CN103335019B - 一种用螺栓固定和调整预紧的弹性箔片气体轴承 - Google Patents

Abstract

一种用螺栓固定和调整预紧的弹性箔片气体轴承，包括轴，周期性均布的顶层箔片贴合在轴的轴颈上，底层拱箔支撑在顶层箔片下，底层拱箔贴合在轴承座上，固定顶层箔片和底层拱箔依次贴合在第一垫片上，顶层箔片为多瓦周期性的搭接结构，形成一个曲面，第二垫片贴合在轴承座内，第二螺钉顶在第二垫片上并贴合在底层拱箔上方的顶层箔片上，形成的弹性箔片气体轴承，螺栓固定和调整预紧的弹性箔片气体轴承可以承受较高的承载能力和自适应变形能力，本发明具有结构简单、预紧可调、精度高的特点。

Description

一种用螺栓固定和调整预紧的弹性箔片气体轴承

技术领域

本发明属于无油润滑轴承技术领域，特别涉及一种用螺栓固定和调整预紧的弹性箔片气体轴承。

背景技术

弹性箔片气体轴承具有良好的自适应性，可以在高温、高速和高污染条件下长期运行，不需要供油或控制系统等辅助装置，因此结构简单。弹性箔片气体轴承由于其轴承中顶层箔片和底层拱箔之间的固定问题，很容易在起飞及停机时被转子强制拖拽出来，造成弹性箔片气体轴承失效。增加弹性箔片气体轴承的预紧可以提高弹性箔片气体轴承的承载能力，但是却更容易造成弹性箔片气体轴承的磨损和失效。

发明内容

为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供了一种用螺栓固定和调整预紧的弹性箔片气体轴承，具有结构简单、预紧可调、精度高的特点。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种用螺栓固定和调整预紧的弹性箔片气体轴承，包括轴1，周期性均布的顶层箔片2的第二曲面14贴合在轴1的轴颈9上，底层拱箔3的拱箔19支撑在顶层箔片2的第一曲面12下，底层拱箔3的第一圆弧面18贴合在轴承座6的第二圆弧面28和第二垫片7的第三圆弧面34所组成的圆弧面上，固定顶层箔片2的第一平面10和底层拱箔3的第二平面16依次贴合在第一垫片4上，固定顶层箔片2的第一倒角11、底层拱箔3的第二倒角17和轴承座6的第三倒角27同心贴合在轴承座6周期性均布的第一凹槽26内，压紧第一垫片4的第三平面21的第一螺钉5旋合在轴承座6的第五平面24上的第一螺纹孔25内，

顶层箔片2为多瓦周期性的搭接结构，上一片顶层箔片2的自中间边13至搭接边15之间的第二曲面14搭接在下一片顶层箔片2的自第一倒角11至中间边13之间的第一曲面12上，每一片顶层箔片2的第二曲面14同轴1的轴颈9接触，并依次搭接，形成一个曲面，

底层拱箔3的自第二倒角17至边20之间设有交替连接的第一圆弧面18和拱箔19组成的曲面，拱箔19支撑在顶层箔片2的第一曲面12之下，第一圆弧面18贴合在轴承座6的第二圆弧面28和第二垫片7的第三圆弧面34所组成的圆弧面上。

轴承座6外侧设有键槽22，防止轴承座6的转动，轴承座6的第四平面23并与之垂直的第五平面24上开有第一螺纹孔25直至第一凹槽26，轴承座6相邻第一凹槽26之间的第二圆弧面28内设有的周期性第二凹槽29，外部设有周期性第三凹槽31，轴承座6的周期性第二螺纹孔30设在第二凹槽29和第三凹槽31之间，第二垫片7的第四圆弧面35贴合在轴承座6的第二凹槽29内，第二垫片7的两个第二棱边33分别贴合在轴承座6的两个第一棱边32上，第二螺钉8顶在第二垫片7上并贴合在底层拱箔3的第一圆弧面18上方的顶层箔片2的第二曲面14，形成的弹性箔片气体轴承。

所述的轴1的材料为高温合金GH4169。

所述的顶层箔片2的个数m＝2、3、4、5、6、7或8，厚度为0.1～0.4mm，材料为高温合金GH4145，并涂有耐高温涂层，顶层箔片2的曲面张角为x＝720°/m。

