CN110985526B - 气体动压轴承及其制作方法、机械设备 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种气体动压轴承及其制作方法、机械设备。该气体动压轴承包括轴承座(1)、拱箔(2)和顶箔(3)，拱箔(2)位于轴承座(1)和顶箔(3)之间，拱箔(2)包括连接段(4)和拱形段，连接段(4)和拱形段沿拱箔(2)的周向依次设置，连接段(4)连接在拱形段的根部之间，拱形段包括第一拱形段(5)和第二拱形段(6)，第一拱形段(5)朝向顶箔(3)的外周壁凸出，第二拱形段(6)朝向轴承座(1)的内周壁凸出。根据本申请的气体动压轴承备，能够在不改变拱箔材料和用量的情况下实现对轴承的多种支撑刚度和阻尼的设计，灵活度高，设计难度小，可以设计出性能更佳的轴承。

Description

气体动压轴承及其制作方法、机械设备

技术领域

本申请涉及轴承技术领域，具体涉及一种气体动压轴承及其制作方法、机械设备。

背景技术

弹性箔片气体动压轴承是一种高速、低功耗、高精密支撑的技术特种轴承。该轴承具有无润滑液、无污染、与轴承无接触运行、损耗小、工作转速高、维护成本低、寿命长等特点。国外已经将该支撑技术广泛应用在离心式压缩机、风机、高速泵、高速机床等机械中。

弹性箔片径向轴承结构如图1所示，其中轴承座1、拱箔2、顶箔(平箔)3组成。其拱箔安装于轴承底座(轴承壳体)，顶箔在拱箔上方。拱箔和顶箔的前缘点焊或卡在轴承外圈壳体上，为固定端，后缘为自由端。拱箔为顶箔提供支承。拱箔不仅类似于弹簧为轴承提供刚度，而且还提供阻尼。当转子高速旋转时，由于气体的动压效应，气体被带入轴承与转子间的间隙成气膜，由此产生流体动压润滑效果。当轴承工作过程中受到外界载荷时，拱箔发生弹性变形，与气膜压力共同承担负载，这种工作方式大大提高了气体轴承的承载能力。同时当轴承受到冲击载荷时，冲击产生的能量转化为箔片的弹性势能，再通过气膜阻尼耗散，这就使弹性箔片轴承具有良好的自适应性，保证了弹性箔片轴承工作时的稳定。

然而对于弹性箔片气体动压轴承而言，也存在许多不利的因素，例如，在设计过程中，当拱箔的凸起数量和规格确定之后，基本上轴承的支撑刚度和阻尼也相应确定，无法再进行改变，如果要改变轴承的支撑刚度，就需要改变拱箔的材质或者厚度等，导致设计难度加大，设计灵活度降低，大大降低了轴承设计的灵活性。

发明内容

因此，本申请要解决的技术问题在于提供一种气体动压轴承及其制作方法、机械设备，能够在不改变拱箔材料和用量的情况下实现对轴承的多种支撑刚度和阻尼的设计，灵活度高，设计难度小，可以设计出性能更佳的轴承。

为了解决上述问题，本申请提供一种气体动压轴承，包括轴承座、拱箔和顶箔，拱箔位于轴承座和顶箔之间，拱箔包括连接段和拱形段，连接段和拱形段沿拱箔的周向依次设置，连接段连接在拱形段的根部之间，拱形段包括第一拱形段和第二拱形段，第一拱形段朝向顶箔的外周壁凸出，第二拱形段朝向轴承座的内周壁凸出。

优选地，多个连续设置的第一拱形段形成第一拱形区，多个连续设置的第二拱形段形成第二拱形区，第一拱形区和第二拱形区沿拱箔的周向交替设置。

优选地，位于第一拱形区内的连接段和第一拱形段沿拱箔的周向交替设置；和/或，位于第二拱形区内的连接段和第二拱形段沿拱箔的周向交替设置。

优选地，相邻的第一拱形段之间的连接段位于拱箔的外周侧，相邻的第二拱形段之间的连接段位于拱箔的内周侧，位于外周侧的连接段与轴承座的内周壁相贴合，位于内周侧的连接段与顶箔的外周壁相贴合。

