CN103591127A - 具有可变倾角开槽型箔片的动压径向轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有可变倾角开槽型箔片的动压径向轴承，包括轴承体、径向支承箔片，所述轴承体上设置有一条与轴孔内径相切的卡槽，所述径向支承箔片从该卡槽以切向方式插入轴孔内，径向支承箔片前端的大部以逆转子旋转方向径向卷曲一周闭合，并与轴孔内壁构成紧密贴合的弹性支承部分；所述卡槽上设有紧固件将嵌入卡槽的径向支承箔片后端紧固，其特征在于，所述径向支承箔片由三层构成，最内层为平箔片，中间层为具有变倾角开槽箔片的支承箔片，最外层为弹性波箔片。

Description

具有可变倾角开槽型箔片的动压径向轴承
技术领域
本发明涉及一种高速透平机械用的轴承结构，特别涉及一种具有径向支承箔片的动压气体轴承。
背景技术
由于弹性箔片轴承在高速透平机械上应用的优越性，近年来对其研究、应用日益受到重视，并得到了迅速的发展；但由于它主要应用在航空航天等军工领域，特别是美国的波箔型箔片轴承广泛用于波音等民用飞机及幻影等战斗机的机载透平、汽车涡轮增压机以及某些航空航天用液氢、液氧泵上，对其研究及设计准则鲜见报道，且其制造工艺复杂，开发投入巨大，工艺水平要求高。因而一些国家近年来都在致力于开发具有各自特色的箔片轴承，期望能成功地应用于高速透平机械。传统的平箔式动压气体轴承，虽然结构尚属简单，但存在抗冲击性较差的缺陷，开发结构简单，适应范围宽的箔片轴承是迫切需要的。
发明内容
本发明为了寻求结构简单、加工方便、开发投入小、适合高速透平机械工业实际应用，提供了一种新型径向支承箔片的动压气体轴承结构。
为达到以上目的，本发明是采取如下技术方案予以实现的：
一种具有可变倾角开槽型箔片的动压径向轴承，包括轴承体、径向支承箔片，所述轴承体上设置有一条与轴孔内径相切的卡槽，所述径向支承箔片从该卡槽以切向方式插入轴孔内，径向支承箔片前端的大部以逆转子旋转方向径向卷曲一周闭合，并与轴孔内壁构成紧密贴合的弹性支承部分；所述卡槽上设有紧固件将嵌入卡槽的径向支承箔片后端紧固，其特征在于，所述径向支承箔片由三层构成，最内层为平箔片，中间层为具有变倾角开槽箔片的支承箔片，最外层为弹性波箔片。
上述方案中，所述变倾角开槽箔片的支承箔片，其中一面沿周向至少双排布置有许多可变倾角的开槽箔片，且每个开槽箔片上有凸起的鼓泡，开槽箔片上凸起鼓泡的一面与平箔片外壁紧贴，另一面与外层弹性波箔片箔片内壁紧贴。所述弹性波箔片，其中一面沿周向双排布置有许多半圆形凸起，其数量与支撑箔片上的开槽箔片相匹配，每个半圆形凸起的一侧均与一个可变倾角的开槽箔片外壁紧贴，该弹性波箔片的另一面与轴孔内壁紧贴。所述每个开槽箔片上凸起的鼓泡为两个，沿支承箔片的宽度方向排列。
与现有技术相比，本发明新型轴承的有益效果是，开槽箔片6槽口的角度可以改变预紧张力，可调节预载荷，倾斜槽口箔片上的鼓泡可进一步微调箔片轴承的刚度和阻尼。本发明的径向支承箔片由三层箔片组成，支承的弹性波箔片和可变倾角的开槽型箔片可以调节轴承的刚度和阻尼，槽口箔片上的鼓泡可通过其弹性变形和滑移来进一步适应载荷的变化，可增强轴承的稳定性，槽口的可变倾角使轴承具有宽广的载荷适用范围。该结构易于加工装配，并可根据载荷大小进行调节。
附图说明
图1为本发明轴承结构的构造示意图。其中图1（a）为主视图；图1（b）为图1（a）中A的局部放大视图。
图1中：1-轴承体；2-紧固螺钉；3-卡槽；4-散热孔；5-弹性波箔片；6-支承箔片；7-固定块；8-平箔片；9-O型圈。
图2为图1中弹性波箔片5的结构示意图。其中图2（a）为三维图；图2（b）为图2（a）的展开图；图2（c）为图2（b）的俯视图；图2（d）为图2（c）中B-B向的局部剖视图。
图3为图1中可变倾角的开槽鼓泡支承箔片6的结构示意图。其中图3（a）为三维图；图3（b）为图3（a）的展开图；图3（c）为图3（b）的俯视图；图3（d）为图3（c）中C-C向的局部剖视图。
图4为图1中平箔片8的结构示意图。其中图4（a）为三维图；图4（b）为图4（a）的展开图；图4（c）为图4（b）的俯视图。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，一种多重可变倾角开槽（本实施例为双重开槽）鼓泡型箔片的动压径向轴承，在轴承体1上以线切割加工了一条与轴孔内径相切的卡槽3，径向支承箔片5、6、8在箔片厚度方向依次叠搭，并从该卡槽3以切向方式插入轴孔内，箔片前端的大部以逆转子旋转方向径向卷曲一周闭合，并与轴孔内壁构成紧密贴合的弹性支承部分。箔片5、6、8以切向方式进入轴孔内，可避免轴向方式进入时箔片易弯折，从而使箔片与轴孔内壁能更好地贴合。在垂直于卡槽3的轴承体1外缘上加工有一螺纹孔，以便紧固螺钉2利用固定块7将箔片5、6、8的一端压紧在卡槽3内。
箔片材料可根据轴颈的大小来选取不同厚度的金属箔片，如铍青铜或不锈钢。箔片共三层，参照图1（b），最内层为平箔片8，具体结构如图4所示，与轴颈相匹配的一面构成摩擦副需经表面处理，箔片表面上镀覆有一层摩擦系数小、抗磨性强的镀层，以便转自启停方便、减少磨损、增加启停次数、延长使用寿命。中间箔片为支撑箔片6，具体结构如图3所示，该支撑箔片上沿周向双排布置有许多可变倾角的开槽箔片，且每个开槽箔片上有凸起的两个鼓泡（轴向排列），开槽箔片上凸起的鼓泡的一面与平箔片外壁紧贴，另一面与外层箔片内壁紧贴，支撑箔片6的一端插入卡槽3中。最外层箔片为弹性波箔片5，具体结构如图2所示，该波箔片上沿周向双排布置有许多半圆形凸起，其数量与支撑箔片6上的开槽箔片相匹配，每个半圆形凸起的一侧均与一个可变倾角的开槽箔片外壁（下面）紧贴，弹性波箔片5的另一侧与轴孔内壁紧贴，弹性波箔片5的一端插入卡槽3中。插入卡槽3中的三层箔片的一端依靠固定块7和紧固螺钉2固定在轴承体上。弹性波箔片5、支撑箔片6、平箔片8的宽度和厚度均取为相同，箔片宽度比轴承宽度略小（一般小0.5mm），三种箔片的长度需计算确定，内层平箔片8的长度为：
π(D+2Cr+h1)+l,
其中l为箔片插入卡槽2中的长度、D为轴承直径、2Cr为轴承直径间隙、h1为箔片厚度。
支撑箔片6的长度为：
π(D+2Cr+4h1+2h2)+l,
其中h2为开槽箔片的高度。
弹性波箔片5的长度为：
π(D+2Cr+6h1+2h2)+l。
轴承体1外缘加工了两道环形槽，加装有两个O型圈9（橡胶密封圈），以进一步提高轴承运转稳定性。轴承外周与轴孔之间的轴承体上开有若干个沿周向均布的散热孔4（图1），以进一步改善散热情况，保证轴承稳定可靠运转。