所述的底层拱箔3的个数为n＝m＝2、3、4、5、6、7或8，厚度为0.06～0.2mm，材料为弹簧钢，底层拱箔3的曲面张角为x＝360°/m。

所述的顶层箔片2的第一平面10与其切线夹角、底层拱箔3的第二平面16与其切线夹角均为37°。

所述的底层拱箔3上的拱箔19的个数为4～16个，拱箔19的高度为0.1～0.5mm。

所述的第一垫片4的厚度为1～3mm，硬度60HRC。

所述的第一螺钉5与轴承座6的第一螺纹孔25通过M4螺纹旋合。

所述的轴承座6的第一凹槽26的切线夹角为37°，其个数为L＝m＝2、3、4、5、6、7或8，轴承座6的第一螺纹孔25沿着轴向均布排列，个数为k＝2，3或4。

由于本发明由轴1和贴合在轴颈9上的顶层箔片2，支撑在顶层箔片2下的底层拱箔3，固定顶层箔片2和底层拱箔3的第一垫片4，压紧第一垫片4的第一螺钉5旋合在轴承座6的第一螺纹孔25上，第二螺钉8顶在第二垫片7上并贴合在底层拱箔3的第一圆弧面18上方的顶层箔片2的第二曲面14所形成的弹性箔片气体轴承，其具有以下优点：结构简单、预紧可调、成本低、精度高的特点。

第一，结构简单：与传统的弹性箔片气体轴承相比，本发明采用第一螺钉5和第一垫片4固定顶层箔片2和底层拱箔3，使得其较为牢靠的固定在轴承座6上，结合轴1的旋向，在启停过程中弹性箔片气体轴承不会与轴承座6脱离并保持其自身柔性，简单可靠。

第二，预紧可调：由于本发明采用第一螺钉5压紧，可微调压紧程度，同时改变顶层箔片2的初始曲面弧度来调节弹性箔片气体轴承的预紧情况，同时，直接调整第二螺钉8的旋合情况，改变顶层箔片2的第二曲面14和轴1的轴颈9之间的预紧程度。此方法简单易用，具有较高的灵活性。

第三，精度高：由于本发明的周期性顶层箔片2的具有形状一致性，采用周期性搭接结构，同时有一定预紧，可以为弹性箔片气体轴承和轴1的轴颈9之间提供较高的气体润滑膜质量，因此精度较高。

附图说明

图1为本发明的整体结构图和局部放大图：图1(a)为本发明的整体结构图，图1(b)为图1(a)的局部放大图。

图2为本发明的轴1的主视图。

图3为本发明顶层箔片2的结构图：图3(a)为本发明顶层箔片2的主视图；图3(b)是图3(a)的左视图。

图4为本发明底层拱箔3的结构图；其中图4(a)为底层拱箔3的主视图，图4(a)为底层拱箔3的局部放大图。

图5为本发明的第一垫片4的主视图。

图6为本发明轴承座6的结构图；其中图6(a)为轴承座6的主视图，图6(b)为轴承座6的辅助A向视图，图6(c)为轴承座6的辅助B向视图。

图7为第二垫片7的主视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。

参见图1、2、3、4、5、6和7，一种用螺栓固定和调整预紧的弹性箔片气体轴承，包括轴1，周期性均布的顶层箔片2的第二曲面14贴合在轴1的轴颈9上，底层拱箔3的拱箔19支撑在顶层箔片2的第一曲面12下，底层拱箔3的第一圆弧面18贴合在轴承座6的第二圆弧面28和第二垫片7的第三圆弧面34所组成的圆弧面上，固定顶层箔片2的第一平面10和底层拱箔3的第二平面16依次贴合在第一垫片4上，固定顶层箔片2的第一倒角11、底层拱箔3的第二倒角17和轴承座6的第三倒角27同心贴合在轴承座6周期性均布的第一凹槽26内，压紧第一垫片4的第三平面21的第一螺钉5旋合在轴承座6的第五平面24上的第一螺纹孔25内，

