CN102562801A - 气体动压轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种气体动压轴承，包括轴承外环、箔片层和转子，所述的箔片层环形平铺在轴承外环内且与轴承外环固定，转子位于箔片层内部且与箔片层之间存在微小的间隙；所述的箔片层由外向内分别为单层的底层箔片其上覆盖的单层的顶层箔片，所述的底层箔片为沿转子轴向均布波纹状且轴向两侧的刚度大于中间的刚度；所述的顶层箔片内侧涂有润滑层；具有承载力高、稳定性好及易于制造等特点。

Description

气体动压轴承
技术领域
本发明涉及一种气体动压轴承。
背景技术
弹性箔片气体动压轴承是气体轴承的一种，是气体轴承近年来的最新发展成果，它是依靠旋转的轴不断地把具有一定粘度的气体带入收敛的楔形间隙，由于气体在被轴旋转吸入收敛的楔性间隙的过程中受到压缩，而产生气膜力，当在载荷方向上气膜力足以能平衡外载荷时，在轴与轴承之间就形成了一个完整的压力气膜，使轴承与轴的表面脱离接触，形成纯气体摩擦。由于这种机理，弹性箔片轴承具有工作温度范围广、速度高、摩擦损耗小等优点，特别适用于高速旋转机械。
鉴于箔片气体动压轴承在高速旋转机械领域无可比拟的优势，它得到了美、英等发达国家的高度重视，其中美国的该项技术最为先进，已经在多个领域进入了商用阶段。国内也有一些大学、科研院所及企业在进行这方面的研制工作。
目前的箔片气体动压轴承为多块箔片搭接结构，由顶层箔片和多层底层箔片叠加构成，遇到的技术难点主要是箔片气体轴承的承载力低、低速起停阶段对箔片的摩擦力大、寿命短、稳定性差及不易于制造等。
发明内容
本发明为了解决现有箔片气体轴承的承载力低、稳定好性差及不易于制造等缺点，进而提供了一种新型的气体动压轴承。
本发明的技术解决方案是：气动轴承包括轴承外环、箔片层和转子，所述的箔片层环形平铺在轴承外环内且与轴承外环固定，转子位于箔片层内部且与箔片层之间存在微小的间隙；所述的箔片层由外向内分别为单层的底层箔片其上覆盖的单层的顶层箔片，所述的底层箔片为沿转子轴向均布波纹状且轴向两侧的刚度大于中间的刚度；所述的顶层箔片内侧涂有润滑层；所述的箔片层与轴承外环之间的固定方式可以为轴承外环上设置有轴向的凹槽，所述的箔片的在转子旋转时受拉力的一端通过预紧销钉固定在凹槽上，所述的凹槽的位置位于轴承工作时形成的最小空气间隙点沿转子旋转的反方向呈70～110度之间，最好为90度。所述的底层箔片的两侧的波纹间距比中间大；所述的顶层箔片所涂的润滑层为二硫化钼、特氟龙或青铜。
工作时，由于转子与箔片之间有微小的间隙，转子旋转时不断地把具有一定粘度的气体带入收敛的楔形间隙，由于气体在楔性间隙中受到压缩而产生气膜力，当在载荷方向上气膜力足以能平衡外载荷时，轴承与轴的表面脱离接触，形成纯气体摩擦。
本发明的底层箔片的两端区域的两侧的波纹间距比中间大，使两侧的刚度大于中间的刚度，可以有效抵抗转子在运动中由于弯曲、抖动、不同心造成的损害，避免两端气膜压力的降低引起的承载力下降；采用单片底层箔片和单片顶层箔片的设计大大降低了制造的难度；采用波纹状底层箔片且有一定的弹性，可以避免转子高速旋转时对结构的冲击和损害；采用凹槽和预紧销钉机构固定箔片，可以防止箔片在工作中的移动，从而提高箔片轴承工作的稳定性，结构简单、性能可靠，选择凹槽的最佳位置可以有效抵御转子旋转时对箔片的损害；带有润滑涂层的顶层箔片可大幅降低起、停阶段对轴承的摩擦损耗，从而提高寿命。
附图说明
图1为弹性箔片气体动压轴承示意图；
图2为图1的局部放大图；
图3为底层箔片示意图。
具体实施方式
如图所示，气体动压轴承包括轴承外环、箔片层和转子，所述的箔片层环形平铺在轴承外环内且与轴承外环固定，转子位于箔片层内部且与箔片层之间存在微小的间隙；所述的箔片层由外向内分别为单层的底层箔片其上覆盖的单层的顶层箔片，所述的底层箔片为沿转子轴向均布波纹状且轴向两侧的刚度大于中间的刚度；所述的顶层箔片内侧涂有润滑层；所述的箔片层与轴承外环之间的固定方式可以为轴承外环上设置有轴向的凹槽，所述的箔片的在转子旋转时受拉力的一端通过预紧销钉固定在凹槽上，所述的凹槽的位置位于轴承工作时形成的最小空气间隙点沿转子旋转的反方向呈70～110度之间，最好为90度。所述的底层箔片的两侧的波纹间距比中间大；所述的顶层箔片所涂的润滑层为二硫化钼、特氟龙或青铜。
实施例一
一种微型燃气轮机发电机组叶片转子轴承，包括轴承外环、箔片层和转子，所述的箔片层环形平铺在轴承外环内且与轴承外环固定，转子位于箔片层内部且与箔片层之间存在微小的间隙；所述的箔片层由外向内分别为单层的底层箔片其上覆盖的单层的顶层箔片；所述的底层箔片的两侧的波纹间距比中间大。所述的顶层箔片内侧涂有一层特氟龙；所述的箔片层与轴承外环之间的固定方式可以为轴承外环上设置有轴向的凹槽，所述的箔片的在转子旋转时受拉力的一端通过预紧销钉固定在凹槽上，所述的凹槽的位置位于轴承工作时形成的最小空气间隙点沿转子旋转的反方向呈90度。

Claims (8)

1.一种气体动压轴承，其特征是，气体动压轴承包括轴承外环(2)、箔片层和转子(1)，所述的箔片层平铺在轴承外环(2)内且与轴承外环(2)固定，转子(1)位于箔片层内部且与箔片层之间存在微小的间隙；所述的箔片层由外向内分别为单层的底层箔片(3)其上覆盖的单层的顶层箔片(4)，所述的底层箔片(3)为沿转子轴向均布波纹状且轴向两侧的刚度大于中间的刚度；所述的顶层箔片(4)内侧涂有润滑层。
2.如权利要求1所述的气体动压轴承，其特征是，所述的箔片层与轴承外环(2之间的固定方式为轴承外环上设置有轴向的凹槽，所述的箔片的在转子旋转时受拉力的一端通过预紧销钉(5)固定在凹槽上。
3.如权利要求2所述的气体动压轴承，其特征是，所述的凹槽的位置位于轴承工作时形成的最小空气间隙点沿转子旋转的反方向呈70～110度之间。
4.如权利要求3所述的气体动压轴承，其特征是，所述的凹槽的位置位于轴承工作时形成的最小空气间隙点沿转子旋转的反方向呈90度。
5.如权利要求1所述的气体动压轴承，其特征是，所述的底层箔片(3)的两侧的波纹间距比中间大。
6.如权利要求1所述的气体动压轴承，其特征是，所述的顶层箔片(4)所涂的润滑层为二硫化钼。
7.如权利要求1所述的气体动压轴承，其特征是，所述的顶层箔片(4)所涂的润滑层为特氟龙。
8.如权利要求1所述的气体动压轴承，其特征是，所述的顶层箔片(4)所涂的润滑层为青铜。
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