CN106382298B - 一种具有分布式簧片结构的弹性箔片气体轴承 - Google Patents

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Abstract

一种径向弹性箔片气体轴承，包括若干组底层箔片和顶层箔片，顶层箔片叠在底层箔片上并插到轴承套的斜槽里，底层箔片和顶层箔片组成了弹性支承结构；底层箔片通过去部分材料变成镂空结构，弯曲后形成规则或不规则排列的分布式簧片，分布式簧片设有自由端，分布式簧片沿轴承的圆周和轴向分布，分布式簧片数目、形状参数和间距沿轴向的变化规律根据不同需求进行设计，利用底层箔片上的分布式簧片可以任意设置箔片的局部支承刚度，提高轴承总体的承载能力及稳定性。

Description

一种具有分布式簧片结构的弹性箔片气体轴承
技术领域
本发明涉及弹性箔片气体轴承技术领域，具体涉及一种具有分布式簧片结构的径向弹性箔片气体轴承。
背景技术
弹性箔片气体轴承是一种自作用弹性支承气体动压轴承，它由轴承套，底层箔片和顶层箔片等构成。由于工作时转子与轴承箔片表面之间形成一层动压气体润滑膜，与普通油润滑和滚动轴承相比，它不需要润滑，并具有工作转速高，摩擦损耗小，能适应高温工作环境等优点。弹性箔片气体轴承在高速旋转机械中有广泛的应用前景，例如空气制冷机，各种中小型透平压缩机和风机，微型燃气轮机，巡航导弹发动机等。
在弹性箔片气体轴承中，箔片是主要的支承结构，它必须提供轴承大部分的刚度和一定的阻尼，使轴承获得一定的承载能力和抗冲击振动的能力。传统的箔片气体轴承分为多叶式和拱箔式两大类。对于多叶式结构，一般由互相搭接的一定厚度的多个顶层箔片组成，顶层箔片下面还可以放置提供额外支承的拱形箔片。对于拱箔式结构，一般有一片完整的顶层箔片，箔片下面有一个或多个拱形箔片提供主要的弹性支承。对于这两类结构，无论是顶层还是底层的箔片，都是在一端固定，另一端为自由端，因此，轴承工作时一般要求转子在一个方向旋转，不能双向工作。此外，底层拱箔在转子轴线方向的支承刚度很难改变，虽然将底层箔片沿着圆周方向裁剪成多条，调整每条的支承拱结构可以一定程度上改变轴向刚度，但仍然不能按要求任意设计支承刚度。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种径向弹性箔片气体轴承，提高轴承总体的承载能力及稳定性。
为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：
一种径向弹性箔片气体轴承，包括若干组底层箔片2和顶层箔片3，顶层箔片3叠在底层箔片2上并插到轴承套1的斜槽5里，底层箔片2和顶层箔片3组成了弹性支承结构；底层箔片2通过去部分材料变成镂空结构，弯曲后形成规则或不规则排列的分布式簧片4，分布式簧片4设有自由端。
所述的分布式簧片4沿轴承的圆周和轴向分布。
所述的分布式簧片4为矩形、圆弧形或梯形结构，分布式簧片4数目、分布式簧片4形状参数和间距沿轴向的变化规律根据不同需求进行设计。
所述的斜槽5的数量根据底层箔片2和顶层箔片3的数量设置，斜槽5的宽度和深度根据底层箔片2和顶层箔片3的厚度和长度设置，底层箔片2和顶层箔片3插入斜槽5后，两端能够在斜槽5内在圆周方向自由滑动，但不能滑出斜槽5。
本发明的有益效果为：
利用底层箔片2上的分布式簧片4可以任意设置箔片的局部支承刚度，从而提高轴承的承载能力。
底层箔片2上的分布式簧片4沿轴承的轴向排列，形成了一个个类似于梁的悬臂结构，用来支承顶层箔片3，由于分布式簧片4的刚度和位置可以任意设置，因此可以任意设置轴承的局部支承刚度。
由于分布式簧片4的自由端在变形时和轴承套1产生滑动摩擦，还能为轴承提供一定的阻尼，从而提高轴承的稳定性。
由于底层箔片2和顶层箔片3可以弹性变形，因此，轴承具有一定的自适应性，可以适应工作工程中由于离心力、热膨胀等引起的轴颈尺寸的微小变化。
由于顶层箔片3两端对称安装，均可以在轴承套1上的斜槽5内自由滑动，因此，可以允许转子双向旋转。
附图说明
图1-a为实施例径向三瓦弹性箔片气体动压轴承的轴侧图；图1-b为图1-a的局部视图。
图2为顶层箔片2的弯曲后示意图。
图3为底层箔片3的弯曲后示意图。
图4-a为轴承套1主视图；图4-b为4-a的A部放大图。
图5为分布式簧片4的形状示意图，其中图a为矩形簧片图；图b为圆弧形簧片图；图c为梯形簧片图；图d为小矩形簧片图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。
参照图1-a、图1-b、图2、图3、图4-a和图4-b，一种径向弹性箔片气体轴承，包括三组一定厚度的底层箔片2和顶层箔片3，顶层箔片3叠在底层箔片2上并插到轴承套1的三个斜槽5里，底层箔片2和顶层箔片3组成了弹性支承结构；底层箔片2通过去部分材料变成镂空结构，弯曲后形成规则或不规则排列的一定角度的分布式簧片4，分布式簧片4设有自由端，分布式簧片4起到主要的支承作用。分布式簧片4的方向沿轴承的圆周方向分布，参照图5，分布式簧片4为矩形、圆弧形或梯形结构，分布式簧片4也可以是其它形状。分布式簧片4数目、分布式簧片4形状参数和间距沿轴向的变化规律根据不同需求进行设计。
所述的斜槽5的数量根据底层箔片2和顶层箔片3的数量设置，斜槽5的宽度和深度根据底层箔片2和顶层箔片3的厚度和长度设置，底层箔片2和顶层箔片3插入斜槽5后，两端能够在斜槽5内在圆周方向自由滑动，但不能滑出斜槽5，轴承套1两端可加挡圈或在轴承座里限位。
本发明的工作原理为：
当轴颈在轴承内旋转时，随着转速的升高，由于轴颈和顶层箔片3表面之间的相对运动，会在气体中产生动压力。当轴颈和顶层箔片3的表面间相对运动速度达到一定值时，会在两个表面之间形成一层完整的气体润滑膜，起到支承转子的作用，因此，摩擦损耗非常小，使用寿命长，可靠性高。轴承工作时，顶层箔片3上承受来自动压气体的径向载荷而产生变形，拱高发生变化，顶层箔片3的两端就会在轴承套1的斜槽5内滑动，大部分载荷最终会通过底层箔片2传递到分布式簧片4上，分布式簧片4的自由端发生弹性变形，从而为轴承提供了主要的弹性支承。底层箔片2和顶层箔片3两端的滑动，以及分布式簧片4的自由端和轴承套1内表面之间的滑动摩擦还能为轴承提供一定的阻尼，有效地抑制轴承转子系统的自激涡动和低频涡动。
以上所举实例仅为本发明的优选实例，大凡依本发明权利要求及发明说明书内所作的简单的等效变化与修饰，皆应属本发明保护覆盖的范围。