参见图1、2和3，顶层箔片2为多瓦周期性的搭接结构，上一片顶层箔片2的自中间边13至搭接边15之间的第二曲面14搭接在下一片顶层箔片2的自第一倒角11至中间边13之间的第一曲面12上，每一片顶层箔片2的自中间边13至搭接边15之间的第二曲面14同轴1的轴颈9接触，并依次搭接，形成一个曲面。

参见图1、2、3和4，底层拱箔3的自第二倒角17至边20之间设有交替连接的第一圆弧面18和拱箔19组成的曲面，拱箔19支撑在顶层箔片2的第一曲面12之下，第一圆弧面18贴合在轴承座6的第二圆弧面28和第二垫片7的第三圆弧面34所组成的圆弧面上。参见图1和6，轴承座6外侧设有键槽22，防止轴承座6的转动，轴承座6的第四平面23并与之垂直的第五平面24上开有第一螺纹孔25直至第一凹槽26，轴承座6相邻第一凹槽26之间的第二圆弧面28内设有的周期性第二凹槽29，外部设有周期性第三凹槽31，轴承座6的周期性第二螺纹孔30设在第二凹槽29和第三凹槽31之间，第二垫片7的第四圆弧面35贴合在轴承座6的第二凹槽29内，第二垫片7的两个第二棱边33分别贴合在轴承座6的两个第一棱边32上，第二螺钉8顶在第二垫片7上并贴合在底层拱箔3的第一圆弧面18上方的顶层箔片2的第二曲面14，形成的弹性箔片气体轴承。

所述的轴1的材料为高温合金GH4169。

所述的顶层箔片2的个数m＝2、3、4、5、6、7或8，厚度为0.1～0.4mm，材料为高温合金GH4145，并涂有耐高温涂层，顶层箔片2的曲面张角为x＝720°/m。

所述的底层拱箔3的个数为n＝m＝2、3、4、5、6、7或8，厚度为0.06～0.2mm，材料为弹簧钢，底层拱箔3的曲面张角为x＝360°/m。

所述的顶层箔片2的第一平面10与其切线夹角、底层拱箔3的第二平面16与其切线夹角均为37°。

所述的底层拱箔3上的拱箔19的个数为4～16个，拱箔19的高度为0.1～0.5mm。

所述的第一垫片4的厚度为1～3mm，硬度60HRC。

所述的第一螺钉5与轴承座6的第一螺纹孔25通过M4螺纹旋合。

所述的轴承座6的第一凹槽26的切线夹角为37°，其个数为L＝m＝2、3、4、5、6、7或8，轴承座6的第一螺纹孔25沿着轴向均布排列，个数为k＝2，3或4。

本发明的工作原理：

由于轴1的自重和顶层箔片2的预紧作用，在轴1起飞之前，轴1的轴颈9被多个顶层箔片2的自中间边13至搭接边15之间的周期性第二曲面14所形成的曲面紧紧贴合，当轴1转动时，两者之间产生摩擦作用，随着转速的提高，轴颈9克服了与周期性第二曲面14所形成的曲面的摩擦扭矩后，脱离与周期性第二曲面14所形成的曲面的接触，形成润滑气膜，开始正常工作。在轴承工作的过程中，微调第一螺钉4的旋合程度可以调整顶层箔片2的位置，进而影响顶层箔片2的自中间边13至搭接边15之间的周期性第二曲面14所形成的曲面与轴1的轴颈9直径形成的润滑气膜的形状，从而调整该螺栓固定和调整预紧的弹性箔片气体轴承的动态特性，同时地，调整第二螺钉8的旋合程度可以直接改变第二垫片7、底层拱箔3和顶层箔片2的径向位置，从而更为直观的调整该螺栓固定和调整预紧的弹性箔片气体轴承的动态特性，做到多方面调整其动态性能。由于该螺栓固定和调整预紧的弹性箔片气体轴承相对于一般弹性气体箔片轴承更容易调节轴承参数，加之顶层箔片2和底层拱箔3的柔性，它可以承受较高的承载能力和自适应变形能力。

Claims (9)

