CN102753849A - 箔片空气止推轴承 - Google Patents

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Abstract

根据本发明，上箔片(900)的斜坡(990)形成为曲率，该曲率的中心(O)位于下部，并且所述斜坡与凸起箔片(80)的第一凸起(81)水平地接触。

Description

箔片空气止推轴承
技术领域
本发明涉及一种箔片空气止推轴承，尤其是一种能增加负载能力的箔片空气止推轴承。本发明提供了上箔片的斜坡，以在轴承盘的旋转方向上无需太大的压力改变或减少，就能在轴承中产生均匀分散并且较高的压力，以便增加轴承中的总压力并提高负载能力。
背景技术
箔片空气轴承(foil air bearing)是一种通过空气压力支撑负载的轴承，该空气压力由具有粘性的进入空气在转轴(rotor)或轴承盘和与高速旋转的转轴接触的箔片结构之间产生。
参考图1和图2，箔片空气止推轴承100设置有止推板60、设置在止推板60上的凸起箔片80和沿着凸起箔片80的顶部设置的上箔片90。上箔片90的边缘94与止推板60连接，上箔片90通过斜坡(ramp)99沿着凸起箔片80的凸起(bump)8的顶部延伸。
当轴承盘20与转轴10一起旋转时，具有粘性的空气沿着上箔片90的斜坡99流入，从而在上箔片90和轴承盘20之间形成压力。在那之间形成的压力支撑负载。
参考图3，通常，上箔片的斜坡99是直线的或者指定的适合方便加工的任意形状。在这种情况下，压力在斜坡终止的A急剧增加，但是，由于在A增加的压力引起的侧面漏泄作用又使得压力在区域B下降。因此，总压力减小，并且负载能力减小。
负载能力由形成在轴承中的总空气压力确定，因而必须提高整体的总空气压力而不是峰值的空气压力。本发明提供了一种新颖并且独特的斜坡结构，能够提高总空气压力和增加负载能力。
发明内容
本发明的目的是提供一种箔片空气止推轴承，该箔片空气止推轴承具有的斜坡结构能够增加箔片空气止推轴承的总空气压力和加强负载能力。
本发明提供了一种箔片空气止推轴承，该箔片空气止推轴承包括：凸起箔片，该凸起箔片分布在止推板上；上箔片，该上箔片的边缘与所述止推板连接，所述上箔片沿着所述凸起箔片的凸起的顶部延伸，并且在所述边缘和所述凸起箔片的第一凸起之间形成有斜坡；其中，所述斜坡形成为曲率，该曲率的中心位于下部，所述斜坡与所述凸起箔片的所述第一凸起水平地接触，并且所述曲率由下面的公式确定：
【公式1】
θ B = tan - 1 ( x B R T - h B )
θB：曲率
xB：在所述上箔片的所述边缘朝向所述凸起箔片的端点和所述上箔片与所述凸起箔片的所述第一凸起相切地接触的点之间形成的曲线的水平距离
RT：曲率半径
hB：凸起箔片的高度。
根据本发明，如果连接所述上箔片和所述凸起箔片的第一凸起相切地接触的点的水平接触线与连接在所述上箔片的边缘朝向所述凸起箔片的所述端点的边缘线不平行，所述xB由所述边缘线和边缘平行接触线之间的曲线的所述水平距离来确定，该边缘平行接触线与所述边缘线平行并且与所述水平接触线接触。
本发明提供一种箔片空气止推轴承，该箔片空气止推轴承具有的斜坡结构能够增加箔片空气止推轴承的总空气压力和加强负载能力
附图说明
图1是普通的箔片空气止推轴承的结构的视图；
图2和图3是普通的箔片空气止推轴承的斜坡结构和压力分布图的视图；
图4和图5是根据本发明的箔片空气止推轴承的斜坡结构和压力分布图的视图。
具体实施方式
参考附图描述本发明的优选实施方式。
图4表示根据本发明的上箔片900的斜坡990的结构。在这种情形下，凸起箔片80分布在止推板60上，上箔片900的边缘940通过点焊与止推板60连接，上箔片900通过斜坡990沿着凸出箔片81、82、83、84和85的顶部延伸。
斜坡990形成在上箔片900的边缘940和凸起箔片80的第一凸起81之间。
根据本发明，斜坡990形成为曲率，曲率的中心O位于斜坡的下部并且斜坡与凸起箔片80的第一凸起81相切地接触。
因此，斜坡990与凸起箔片80的第一凸起81接触的点818与平分凸起81的垂直线9垂直连接。
在这种情形下，曲率由下面的公式确定：
【公式2】
θ B = tan - 1 ( x B R T - h B )
θB：曲率
xB：曲线S的水平距离。该曲线S形成在上箔片900的边缘940朝向凸起箔片80的端点a和上箔片900与凸起箔片80的第一凸起81水平地接触的点818之间
RT：曲率半径
hB：凸起箔片的高度。
在这种情形下，指示凸起箔片80和上箔片900之间的安装距离的xB是设计参数并且通过定制设计程序能够获得最佳值。而hB能够在考虑轴承的负载能力和生产力的情况下由经验得出。
参考图4，三角形Oab是直角三角形，而下面的公式由上面的公式推导建立。
【公式3】
RT 2＝(RT-hB)2+xB 2
R T = h B 2 + x B 2 2 h B
∴ θ B = tan - 1 ( x B R T - h B )
在这种情形下，参考图4中表示的压力分布图，D1是根据本发明的压力分布图，D2是现有技术的压力分布图。根据本发明，尽管在斜坡990终止的A点的压力比现有技术的低，但是当进入区域B时压力没有下降，而是保持均匀并且压力较高。因而，负载能力增强。
参考图5的(a)，如果水平接触线890a与边缘线941平行，水平接触线890a为与上箔片900和凸起箔片80的第一凸起81相切地接触的点连接的线，边缘线941为与在上箔片900的边缘940朝向凸起箔片80的端点连接的线，xB由边缘线941和水平接触线890a之间的水平距离来确定。
参考图5的(b)，如果水平接触线890b与边缘线941不平行，水平接触线890b为与上箔片900和凸起箔片80的第一凸起81相切地接触的点连接的线，边缘线941为与在上箔片900的边缘940朝向凸起箔片80的端点连接的线，xB由曲线S的水平距离来确定。该曲线S形成在边缘线941和边缘平行接触线8940之间，该边缘平行接触线8940与边缘线941平行并且与水平接触线890b接触。
工业实用性
如上所述，本发明限定了上箔片的斜坡曲率的结构。根据本发明，压力分布图形成为如图4中的D1，总压力增加并且负载能力增强。
因此，可以理解为本发明的目的得以实现。参考具体实施方式描述本发明，但是本发明并不限于此。本发明的范围仅由下面的权利要求确定。

