CN110714981B - 一种动压气体止推轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种新型的动压气体止推轴承，涉及气体动压润滑技术领域，轴承体设有环形槽；内挡圈设置在轴承体环形槽的外侧；外挡圈设置在轴承体环形槽的外侧；弹性支撑箔片设置在轴承体的环形槽内，弹性支撑箔片的底端设置在轴承体的环形槽的槽底；止推轴承片活动设置在轴承体的环形槽内，止推轴承片的底端与弹性支撑箔片的顶端相抵，止推轴承片的顶端通过内挡圈和外挡圈限制在轴承体的环形槽内。本发明的有益效果是，解决了轴承在机械设备启停与低速运行工况下的干摩擦问题，有利于提高轴承可靠性和寿命，采用非金属材料，不需要热处理等加工工艺过程，避免了现有动压止推轴承顶箔对材料性能要求高、热处理和加工工艺难度大等难题。

Description

一种动压气体止推轴承

技术领域

本发明涉及气体动压润滑技术领域，特别是一种动压气体止推轴承。

背景技术

随着离心压缩机等旋转式透平机械向超高速小型化发展，现有的油润滑、脂润滑等轴承技术已不能满足其要求。气体轴承通过动压效应产生压力气膜来支撑转子高速旋转，无固体接触且不需要油润滑，是高速旋转透平机械轴承技术的理想解决方案。动压气体轴承不需要气源供气，是气体轴承技术研究和发展的重点方向。与径向轴承相比，在离心压缩机等透平机械中轴向止推轴承运行工况更加恶劣，更容易发生破坏失效，止推轴承对整机性能至关重要。

动压气体轴承只有在转子转速达到一定值时(一般称之为起飞转速)动压效应产生的润滑气膜才能支撑起转子载荷，使转子脱离轴承处于悬浮状态，因此在机械设备启停过程中，当转速低于起飞转速时，转子和轴承之间存在干摩擦，这是导致轴承寿命与可靠性差的主要因素，启停次数也是评价动压气体轴承寿命的重要指标。为了提高轴承寿命，现有的动压气体轴承一般采用弹性支撑加顶箔的结构形式，顶箔大多采用在金属箔片与转子接触表面涂上固体润滑层的方式，以此来降低摩擦系数和提升耐磨性，延长轴承寿命，现有的箔片采用高性能金属材料，厚度大概0.1mm～0.15mm，一般需要用进口合金材料，箔片加工成型和热处理工艺复杂。金属箔片表面需要涂层，涂层也是关键的技术难题，国内还很难做到满足轴承寿命要求，制约了动压气体轴承的应用。

发明内容

本发明的目的是为了改善离心压缩机等高速透平机械现有止推轴承承载力小、刚度与阻尼小的问题，设计了一种动压气体止推轴承。

为了实现上述目的，本发明的技术方案为，一种动压气体止推轴承，无润滑涂层，所述动压气体止推轴承包括：轴承体，所述轴承体设有环形槽；内挡圈，所述内挡圈设置在所述轴承体环形槽的外侧；外挡圈，所述外挡圈设置在所述轴承体环形槽的外侧，所述外挡圈位于所述内挡圈的外侧；弹性支撑箔片，所述弹性支撑箔片设置在所述轴承体的环形槽内，所述弹性支撑箔片的底端设置在所述轴承体的环形槽的槽底；以及止推轴承片，所述止推轴承片活动设置在所述轴承体的环形槽内，所述止推轴承片的底端与所述弹性支撑箔片的顶端相抵，所述止推轴承片的顶端通过内挡圈和外挡圈限制在轴承体的环形槽内，所述止推轴承片采用自润滑材料。

进一步的，所述内挡圈和外挡圈与轴承体分别通过螺栓紧固连接。

进一步的，所述弹性支撑箔片底端的一端焊接在轴承体的环形槽的槽底，另一端自由状态。

进一步的，所述止推轴承片的顶部平面开有动压槽，所述动压槽的槽底平面高于内挡圈和外挡圈的顶面。

进一步的，所述止推轴承片的材料是碳石墨或聚四氟乙烯。

进一步的，所述轴承体设有环形槽内设有挡板，所述挡板将环形槽等分。

进一步的，所述挡板的数量是四个。

本发明的有益效果是：采用具有自润滑效应的碳石墨和聚四氟乙烯等非金属材料作为止推轴承片，由于自身的润滑性能和耐磨性，很好的解决了轴承在机械设备启停与低速运行工况下的干摩擦问题，有利于提高轴承可靠性和寿命，采用非金属材料，厚度在几个毫米，不需要热处理等加工工艺过程，避免了现有动压止推轴承顶箔对材料性能要求高、热处理和加工工艺难度大、固体润滑涂层技术不成熟等难题；止推轴承片表面不需要涂层，加工有动压槽，能强化动压效应，产生稳定的气膜，提高轴承的承载能力和抗扰动能力；弹性波形支撑箔片一端焊接固定，另一端自由运动，通过库仑摩擦力产生阻尼效应，轴承装配后弹性支撑箔片存在一定的预压紧力，轴承的刚度系数可通过调整弹性支撑箔片刚度和预紧力来实现；轴承片分为完全相同的几部分，具体依据设计来确定，某一部分发生损坏替换即可，易于使用和维护。

