CN108253013A - 一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承，包括：薄箔片底板、弧形结构、波箔、顶箔、凸台结构。所述薄箔片底板上设有末端自由的弧形结构。所述波箔固定在薄箔片底板上弧形结构的末端，使轴承在载荷的作用下可在周向和径向产生微小变形，弥补了加工精度对轴承各瓣高度不一的影响，提高了轴承的自适应性能。所述顶箔前端与薄箔片底板的弧形结构前端通过焊接相连接，弧形结构隔离了焊接过程中底板上发热和局部变形，提高了轴承各瓣的制造精度。顶箔前端设有凸台结构，用以减小轴承的楔形高度，增加轴承有效楔形区域，进一步提高轴承的承载能力。

Description

一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承

技术领域

本发明涉及气体动压轴承技术领域，具体涉及轴承制造工艺优化和可工作环境的变化自适应调整轴承顶箔平面的推力空气箔片轴承。

背景技术

空气箔片轴承由于其耐高温、转速高、无油润滑、摩擦损耗小等特点广泛应用于涡轮增压器、空气循环机、空压机、微型燃气轮机等涡轮机械中。推力空气动压箔片轴承是利用楔形效应，随着转轴转速的升高将周围环境中具有一定粘性的气体带入楔形中，经过压缩形成高压气膜悬浮起高速旋转的转轴。

传统的推力空气箔片轴承通常具有多瓣结构，常常采用较厚的平板作为支撑轴承波箔和顶箔的底板。但由于采用较厚的平板支撑轴承，给推力空气箔片轴承各瓣顶箔间的平面度引入了平板加工精度和平板与推力轴承座配合公差降低了轴承平面度等问题，进而用成型的薄箔片平板代替厚平板支撑推力空气箔片轴承的波箔和顶箔，以减少加工精度和平板与轴承座之间的配合精度问题。然而，采用薄箔片平板，波箔和顶箔在与薄箔片平板焊接连接过程中，焊点位置局部发热会使轴承发生局部变形，使得推力空气箔片轴承平面度降低，从而影响推力空气箔片轴承的极限特性，降低了空气箔片轴承的承载能力。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有的技术不足，通过改变薄箔片平板结构解决波箔和顶箔与薄箔片片平板焊接使轴承发生局部变形问题和改变顶箔和支撑结构提高推力空气箔片轴承的承载能力，通过使顶箔与波箔相对位置可发生微小变形，增强此推力空气箔片轴承的自适应性能，弥补加工精度对轴承各瓣高度不一的影响，从而提高推力空气箔片轴承平面度，进一步提高推力空气箔片轴承的承载能力。

本发明的推力空气箔片轴承具有顶箔、波箔和底板，底板位于最下面，顶箔位于最上方，波箔处于底板与顶箔之间，顶箔和波箔分别都与底板相连。底板是薄箔片结构，上面设有若干弧形孔，两相邻的弧形孔末端隔开相连，将薄箔片底板切割成有若干末端自由的弧形结构，底板上末端自由的弧形结构于底板与顶箔和波箔相连接的焊接点处，目的是为了降低在底板上焊接波箔和底板过程中产生的热变形；另外，底板上末端自由的弧形结构使得波箔与顶箔之间允许微小变形，致使波箔与顶箔可根据推力空气箔片轴承不同工作状态中受力的不同进行自适应调整，降低制造精度对轴承特性的影响。本发明的推力空气箔片轴承除了薄箔片底板上设有末端自由的弧形结构外，顶箔上也设有凸台结构，目的是降低轴承的楔形高度，增加楔形长度，增加轴承波箔的有效承载区域，增大轴承的承载能力。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承，包括：底板、波箔和顶箔。底板用于支持波箔和顶箔，并且连接推力轴承座，底板是薄箔片结构，上面开有销钉孔，用于防止推力空气箔片轴承工作中发生旋转。但是由于销钉孔略大于销钉直径，使得推力空气箔片轴承可发生微小偏移。底板上开有若干组弧形孔，弧形孔末端割开相连，使得薄箔片底板上环形孔中间的弧形结构末端处于自由状态。波箔的前端波形形成楔形结构末端平整，与薄箔片前端板的弧形结构末端相连接，末端自由，使得波箔与底板可根据轴承受力的分布发生微小变形。顶箔前端设有凸台结构，凸台底部位于前端与薄箔片底板上的弧形结构前端相连，波箔设在凸台凸起部分的下方。从而降低了楔形高度，增加了楔形长度，增加了轴承有效承载区域，提高了轴承承载能力，另外波箔的半自由连接结构增加了轴承的自适应性能，弥补了加工精度对轴承各瓣高度不一的影响，进一步提高了轴承的极限承载能力。