Claims (4)

1.一种具有可变倾角开槽型箔片的动压径向轴承，包括轴承体、径向支承箔片，所述轴承体上设置有一条与轴孔内径相切的卡槽，所述径向支承箔片从该卡槽以切向方式插入轴孔内，径向支承箔片前端的大部以逆转子旋转方向径向卷曲一周闭合，并与轴孔内壁构成紧密贴合的弹性支承部分；所述卡槽上设有紧固件将嵌入卡槽的径向支承箔片后端紧固，其特征在于，所述径向支承箔片由三层构成，最内层为平箔片，中间层为具有变倾角开槽箔片的支承箔片，最外层为弹性波箔片。
2.如权利要求1所述的具有可变倾角开槽型箔片的动压径向轴承，其特征在于，所述变倾角开槽箔片的支承箔片，其中一面沿周向至少双排布置有许多可变倾角的开槽箔片，且每个开槽箔片上有凸起的鼓泡，开槽箔片上凸起鼓泡的一面与平箔片外壁紧贴，另一面与外层弹性波箔片箔片内壁紧贴。
3.如权利要求2所述的具有可变倾角开槽型箔片的动压径向轴承，其特征在于，所述弹性波箔片，其中一面沿周向双排布置有许多半圆形凸起，其数量与支承箔片上的开槽箔片相匹配，每个半圆形凸起的一侧均与一个可变倾角的开槽箔片外壁紧贴，该弹性波箔片的另一面与轴孔内壁紧贴。
4.如权利要求2所述的具有可变倾角开槽型箔片的动压径向轴承，其特征在于，所述每个开槽箔片上凸起的鼓泡为两个，沿支承箔片的宽度方向排列。
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