优选地，连接段为弧面段，位于外周侧的连接段的弧面与轴承座的内周壁壁面结构相适配，位于内周侧的连接段的弧面与顶箔的外周壁壁面结构相适配；和/或，连接段为平面段。

优选地，相邻的第一拱形段和第二拱形段之间设置有两个相连接的连接段，其中一个连接段与第一拱形段的根部连接，且与轴承座的内周壁贴合，另一个连接段与第二拱形段的根部连接，且与顶箔的外周壁贴合。

优选地，轴承座的内周壁包括有对应于第二拱形段设置的凹槽，气体动压轴承还包括用于调节拱箔相对于轴承座的周向位置的调节结构，调节结构调节拱箔的周向位置，以使第二拱形段滑入凹槽或者从凹槽滑出。

优选地，凹槽的结构与第二拱形段的凸起结构相适配。

优选地，轴承座的内周壁壁面为柱面，第二拱形段的高度高于第一拱形段的高度，第二拱形段位于凹槽内时，第二拱形段的顶部与凹槽的底部相接触。

优选地，轴承座的内周壁对应第二拱形段的区域设置有凸出部，凸出部向着第二拱形段凸出，凹槽位于凸出部上。

优选地，凹槽的最低点位于轴承座的内周壁所在的壁面上。

优选地，拱箔和顶箔包括固定端和自由端，轴承座上设置有安装槽，拱箔和顶箔的固定端均设置在安装槽内，调节结构设置在轴承座上，并与拱箔和顶箔相配合，调节拱箔和顶箔在轴承座上的周向位置。

优选地，调节结构包括第一调节件和第二调节件，第一调节件和第二调节件设置在安装槽内，拱箔和顶箔的固定端设置在第一调节件和第二调节件之间，第一调节件用于将拱箔和顶箔向第二调节件所在侧调节，第二调节件用于将拱箔和顶箔向第一调节件所在侧调节。

优选地，安装槽在开口处形成相对设置的第一卡勾和第二卡勾，第一卡勾从开口的第一侧侧壁向中间伸出，第二卡勾从开口的第二侧侧壁向中间伸出，拱箔包括第一钩挂部，第一钩挂部钩挂在第一卡勾上，顶箔包括第二钩挂部，第二钩挂部钩挂在第二卡勾上。

优选地，第一调节件为螺钉，螺钉的一端螺接在安装槽的侧壁上，螺钉的另一端抵接在拱箔上；或，第一调节件为螺钉，螺钉的一端转动连接在安装槽的侧壁上，螺钉的第二端与拱箔的第一钩挂部螺接。

优选地，第二调节件为螺钉，螺钉的一端螺接在安装槽的侧壁上，螺钉的另一端抵接在拱箔上；或，第二调节件为螺钉，螺钉的一端转动连接在安装槽的侧壁上，螺钉的第二端与拱箔的第二钩挂部螺接。

优选地，第一调节件和第二调节件为固定销，第一调节件和第二调节件包括多个不同厚度的固定销，第一调节件和第二调节件的厚度之和不变，第一调节件可拆卸地安装在第一钩挂部和安装槽的侧壁之间，第二调节件可拆卸地安装在第二钩挂部和安装槽的侧壁之间。

