本发明涉及气体润滑轴承领域，尤其涉及一种防磨损与高承载力的动压止推轴承及其控制方法。结合位移传感器、控制器与精密升降台的协调工作，可以有效调节顶箔的楔形高度，进而控制最小气膜厚度大于设定值，以防止气膜间隙过小，转子与顶箔发生接触摩擦。同时，本发明还可以主动控制顶箔的楔形高度与最小气膜厚度的比值保持在一定范围内，以主动保持轴承承载力在较高水平。通常认为止推轴承承载力和楔形高度与最小气膜厚度的比值密切相关，比值范围设置为2‑5。本发明可实现控制最小气膜厚度大于设定值，以防止转子与顶箔发生接触摩擦，同

　　(19)国家知识产权局 (12)发明专利申请 (10)申请公布号 CN 116733844 A (43)申请公布日 2023.09.12 (21)申请号 6.4 (22)申请日 2023.06.30 (71)申请人 东南大学 地址 210096 江苏省南京市江宁区东南大 学路2号 (72)发明人 许波熊成陈振乾 (74)专利代理机构 北京德崇智捷知识产权代理 有限公司 11467 专利代理师 季承 (51)Int.Cl. F16C 25/04 (2006.01) F16C 41/00 (2006.01) 权利要求书1页 说明书3页 附图3页 (54)发明名称 防磨损与高承载力的动压止推轴承及轴承 自调控方法 (57)摘要 本发明涉及气体润滑轴承领域，尤其涉及一 种防磨损与高承载力的动压止推轴承及其控制 方法。结合位移传感器、控制器与精密升降台的 协调工作，可以有效调节顶箔的楔形高度，进而 控制最小气膜厚度大于设定值，以防止气膜间隙 过小，转子与顶箔发生接触摩擦。同时，本发明还 可以主动控制顶箔的楔形高度与最小气膜厚度 的比值保持在一定范围内，以主动保持轴承承载 力在较高水平。通常认为止推轴承承载力和楔形 高度与最小气膜厚度的比值密切相关，比值范围 设置为2‑5。本发明可实现控制最小气膜厚度大 A 于设定值，以防止转子与顶箔发生接触摩擦，同 4 时，还可以主动控制顶箔的楔形高度与最小气膜 4 8 3 厚度的比值保持在一定范围内，以主动保持轴承 3 7 6 承载力在较高水平。 1 1 N C CN 116733844 A 权利要求书 1/1页 1.一种防磨损与高承载力的动压止推轴承，包括轴承座(6)和设置在所述轴承座(6)上 的顶箔(1)，在所述顶箔(1)与轴承座(6)间，设有波箔(2)，其特征在于：所述顶箔(1)包括设 置在所述波箔(2)上，不接触所述轴承座(6)的顶箔接触面(11)、固定在所述轴承座(6)上的 顶箔基座(12)以及连接所述顶箔基座(12)与顶箔接触面(11)的连接段(13)； 所述波箔(2)与所述轴承座(6)间设有可带动所述波箔(2)上下运动的升降台(3)。 2.根据权利要求1所述的防磨损与高承载力的动压止推轴承，其特征在于：所述升降台 (3)上设有用于采集所述升降台(3)距离顶箔接触面(11)高度的顶箔位移传感器(4)；所述 轴承座(6)上设有用于采集所述升降台(3)距离转子(7)高度的转子位移传感器(5)。 3.根据权利要求2所述的防磨损与高承载力的动压止推轴承，其特征在于：还包括用于 接收顶箔位移传感器(4)和转子位移传感器(5)采集的高度信息，判断并控制升降台(3)的 位移量的控制器(8)。 4.根据权利要求2所述的防磨损与高承载力的动压止推轴承，其特征在于：所述顶箔 (1)开口方向与所述转子(7)转动方向相同。 5.根据权利要求3所述的防磨损与高承载力的动压止推轴承，其特征在于：所述轴承座 (6)上设有用于放置所述升降台(3)的升降台固定槽。 6.根据权利要求3所述的防磨损与高承载力的动压止推轴承，其特征在于：所述顶箔 (1)及波箔(2)材质为柔性金属箔片。 7.根据权利要求6所述的防磨损与高承载力的动压止推轴承，其特征在于：所述柔性金 属箔片厚度为0.1mm‑0.2mm。 8.一种防磨损与高承载力的动压止推轴承的自调控方法，其特征在于：基于权利要求 3‑7中任一所述的防磨损与高承载力的动压止推轴承，还包括如下步骤： S1.顶箔位移传感器(4)和转子位移传感器(5)分别采集升降台(3)距顶箔接触面(11) 的距离以及轴承座(6)距转子(7)的距离，得到顶箔接触面(11)高度δ与顶箔接触面(11)距 离转子(7)的最小气膜h ，并将信息传输给控制器(8)； min S2.控制器(8)判断最小气膜h 是否大于设定值h ； min 1 若最小气膜h 小于设定值h ，则控制升降台(3)下降，以减小顶箔接触面(11)高度δ，并 min 1 重新执行步骤S1； S3.