1.一种用螺栓固定和调整预紧的弹性箔片气体轴承，包括轴(1)，其特征在于：周期性均布的顶层箔片(2)的第二曲面(14)贴合在轴(1)的轴颈(9)上，底层拱箔(3)的拱箔(19)支撑在顶层箔片(2)的第一曲面(12)下，底层拱箔(3)的第一圆弧面(18)贴合在轴承座(6)的第二圆弧面(28)和第二垫片(7)的第三圆弧面(34)所组成的圆弧面上，固定顶层箔片(2)的第一平面(10)和底层拱箔(3)的第二平面(16)依次贴合在第一垫片(4)上，固定顶层箔片(2)的第一倒角(11)、底层拱箔(3)的第二倒角(17)和轴承座(6)的第三倒角(27)同心贴合在轴承座(6)周期性均布的第一凹槽(26)内，压紧第一垫片(4)的第三平面(21)的第一螺钉(5)旋合在轴承座(6)的第五平面(24)上的第一螺纹孔(25)内，

顶层箔片(2)为多瓦周期性的搭接结构，上一片顶层箔片(2)的自中间边(13)至搭接边(15)之间的第二曲面(14)搭接在下一片顶层箔片(2)的自第一倒角(11)至中间边(13)之间的第一曲面(12)上，每一片顶层箔片(2)的第二曲面(14)同轴(1)的轴颈(9)接触，并依次搭接，形成一个曲面，

底层拱箔(3)的自第二倒角(17)至边(20)之间设有交替连接的第一圆弧面(18)和拱箔(19)组成的曲面，拱箔(19)支撑在顶层箔片(2)的第一曲面(12)之下，第一圆弧面(18)贴合在轴承座(6)的第二圆弧面(28)和第二垫片(7)的第三圆弧面(34)所组成的圆弧面上，轴承座(6)外侧设有键槽(22)，防止轴承座(6)的转动，轴承座(6)的第四平面(23)并与之垂直的第五平面(24)上开有第一螺纹孔(25)直至第一凹槽(26)，轴承座(6)相邻第一凹槽(26)之间的第二圆弧面(28)内设有的周期性第二凹槽(29)，外部设有周期性第三凹槽(31)，轴承座(6)的周期性第二螺纹孔(30)设在第二凹槽(29)和第三凹槽(31)之间，第二垫片(7)的第四圆弧面(35)贴合在轴承座(6)的第二凹槽(29)内，第二垫片(7)的两个第二棱边(33)分别贴合在轴承座(6)的两个第一棱边(32)上，第二螺钉(8)顶在第二垫片(7)上并贴合在底层拱箔(3)的第一圆弧面(18)上方的顶层箔片(2)的第二曲面(14)，形成的弹性箔片气体轴承。

2.根据权利要求1所述的弹性箔片气体轴承，其特征在于：所述的轴(1)的材料为高温合金GH4169。

3.根据权利要求1所述的弹性箔片气体轴承，其特征在于：所述的顶层箔片(2)的个数m＝2、3、4、5、6、7、8，厚度为0.1～0.4mm，材料为高温合金GH4145，并涂有耐高温涂层，顶层箔片(2)的曲面张角为x＝720°/m。

4.根据权利要求3所述的弹性箔片气体轴承，其特征在于：所述的底层拱箔(3)的个数为n＝m＝2、3、4、5、6、7、8，厚度为0.06～0.2mm，材料为弹簧钢，底层拱箔(3)的曲面张角为x＝360°/m。

5.根据权利要求1所述的弹性箔片气体轴承，其特征在于：所述的顶层箔片(2)的第一平面(10)与其切线夹角、底层拱箔(3)的第二平面(16)与其切线夹角均为37°。

6.根据权利要求1所述的弹性箔片气体轴承，其特征在于：所述的底层拱箔(3)上的拱箔(19)的个数为4～16个，拱箔(19)的高度为0.1～0.5mm。

7.根据权利要求1所述的弹性箔片气体轴承，其特征在于：所述的第一垫片(4)的厚度为1～3mm，硬度60HRC。

8.根据权利要求1所述的弹性箔片气体轴承，其特征在于：所述的第一螺钉(5)与轴承座(6)的第一螺纹孔(25)通过M4螺纹旋合。

9.根据权利要求3所述的弹性箔片气体轴承，其特征在于：所述的轴承座(6)的第一凹槽(26)的切线夹角为37°，其个数为L＝m＝2、3、4、5、6、7、8，轴承座(6)的第一螺纹孔(25)沿着轴向均布排列，个数为k＝2，3，4。