Claims (3)

1.一种径向弹性箔片气体轴承，包括若干组底层箔片(2)和顶层箔片(3)，顶层箔片(3)叠在底层箔片(2)上并插到轴承套(1)的斜槽(5)里，底层箔片(2)和顶层箔片(3)组成了弹性支承结构，其特征在于：底层箔片(2)通过去部分材料变成镂空结构，弯曲后形成规则或不规则排列的分布式簧片(4)，分布式簧片(4)设有自由端；
所述的分布式簧片(4)沿轴承的圆周和轴向分布。
2.根据权利要求1所述的一种径向弹性箔片气体轴承，其特征在于：所述的分布式簧片(4)为矩形、圆弧形或梯形结构，分布式簧片(4)数目、分布式簧片(4)形状参数和间距沿轴向的变化规律根据不同需求进行设计。
3.根据权利要求1所述的一种径向弹性箔片气体轴承，其特征在于：所述的斜槽(5)的数量根据底层箔片(2)和顶层箔片(3)的数量设置，斜槽(5)的宽度和深度根据底层箔片(2)和顶层箔片(3)的厚度和长度设置，底层箔片(2)和顶层箔片(3)插入斜槽(5)后，两端能够在斜槽(5)内在圆周方向自由滑动，但不能滑出斜槽(5)。
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