Claims (2)

1.一种箔片空气止推轴承，该箔片空气止推轴承包括：
凸起箔片，该凸起箔片设置在止推板上；
上箔片，该上箔片的边缘与所述止推板连接，所述上箔片沿着所述凸起箔片的凸起的顶部延伸，并且在所述边缘和所述凸起箔片的第一凸起之间形成有斜坡；
其中，所述斜坡形成为曲率，该曲率的中心位于下部，所述斜坡与所述凸起箔片的所述第一凸起水平地接触，并且所述曲率由下面的公式确定：
【公式4】
θ B = tan - 1 ( x B R T - h B )
θB：曲率
xB：在所述上箔片的所述边缘朝向所述凸起箔片的端点和所述上箔片与所述凸起箔片的所述第一凸起相切地接触的点之间形成的曲线的水平距离
RT：曲率的半径
hB：凸起箔片的高度。
2.根据权利要求1所述的箔片空气止推轴承，其中，如果连接所述上箔片和所述凸起箔片的第一凸起相切地接触的点的水平接触线与连接在所述上箔片的边缘朝向所述凸起箔片的所述端点的边缘线不平行，所述xB由形成在所述边缘线和边缘平行接触线之间的曲线的所述水平距离来确定，该边缘平行接触线与所述边缘线平行并且与所述水平接触线接触。
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