进一步，所述一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承，包括：底板、波箔和顶箔。

进一步，底板上设有若干个销钉孔用于连接推力轴承座。

进一步，底板上根据推力空气箔片轴承瓣数开有若干组弧形孔，各自的弧形孔末端割开相连，弧形孔中间的弧形箔片形成末端自由的结构。

进一步，波箔位于底板之上，波箔前端的波形形成楔形结构，后端波形形成平面结构。

进一步，波箔前端与底板上弧形结构自由的末端相连接，使得波箔处于半自由状态。

进一步，顶箔位于底板和波箔之上，顶箔长度大于波箔长度，顶箔前端与底板上弧形结构前端相连接，顶箔末端与波箔末端平齐。

进一步，顶箔前端设有凸台结构，凸台底部与底板相连，凸台凸起部分下面安装波箔。

本发明所采用的技术方案具有以下有益效果：本发明利用薄箔片底板上的弧形孔隔离了焊接过程中的局部发热膨胀导致局部热变形，解决了波箔和顶箔与薄箔片底板焊接连接过程中局部发热产生热变形问题；波箔与薄箔片底板上末端自由的弧形结构的半自由连接方式使得轴承在载荷的作用下允许波箔与顶箔发生微小相对位移，弥补了加工精度对轴承各瓣高度不一的影响，提高了该推力空气箔片轴承的自适应性能；另外，顶箔的凸台结构在不改变波箔高度和波箔结构刚度的条件下，减小了推力轴承的楔形高度，增加了楔形长度，增加了推力轴承有效支承面积，最终实现提高推力空气箔片轴承的承载能力。

附图说明

图1为本发明可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承的示意图；

图2为本发明剖面图；

图3为本发明顶箔结构示意图；

图4为本发明新式底板与顶箔连接示意图；

图5为本发明新式底板与波箔连接示意图；

图6为本发明不同底板结构的推力空气箔片轴承的示意图；

图7为本发明顶箔的不同结构；

具体实施方式

下面结合附图及具体实施方式对本发明的一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承做进一步的详细描述。然而可以理解的是，下述具体实施方式仅仅是本发明的优选技术方案，而不应该理解为对本发明的限制。

如图1所示，一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承包括顶箔1、凸台结构11、波箔2、底板3、弧形结构31、销钉孔32。推力轴承瓣数为n。底板上设有销钉孔32，用于将推力轴承约束在推力轴承座上，底板3上设有数量与瓣数相同的n个弧形结构31；顶箔1前端设有凸台11，顶箔1前端固定在弧形结构31的前端；波箔2前端固定于底板3的弧形结构31的末端。

如图2所示，一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承底板厚度H₀、顶箔厚度H_d、波箔厚度H_b，顶箔1前端与底板3相连接，波箔2位于顶箔1和底板3之间。波箔2前端半径R₁、R₂、···、R_n的波形组合成一段楔形区域，后端半径R_b的波形组合成平面区域。如图3所示，顶箔1内径R_i、外径R_j、弧长θ_d，上面设有半径为R_T、高度H_T的凸台结构11，凸台结构11将楔形高度124从(H-H_d)减小到(H-H_d-H_T)。极大的减小了楔形高度124，增加了楔形长度123，增加了有效楔形区域13，从而起到提高推力轴承承载能力的作用。