附图说明

图1是本申请动压气体止推轴承的结构示意图；

图2是图1的俯视图；

图3是轴承体和挡板的结构示意图；

图4是图2中A-A处的剖视图；

图5是弹性支撑箔片的结构示意图；

图6是止推轴承片的结构示意图。

以上各图中，1、轴承体；2、内挡圈；3、外挡圈；4、弹性支撑箔片；5、止推轴承片；51、动压槽；6、挡板。

具体实施方式

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下：

一种动压气体止推轴承，如图1至图6所示，无润滑涂层，其包括轴承体1，内挡圈2，外挡圈3，弹性支撑箔片4和止推轴承片5。

如图3所示，轴承体1设有环形槽。如图1、图2和图4所示，内挡圈2设置在轴承体1环形槽的外侧，外挡圈3设置在轴承体1环形槽的外侧，外挡圈3位于内挡圈2的外侧。内挡圈2和外挡圈3与轴承体1分别通过螺栓紧固连接。这里，内挡圈2和外挡圈3可以一体成型，制作成一个零件。

如图4和图5所示，弹性支撑箔片4设置在轴承体1的环形槽内，弹性支撑箔片4的底端设置在轴承体1的环形槽的槽底。优选的，弹性支撑箔片4的底端的一端焊接在轴承体1的环形槽的槽底，提高稳定性，另一端自由状态，受到压力运动时通过滑动摩擦产生阻尼。

止推轴承片5活动设置在轴承体1的环形槽内，止推轴承片5的底端与弹性支撑箔片4的顶端相抵，止推轴承片5的顶端通过内挡圈2和外挡圈3限制在轴承体1的环形槽内，止推轴承片5两端都可以前后运动，动态调整。由于弹性支撑箔片4设置在止推轴承片5的底端，故弹性支撑箔片4具有一定的预紧力。弹性支撑箔片4使轴承具备一定的刚度系数和阻尼效应，提升轴承运行过程中抗扰动能力。

止推轴承片5的顶部平面开有动压槽51，动压槽51的槽底平面高于内挡圈2和外挡圈3的顶面，以增强动压效应。止推轴承片5的材料是碳石墨或聚四氟乙烯等自润滑材料，其具体自润滑效应，很好的解决了轴承在机械设备启停与低速运行工况下的干摩擦问题。优选的，轴承体1设有环形槽内设有挡板6，挡板6将环形槽等分。挡板6的数量是四个。图中，图中挡板6将轴承体1的环形槽沿圆周均分成完全一致的四部分，实际情况可根据设计情况增减。

本发明无润滑涂层的动压气体止推轴承安装于离心压缩机等透平机械的止推轴承座上，当机械设备处于停机状态时，转子上的止推盘与止推轴承存在微小的间隙。当机械设备启动运行时，转子上的止推盘随转子旋转，将气体吸入动压槽51内，气体沿动压槽51从止推轴承片5外径向内径流动，流动过程中产生动压效应，在弹性支撑箔片4与气体力的综合作用下，在止推盘与止推轴承片5之间形成压力气膜，随着转子转速提升，动压效应得到强化，气膜压力升高，承载力增大，平衡掉转子的轴向力，在轴向起到润滑支撑转子转动的作用，转子轴向上不与轴承发生接触。

以上参考了优选实施例对本发明进行了描述，但本发明的保护范围并不限制于此，在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来，且不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。因此，任何落入权利要求的范围内的所有技术方案均在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种动压气体止推轴承，其特征在于，无润滑涂层，所述动压气体止推轴承包括：

轴承体（1），所述轴承体（1）设有环形槽；

内挡圈（2），所述内挡圈（2）设置在所述轴承体（1）环形槽的外侧；

外挡圈（3），所述外挡圈（3）设置在所述轴承体（1）环形槽的外侧，所述外挡圈（3）位于所述内挡圈（2）的外侧；

弹性支撑箔片（4），所述弹性支撑箔片（4）设置在所述轴承体（1）的环形槽内，所述弹性支撑箔片（4）的底端设置在所述轴承体（1）的环形槽的槽底；以及

止推轴承片（5），所述止推轴承片（5）活动设置在所述轴承体（1）的环形槽内，所述止推轴承片（5）的底端与所述弹性支撑箔片（4）的顶端相抵，所述止推轴承片（5）的顶端通过内挡圈（2）和外挡圈（3）限制在轴承体（1）的环形槽内，所述止推轴承片（5）采用自润滑材料；

所述内挡圈（2）和外挡圈（3）与轴承体（1）分别通过螺栓紧固连接；

所述弹性支撑箔片（4）底端的一端焊接在轴承体（1）的环形槽的槽底，另一端处于自由状态。

2.根据权利要求1所述的一种动压气体止推轴承，其特征在于，所述止推轴承片（5）的顶部平面开有动压槽（51），所述动压槽（51）的槽底平面高于内挡圈（2）和外挡圈（3）的顶面。

3.根据权利要求1所述的一种动压气体止推轴承，其特征在于，所述止推轴承片（5）的材料是碳石墨或聚四氟乙烯。

4.根据权利要求1所述的一种动压气体止推轴承，其特征在于，所述轴承体（1）设有环形槽内设有挡板（6），所述挡板（6）将环形槽等分。

5.根据权利要求4所述的一种动压气体止推轴承，其特征在于，所述挡板（6）的数量是四个。

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