缩短。
23.进一步的，轴承上通气管道与通气管道之间设置蜂窝结构，这样的结构有利于减轻该轴承的重量，使该轴承在低供气压力下的情况下，也能够形成气膜进行工作。
24.更进一步的，蜂窝结构通过若干加强筋分隔支撑形成，若干加强筋能够对该轴承的各方向起到支撑作用，达到一定的提高承载力的作用，保证了该轴承的强度要求，该轴承适用于低供气压力和高供气压力，能够适用很宽的供气压力范围，达到更广的适用范围。
25.更进一步的，由于在轴承正常工况下，经常用轴承的发热情况查看轴承运作是否异常，考虑到设计的蜂窝结构会导致轴承表面出现传热不均匀的现象发生导致检测不确定因素太大，因此蜂窝结构至轴承的两个侧面上分别设有圆形壁，保证该轴承不会因为蜂窝结构的空心部分导致轴承外部表面不传热不均匀的现象，使该轴承的实用性更高。
26.进一步的，轴承套的进气孔通过侧喷式进行输气，有效的对轴承进行输气。
附图说明
27.图1为本实用新型中一体化气体轴承结构示意图；
28.图2为本实用新型中轴承套结构示意图；
29.图3为本实用新型中轴承结构示意图；
30.图4为本实用新型中一体化气体轴承结构剖视示意图；
31.图5为本实用新型中轴承结构剖视示意图；
32.图6为本实用新型中通气管道结构示意图；
33.图7为本实用新型中轴承结构中蜂窝结构示意图。
34.图中：1-轴承套；2-进气孔；3-气腔通道；4-通气管道；5-蜂窝结构；6-进气口；7-出气口；8-加强筋；9-轴承。
具体实施方式
35.为了使本技术领域的人员更好地理解本实用新型方案，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都应当属于本实用新型保护的范围。
36.需要说明的是，本实用新型的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本实用新型的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
37.下面结合附图对本实用新型做进一步详细描述：
38.参见图1、图2和图3，本实用新型一个实施例中，提供了一种一体化气体轴承结构，该结构简单，气体轴承可以保证工作中可以产生均匀的气膜从而有效提高工作时轴承的承载能力和稳定性，能够有效的降低气体轴承在工作时产生的应力应变变形，成本更低，更易生产。
39.此外需要说明的是，该气体轴承作为一体化轴承，因此这些部分是连在一起的整个实体，这里以及接下来的部分图也是为了更好地理解进行的拆分，该轴承不包含装配关系。
40.具体的，根据图4和图5所示，该一体化气体轴承结构包括一体化装配的轴承套1和轴承9，轴承套1上设有进气孔2，轴承9上沿着轴承边沿到轴承中心处设置有若干通气管道4，所述通气管道4靠近轴承边沿的一侧设有进气口6，通气管道4靠近轴承中心的一侧设有出气口7，轴承套1与轴承9的装配之间沿着周向设有气腔通道3；气体通过进气孔2沿着气腔通道3循环流动通过通气管道4进入轴承内部。
41.具体的，轴承套1与轴承9的两侧面无缝连接设置，使得轴承套1和轴承9之间形成了一圈空心气腔通道3，并且轴承套1和轴承9之间连接的实体部分对气腔起到了支撑作用
和防止气体在形成气膜之前外泄出去。
42.具体的，根据图6所示，通气管道4的管体呈六边形通气管体结构，六边形通气管道可使气体更易于进入轴承内部和转子之间，并且能有效的抑制气体涡流的产生，使气体轴承的动压效果更明显，进而更容易在轴承和转子间形成气膜。
43.具体的，若干通气管道4在轴承9上沿着周向排列分布，且出气口7均朝向轴承9的中心处，使得气体均匀的进入轴承内部。
44.具体的，通气管道4沿着进气口6到出气口7的方向上管体内径逐渐减小，可以有效的防止气体在通气管道内形成紊流，紊流产生的附加切应力造成轴承运转时不必要的能量损耗。
45.气体轴承在高速旋转时，由于离心力的作用，部分形成气膜的气体会在离心力的作用下从出气口倒流回进气口，进气口6的直径大于出气口7的直径，有效的避免产生涡流现象，使完整气膜形成的时间缩短。
46.具体的，根据图7所示，轴承9上通气管道4与通气管道4之间设置蜂窝结构5。这样的结构有利于减轻该轴承的重量，使该轴承在低供气压力下的情况下，也能够形成气膜进行工作，
47.蜂窝结构5通过若干加强筋分隔支撑形成，对该轴承的各方向起到支撑作用，达到一定的提高承载力的作用，保证了该轴承的强度要求，该轴承适用于低供气压力和高供气压力，能够适用很宽的供气压力范围，达到更广的适用范围。
48.另外说明，在轴承正常工况下，经常用轴承的发热情况查看轴承运作是否异常，考虑到设计的蜂窝结构5会导致轴承表面出现传热不均匀的现象发生导致检测不确定因素太大，因此蜂窝结构5至轴承9的两个侧面上分别设有圆形壁，保证该轴承不会因为蜂窝结构5的空心部分导致轴承外部表面不传热不均匀的现象，使该轴承的实用性更高。
49.本实用新型中轴承套1上的进气孔2进入气腔通道3内，内部的气腔和一个总的进气孔充分的保障了气体可以有效的进入轴承9中，并且在轴承外侧循环流动一周，减少了气体集中在轴承内部某一侧对轴承施压，造成轴承某处应力集中进而使轴承不规则变形的情况。
50.气体轴承的中段采用蜂窝状结构，该结构能够有效的减少自身重量能够更容易地形成气膜，每一个区域的三条筋对轴承的轴向和径向的支撑作用，可以使气体轴承处在旋转工作状态时不会因为高速旋转产生巨大的应变。
51.本实用新型结构简单，且为一个整体，能够保证该轴承在任何加工条件下都能一次成型，在保证加工精度的同时，降低了轴承的加工难度，进而降低了该气体轴承的相应的制作成本，使用成本更低，该轴承的后续加工与其他气体轴承相比少了装配这一环节，很大程度地提高了生产效率。
52.当本实用新型的气体轴承进行旋转时，气体由进气孔2进入，通过气腔通道3可以达到在气体轴承内部绕轴承循环一周，让轴承9内部受到气体均匀压力，避免出现轴承受力不均，轴承9严重偏移，进而导致轴承9和转轴产生摩擦，造成磨损。空气在气腔通道3环绕一周的同时，通过通气管道4流出，进入轴承和转轴之间形成气膜。
53.由于气体轴承要求的工作环境转速一般比较高，同时还会伴随着很大的供气压力，因此将通气管道4设计带有一定弧线的轨迹，这样在高供气压力下会减少气体长时间冲
击通气管道，造成气体轴承内部损坏的情况，同时进气口6和出气口7采用六边形的结构会适当的增加该轴承的承载能力。
54.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本实用新型的权利要求保护范围之内。