若最小气膜h 大于设定值h ，则继续判断高度δ与最小气膜h 的比值是否处于设 min 1 min 定值范围内，所述设定值范围为A≥δ/h ≥B； min 若高度δ与最小气膜h 的比值处于设定值范围，则控制升降台(3)保持顶箔楔形高度 min δ，并重新执行步骤S1； S4.若高度δ与最小气膜h 的比值不处于设定值范围，则继续判断是否δ/h ≥A； min min 若δ/h ≥A，则控制升降台(3)减小顶箔楔形高度δ； min 若δ/h A，则控制升降台(3)增大顶箔楔形高度δ，并重新执行执行步骤S1。 min 9.根据权利要求8所述的防磨损与高承载力的动压止推轴承的自调控方法，其特征在 于：设定值h为2μm‑3μm，设定值A为2‑3μm,设定值B为4‑5μm。1 2 2 CN 116733844 A 说明书 1/3页 防磨损与高承载力的动压止推轴承及轴承自调控方法 技术领域 [0001] 本发明涉及气体润滑轴承领域，尤其涉及一种防磨损与高承载力的动压止推轴承 及轴承自调控方法。 背景技术 [0002] 目前，气体润滑动压轴承在航空航天、精密仪器、超精密机床等领域有着广泛的应 用。轴承承载力是评价轴承性能的重要指标，通常，相同转速下，气膜间隙越小轴承承载力 越高，而气膜间隙减小到一定程度会导致转子与顶箔发生摩擦接触，并使得轴承产生不可 逆磨损。 [0003] 具体来说，转子受轴向荷载作用，会使得转子发生轴向位移，使之靠近或远离轴 承，靠近时可能与轴承发生干摩擦并导致轴承磨损，远离轴承则导致轴承间隙承载能力下 降，无法保持稳定承载力而使得转子发生振荡。 [0004] 因此，研发一种防磨损与高承载力的动压止推轴承及其控制方法是十分必要的。 发明内容 [0005] 本发明所要解决的技术问题是：提供一种可解决上述问题的有效调节顶箔的楔形 高度的防磨损与高承载力的动压止推轴承及轴承自调控方法。 [0006] 为解决上述技术问题，本发明公开了一种防磨损与高承载力的动压止推轴承，包 括轴承座和设置在所述轴承座上的顶箔，在所述顶箔与轴承座间，设有波箔，所述顶箔包括 设置在所述波箔上，不接触所述轴承座的顶箔接触面、固定在所述轴承座上的顶箔基座以 及连接所述顶箔基座与顶箔接触面的连接段； [0007] 所述波箔与所述轴承座间设有可带动所述波箔上下运动的升降台。 [0008] 进一步的，所述升降台上设有用于采集所述升降台距离顶箔接触面高度的顶箔位 移传感器；所述轴承座上设有用于采集所述升降台距离转子高度的转子位移传感器。 [0009] 进一步的，还包括用于接收顶箔位移传感器和转子位移传感器采集的高度信息， 判断并控制升降台的位移量的控制器。 [0010] 进一步的，所述顶箔开口方向与所述转子转动方向相同。 [0011] 进一步的，所述轴承座上设有用于放置所述升降台的升降台固定槽。 [0012] 进一步的，所述顶箔及波箔材质为柔性金属箔片。 [0013] 进一步的，所述柔性金属箔片厚度为0.1mm‑0.2mm。 [0014] 本发明还公开了一种防磨损与高承载力的动压止推轴承的自调控方法，基于上述 防磨损与高承载力的动压止推轴承，还包括如下步骤： [0015] S1.顶箔位移传感器和转子位移传感器分别采集升降台距顶箔接触面的距离以及 轴承座距转子的距离，得到顶箔接触面高度δ与顶箔接触面距离转子的最小气膜h ，并将 min 信息传输给控制器； [0016] S2.控制器判断最小气膜h 是否大于设定值h ； min 1 3 3 CN 116733844 A 说明书 2/3页 [0017] 若最小气膜h 小于设定值h ，则控制升降台下降，以减小顶箔接触面高度δ，并重 min 1 新执行步骤S1； [0018] S3.若最小气膜h 大于设定值h ，则继续判断高度δ与最小气膜h 的比值是否处 min 1 min 于设定值范围内，所述设定值范围为A≥δ/h ≥B； min [0019] 若高度δ与最小气膜h 的比值处于设定值范围，则控制升降台保持顶箔楔形高度 min δ， [0020] 并重新执行步骤S1； [0021] S4.若高度δ与最小气膜h 的比值不处于设定值范围，则继续判断是否δ/h ≥A； min min [0022] 若δ/h ≥A，则控制升降台减小顶箔楔形高度δ； min [0023] 若δ/h A，则控制升降台增大顶箔楔形高度δ，并重新执行执行步骤S1。 