CN101846133B - 波纹箔片轴向排列的自调式动压气体弹性箔片轴承 - Google Patents
波纹箔片轴向排列的自调式动压气体弹性箔片轴承 Download PDFInfo
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Abstract
波纹箔片轴向排列的自调式动压气体弹性箔片轴承，涉及一种动压气体箔片轴承。本发明为了解决现有的自调式动压气体弹性箔片轴承需采用自调节器作为附加装置才能减少轴承端泄，致使轴承结构复杂、影响轴承的稳定性等问题。本发明中平箔片安装于轴承壳体内腔的键槽内，每个弹性单元组件由垫铁、两个挡板和波纹箔片组成，至少三个弹性单元组件沿圆周均布并连接于轴承壳体的内壁上，垫铁是横截面呈劣弓形的柱体，其矩形平面上沿轴承的轴线方向的两端各设有一个挡板，波纹箔片的中部螺纹连接在矩形平面上，两个挡板内壁之间的距离等于波纹箔片的长度，波纹箔片的长度方向与轴承壳体轴线方向一致且波箔的圆弧面与平箔片外壁接触。本发明尤其适用在低温、制冷、航空、航天以及国防等领域的轻载高速回转机械设备中。
Description
技术领域
本发明涉及一种动压气体箔片轴承。
背景技术
目前，动压气体弹性箔片轴承已经发展到第三代，每一代轴承都比上一代轴承在承载能力和稳定性上有所提高，其实现形式只是适当地改变轴承波纹箔片的结构参数(节距长度、波高和波纹箔片沿轴承方向的长度)、使用双层波纹箔片或者是在平波和轴承壳体间加入减振材料，上述改进后的动压气体弹性箔片轴承在运行中，存在空气在平波两侧边缘大量泄漏，导致动压气体弹性箔片轴承的承载能力降低、高速稳定性差的问题。
基于以上所述，公开号为CN101000071A、公开日为2007年7月18日的发明专利申请提出了一种自调式动压气体弹性箔片轴承，但文中所述的自调式动压气体弹性箔片轴承需要沿其壳体内壁分布设置多个自调节器，才能实现减少轴承两侧润滑气体的泄漏量(参见说明书的有益效果部分及具体实施方式部分的文字记载)，存在轴承结构复杂(参见说明书附图)、影响轴承的稳定性等问题。
发明内容
本发明为了解决现有的自调式动压气体弹性箔片轴承需采用自调节器作为附加装置才能减少轴承端泄，致使轴承结构复杂、影响轴承的稳定性等问题，进而提供了一种波纹箔片轴向排列的自调式动压气体弹性箔片轴承。
本发明的技术方案是：本发明所述的波纹箔片轴向排列的自调式动压气体弹性箔片轴承包括轴承壳体和平箔片，所述平箔片安装于轴承壳体内腔的键槽内，它还包括至少三个弹性单元组件，每个弹性单元组件由垫铁、两个挡板和波纹箔片组成，所述至少三个弹性单元组件沿圆周均布并连接于轴承壳体的内壁上，所述垫铁是横截面呈劣弓形的柱体，垫铁的圆弧面与轴承壳体的内壁接触，垫铁的矩形平面上沿轴承壳体的轴线方向的两端各设有一个挡板，波纹箔片的中部螺纹连接在垫铁的矩形平面上，两个挡板内壁之间的距离等于波纹箔片的长度，波纹箔片长度方向与轴承壳体的轴线方向一致，并且波纹箔片的圆弧形波箔的圆弧面与平箔片的外壁接触。
本发明具有以下有益效果：本发明中处在轴承中间位置的波纹箔片润滑气膜受压后的变形量大，处在轴承两端的波纹箔片变形量小，从而大大减少了润滑气体从轴承两侧边缘的泄漏，这种处在不同轴承长度位置上的波纹箔片变形量的差异随着润滑气膜压力的增加而变得更明显，从而端泄越小，最终气膜的压力差减小。本发明具有结构简单，加工安装灵活多样的特点，提高了轴承的承载能力，即在工作转速下，轴承能够承载更重的转子，且稳定性增强。
附图说明
图1是本发明的主视图；图2是图1的A-A剖面图；图3是本发明的分解示意图；图4是本发明工作原理示意图；图5是具体实施方式三的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1、图2和图3说明本实施方式的自调式动压气体弹性箔片轴承，它包括轴承壳体1和平箔片2，所述平箔片2安装于轴承壳体1内腔的键槽内，它还包括至少三个弹性单元组件5，每个弹性单元组件5由垫铁3、两个挡板3-1和波纹箔片4组成，所述至少三个弹性单元组件5沿圆周均布并连接于轴承壳体1的内壁上，所述垫铁3是横截面呈劣弓形的柱体，垫铁3的圆弧面与轴承壳体1的内壁接触，垫铁3的矩形平面上沿轴承壳体1的轴线方向的两端各设有一个挡板3-1，波纹箔片4的中部螺纹连接在垫铁3的矩形平面上，两个挡板3-1内壁之间的距离等于波纹箔片4的长度，波纹箔片4长度方向X与轴承壳体1的轴线方向Y一致，并且波纹箔片4的圆弧形波箔的圆弧面与平箔片2的外壁接触。使用时，将本发明装在转轴6上，保证平箔片2与转轴6间隙配合，通过改变弹性单元组件5的数目和沿圆周排列的紧密程度改变弹性箔片轴承的支承特性。