如图4所示，底板3的内径为R_i、外径R_j，上面设有与轴承瓣数相同的n组弧形结构31，弧形结构31前端311、末端312，每组弧形结构末端312之间割开相连，使末端处于自由状态，弧形结构弧长为θ_c，宽度为L。波箔2前端同样切割成弧形结构，波箔2前端与底板3上的弧形结构末端312通过焊接相连接，焊接位置23。焊接过程中会在焊接位置23上产生热量，由于弧形结构31的存在热量在径向方向散热得到控制，阻止了波箔2和薄底板3在径向方向的热变形，提高了推力轴承的制造精度。另外，波箔2与处于自由状态的弧形结构末端相连接后使其可在径向和周向发生微小变形，处于半自由状态。如图5所示，顶箔1前端与底板3上弧形结构前端311通过焊接相连接，焊接位置13，焊接过程中在焊接位置13会产生局部高温，由于弧形结构31的存在热量在径向方向散热得到控制，阻止了薄底板3在径向方向的热变形，提高了推力轴承的制造精度。一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承在载荷的作用下由于波箔2处于可在周向和径向发生一定的微小变形，使得波箔2与顶箔1产生微小相对位移，从而一定程度上弥补了加工制造推力轴承过程中精度产生的影响，提高推力轴承各瓣推力面的平面度，进一步提高推力轴承的承载能力。

除了以上提出的实例，一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承可以有其它不同形式。图6所示的推力轴承，底板上环形31也可以向外侧割开，形成末端自由的弧形结构。如图7所示，顶箔1的凸台结构也可以是矩形凸台结构11，用于减小楔形高度和增加楔形长度。此外，波箔瓣数和结构的形式可以根据具体情况进行设计。以上所举实例仅为本发明的优选实例，但凡依本发明权利要求及本发明说明书内容所作的简单的等效变化与修饰，皆应属本发明专利覆盖的范围。

Claims (8)

1.一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承，其特征在于，包括：顶箔1、凸台结构11、波箔2、焊点位置23、薄箔片底板3、弧形结构31、销钉孔32。

2.根据权利要求1所述的一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承，其特征是，所述推力轴承内径R_i、外径R_j、瓣数n。顶箔1厚度H_d、前端设有凸台结构凸台半径R_T、高度H_T，波箔2厚度H_b、前端弧形割开。

3.根据权利要求2所述的一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承，其特征是，所述推力轴承去除底板3后的厚度为H、顶箔厚度为H_d、顶箔1前端凸台结构11高度H_T，凸台结构11将楔形高度从(H-H_d)减小到(H-H_d-H_T),波箔前端波形R₁、R₂、…、R_n组成楔形支撑结构，起始波形开始于凸台结构11的末端，后端波形R_b组成平面支撑结构。

4.根据权利要求1所述的一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承，其特征是，其特征是薄箔片底板3厚度H_o，薄箔片底板3上设有n组弧形孔，各组弧形孔末端割开相连形成弧形结构31，其宽为L、弧长θ_c，底板3外圆分布有销钉孔32。

5.根据权利要求4所述的一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承，其特征是，底板3是薄箔片结构，因此末端自由弧形结构31处于柔性的活动状态。

6.根据权利要求3和4所述的一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承，其特征是，所述顶箔1前端与弧形结构31前端焊接相连，末端自由，各组焊点被弧形孔隔开成间隔分布；波箔2前端仅与末端自由的弧形结构31末端焊接相连，与中间弧形结构31相连的其它部分处于自由状态。

7.根据权利要求5和6所述的一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承，其特征是，与末端自由的弧形结构31焊接后波箔3处于柔性的活动状态；焊接后的顶箔1前端与底板成一体式结构，末端处于活动状态。

8.根据以上权利要求所述的一种可自适应且具有高承载能力的推力空气箔片轴承，其特征是，薄箔片底板3上设有n组末端自由的弧形结构31；波箔2前部分波形形成楔形结构12、末端波形形成平面结构，波箔前端与环形结构31焊接在一起，使得波箔2处于柔性状态，可在周向和径向发生微小变形；顶箔1前端设有凸台结构11，其前端与底板3焊接在一起，焊接位置13被弧形孔隔开，波箔2前端起始于顶箔凸台结构11的末端，凸台结构11起到减小楔形高度和增加楔形长度的作用。