min [0024] 进一步的，设定值h为2μm‑3μm，设定值A为2‑3μm,设定值B为4‑5μm。 1 [0025] 与现有技术相比，本发明的技术方案具有以下有益效果： [0026] 本发明通过调节平直段的高度进调节顶箔的高度，并达到控制转子与顶箔之间的 最小间隙的目的，在转子靠近顶箔时，顶箔平直段主动远离转子，而转子远离顶箔时，顶箔 平直段主动靠近转子。其中，只需要更换不同高度的顶箔基座，就可以无限调节顶箔楔形段 高度，能够始终保持最佳间隙比，避免顶箔磨损问题。 附图说明 [0027] 图1是本发明中动压止推轴承的装配示意图； [0028] 图2是本发明中动压止推轴承装配前的关系示意图； [0029] 图3是本发明中单片轴承与转子结构示意图； [0030] 图4是本发明中动压止推轴承的原理示意图。 具体实施方式 [0031] 下面结合附图，对本发明的技术方案进行详细的说明。 [0032] 本发明实施例提供一种防磨损与高承载力的动压止推轴承，如图1所示，轴承系统 由6片轴承周期分布。 [0033] 如图2所示，顶箔1平铺在波箔2上，一端固定于轴承座6；波箔2一端固定于升降台3 上，升降台3固定于轴承座6；升降台3上还安装有顶箔位移传感器4用于采集顶箔1的楔形高 度；轴承座6上还安装有转子位移传感器5用于采集到转子7的高度。 [0034] 如图3所示，转子7与顶箔1存在一定气膜间隙，顶箔1覆盖在波箔2上，波箔2叠在升 降台3上，升降台3固定在轴承座6上。 [0035] 如图4所示顶箔1为楔形截面，顶箔1包括设置在波箔2上，不接触轴承座6的顶箔接 触面11、固定在轴承座6上的顶箔基座12以及连接顶箔基座12与顶箔接触面11的连接段13； [0036] 控制器8采用信号线的指令进行轴向位移升降，来控制顶箔1的楔形高度δ，以控制最小气膜厚度大 于设定值，以防止转子与顶箔发生接触摩擦，同时，还可以主动控制顶箔的楔形高度与最小 气膜厚度的比值保持在一定范围内，以主动保持轴承承载力在较高水平。 [0037] 防磨损与高承载力的动压止推轴承控制方法为： 4 4 CN 116733844 A 说明书 3/3页 [0038] S1.顶箔位移传感器4和转子位移传感器5分别采集升降台3距顶箔接触面11的距 离以及轴承座6距转子7的距离，得到顶箔接触面11高度δ与顶箔接触面11距离转子7的最小 气膜h ，并将信息传输给控制器8； min [0039] S2.控制器8判断最小气膜h 是否大于设定值h ； min 1 [0040] 若最小气膜h 小于设定值h ，则控制升降台3下降，以减小顶箔接触面11高度δ， min 1 并重新执行步骤S1； [0041] S3.若最小气膜h 大于设定值h ，则继续判断高度δ与最小气膜h 的比值是否处 min 1 min 于设定值范围内，所述设定值范围为A≥δ/h ≥B；其中，h为2μm‑3μm；设定值A为2‑3μm,设 min 1 定值B为4‑5μm； [0042] 若高度δ与最小气膜h 的比值处于设定值范围，则控制升降台3保持顶箔楔形高 min 度δ，并重新执行步骤S1； [0043] S4.若高度δ与最小气膜h 的比值不处于设定值范围，则继续判断是否δ/h ≥A； min min [0044] 若δ/h ≥A，则控制升降台3减小顶箔楔形高度δ； min [0045] 若δ/h A，则控制升降台3增大顶箔楔形高度δ，并重新执行执行步骤S1。 min [0046] 以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本领域的技术人员应该 了解，本发明不受上述具体实施例的限制，上述具体实施例和说明书中的描述只是为了进 一步说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和 改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护的范围由权利要 求书及其等效物界定。 5 5 CN 116733844 A 说明书附图 1/3页 图1 图2 6 6 CN 116733844 A 说明书附图 2/3页 图3 7 7 CN 116733844 A 说明书附图 3/3页 图4 8 8

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