具体实施方式二：结合图1、图2、图3和图4说明本实施方式的自调式动压气体弹性箔片轴承，所述波纹箔片4的圆弧形波箔水平排列，两个相邻的圆弧形波箔底部为水平连接板4-5，波纹箔片4两端的圆弧形波箔的外侧各有一个水平端板4-6，两个水平端板4-6和水平连接板4-5均贴合在垫铁3的矩形平面上。在流体膜压力作用下平箔片2和波纹箔片4均发生弯曲变形，平箔片2变形后加强了泵气作用，波纹箔片弹性变形阻尼以及库伦摩擦阻尼能大量吸收转轴涡动能量，有效地抑制了流体膜自激振荡的形成，保证了机械的高速稳定性。本实施方式的其他组成与连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式三：结合图5说明本实施方式的自调式动压气体弹性箔片轴承，所述波纹箔片4为圆弧形波箔首尾相接的正弦波形，波纹箔片4两端的圆弧形波箔的外侧各有一个水平端板4-7，两个水平端板4-7均贴合在垫铁3的矩形平面上。本实施方式的其他组成与连接关系与具体实施方式一相同。在使用时，波纹箔片4本身的弹性阻尼、波纹箔片4与垫铁3以及波纹箔片4与平箔片2之间的摩擦能够大量吸收转子的涡动能量，额外提供了轴承的阻尼，提高了转子轴承系统的高速稳定性。本实施方式的其他组成与连接关系与具体实施方式一相同。
具体实施方式四：结合图4和图5说明本实施方式的自调式动压气体弹性箔片轴承，所述波纹箔片4上的波箔至少有四个。本实施方式的其他组成与连接关系与具体实施方式一至三任一相同。
工作原理：本发明在没有气膜压力作用时，平箔片2的纵截面与轴承壳体1的轴线平行，当有气膜压力作用于轴承时，由于最初有端泄，气膜压力在轴承中间位置高，在轴承两端位置低，导致平箔片2在轴承中间位置变形大，在轴承两端变形小，这样使得处在轴承中间位置的波箔4-2和波箔4-3的曲率半径增大，波箔4-2和波箔4-3有向轴承两端滑动的趋势，由于垫铁3两端有两个挡板3-1，使得靠近轴承两端的波箔4-1和波箔4-4受到来自轴承轴线方向的挤压作用，从而使波箔4-1和波箔4-4向上拱起，波箔的曲率半径减小，进而使得平箔片2在轴承两端向上拱起，大大减少了轴承两侧润滑气体的泄漏量，提高了轴承的承载能力，增强了稳定性。箔片轴承是一种以柔性表面为支承的自作用式弹性动压轴承，其结构比传统的刚性表面气体轴承复杂，但由于箔片本身的弹性变形特点使得箔片轴承具有自适能力强、转速高、耐高温、低摩擦损失以及良好的运转稳定性等优点。自调式动压气体弹性箔片轴承已经被成功地应用到F-16、F-18等战斗机、B-1B和B-2型战略轰炸机、SAAB-2000和波音777等飞行器上的空气制冷机械中。
Claims (4)
1.一种波纹箔片轴向排列的自调式动压气体弹性箔片轴承，它包括轴承壳体(1)和平箔片(2)，所述平箔片(2)安装于轴承壳体(1)内腔的键槽内，其特征在于：它还包括至少三个弹性单元组件(5)，每个弹性单元组件(5)由垫铁(3)、两个挡板(3-1)和波纹箔片(4)组成，所述至少三个弹性单元组件(5)沿圆周均布并连接于轴承壳体(1)的内壁上，所述垫铁(3)是横截面呈劣弓形的柱体，垫铁(3)的圆弧面与轴承壳体(1)的内壁接触，垫铁(3)的矩形平面上沿轴承壳体(1)的轴线方向(Y)的两端各设有一个挡板(3-1)，波纹箔片(4)的中部螺纹连接在垫铁(3)的矩形平面上，两个挡板(3-1)内壁之间的距离等于波纹箔片(4)的长度，波纹箔片(4)长度方向(X)与轴承壳体(1)的轴线方向(Y)一致，并且波纹箔片(4)的圆弧形波箔的圆弧面与平箔片(2)的外壁接触。
2.根据权利要求1所述的波纹箔片轴向排列的自调式动压气体弹性箔片轴承，其特征在于：所述波纹箔片(4)的圆弧形波箔水平排列，两个相邻的圆弧形波箔底部为水平连接板(4-5)，波纹箔片(4)两端的圆弧形波箔的外侧各有一个水平端板(4-6)，两个水平端板(4-6)和水平连接板(4-5)均贴合在垫铁(3)的矩形平面上。
3.根据权利要求1所述的波纹箔片轴向排列的自调式动压气体弹性箔片轴承，其特征在于：所述波纹箔片(4)为圆弧形波箔首尾相接的正弦波形，波纹箔片(4)两端的圆弧形波箔的外侧各有一个水平端板(4-7)，两个水平端板(4-7)均贴合在垫铁(3)的矩形平面上。
4.根据权利要求2或3所述的波纹箔片轴向排列的自调式动压气体弹性箔片轴承，其特征在于：所述波纹箔片(4)上的波箔至少有四个。
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