根据本申请的另一方面，提供了一种机械设备，包括轴承，该轴承为上述的气体动压轴承。

优选地，机械设备为压缩机、风机、泵或机床。

根据本申请的另一方面，提供了一种上述的气体动压轴承的制作方法，包括：

确定气体动压轴承的目标支撑刚度和阻尼：

根据所需达到的支撑刚度和阻尼确定拱箔的第一拱形段和第二拱形段的数量和排布方式；

按照确定的拱箔的第一拱形段和第二拱形段的数量和排布方式加工拱箔；

加工顶箔和轴承座；

对轴承座、拱箔和顶箔进行组装。

优选地，加工顶箔和轴承座的步骤包括：

在轴承座的内周面加工弧形凹槽；

对轴承座、拱箔和顶箔进行组装的步骤包括：

将拱箔安装在轴承座的内周侧，并使第二拱形段能够落入相应的弧形凹槽内。

优选地，对轴承座、拱箔和顶箔进行组装的步骤包括：

在轴承座上安装调节结构；

进行调节结构和拱箔、顶箔的装配；

通过调节结构调节拱箔相对于轴承座的周向位置，以使第二拱形段落入弧形凹槽内或者从弧形凹槽内脱出。

优选地，按照确定的拱箔的第一拱形段和第二拱形段的数量和排布方式加工拱箔的步骤包括：

对拱箔进行模具挤压成形，并对拱箔进行热处理固化；

在拱箔的固定端加工第一钩挂部；

加工顶箔和轴承座的步骤包括：

在顶箔的固定端加工第二钩挂部；

在轴承座上加工安装槽，并在安装槽的开口处形成相向延伸的第一卡勾和第二卡勾。

优选地，对轴承座、拱箔和顶箔进行组装的步骤还包括：

将拱箔通过第一钩挂部钩挂在第一卡勾上；

将顶箔通过第二钩挂部钩挂在第二卡勾上；

将调节结构的第一调节件设置在拱箔和安装槽之间；

将调节结构的第二调节件设置在顶箔和安装槽之间；

调节第一调节件和第二调节件，以调节拱箔相对于轴承座的周向位置。

优选地，第一调节件包括多个不同厚度的固定销；

第二调节件包括多个不同厚度的固定销；

第一调节件和第二调节件的厚度之和不变；

通过更换第一调节件和第二调节件来调节拱箔相对于轴承座的周向位置。

本申请提供的气体动压轴承，包括轴承座、拱箔和顶箔，拱箔位于轴承座和顶箔之间，拱箔包括连接段和拱形段，连接段和拱形段沿拱箔的周向依次设置，连接段连接在拱形段的根部之间，拱形段包括第一拱形段和第二拱形段，第一拱形段朝向顶箔的外周壁凸出，第二拱形段朝向轴承座的内周壁凸出。该气体动压轴承在设计阶段，利用同样材质和同样规格的拱箔，可以设计出多种具有不同的支撑刚度和阻尼的轴承，通过调节第一拱形段和第二拱形段的数量和排布方式，能够选取合适的拱箔形式，在一定程度上改变转子运行时的临界转速，使运行转速避开转子的临界转速，避免转子发生剧烈振动；可以通过调整增加转子的阻尼，减小转子在过临界转速时的振幅，从而在不改变拱箔材料和用量的情况下实现对轴承的多种支撑刚度和阻尼的设计，灵活度高，设计难度小，可以设计出性能更佳的轴承。

附图说明

图1为现有技术中的气体动压轴承的结构示意图；

图2为本申请实施例的气体动压轴承的结构示意图；

图3为本申请实施例的气体动压轴承的拱箔与轴承座配合位置处的局部放大图；

图4为本申请实施例的气体动压轴承的安装位置处的放大结构图；

图5为本申请实施例的气体动压轴承的第二拱形段位于凹槽内的结构图；

图6为本申请实施例的气体动压轴承的第二拱形段位于凹槽外的结构图。

附图标记表示为：

1、轴承座；2、拱箔；3、顶箔；4、连接段；5、第一拱形段；6、第二拱形段；7、第一拱形区；8、第二拱形区；9、凹槽；10、凸出部；11、安装槽；12、第一调节件；13、第二调节件；14、第一卡勾；15、第二卡勾；16、第一钩挂部；17、第二钩挂部。

具体实施方式

结合参见图2至图6所示，根据本申请的实施例，气体动压轴承包括轴承座1、拱箔2和顶箔3，拱箔2位于轴承座1和顶箔3之间，拱箔2包括连接段4和拱形段，连接段4和拱形段沿拱箔2的周向依次设置，连接段4连接在拱形段的根部之间，拱形段包括第一拱形段5和第二拱形段6，第一拱形段5朝向顶箔3的外周壁凸出，第二拱形段6朝向轴承座1的内周壁凸出。

该气体动压轴承在设计阶段，利用同样材质和同样规格的拱箔，可以设计出多种具有不同的支撑刚度和阻尼的轴承，通过调节第一拱形段5和第二拱形段6的数量和排布方式，能够选取合适的拱箔形式，在一定程度上改变转子运行时的临界转速，使运行转速避开转子的临界转速，避免转子发生剧烈振动；可以通过调整增加转子的阻尼，减小转子在过临界转速时的振幅，从而在不改变拱箔材料和用量的情况下实现对轴承的多种支撑刚度和阻尼的设计，灵活度高，设计难度小，可以用较低成本设计出性能更佳适用性更广的轴承。

优选地，多个连续设置的第一拱形段5形成第一拱形区7，多个连续设置的第二拱形段6形成第二拱形区8，第一拱形区7和第二拱形区8沿拱箔2的周向交替设置，从而能够形成周向交替的多个拱形区，通过改变每个拱形区内的拱形段数量以及拱形区的数量，能够形成更多不同支撑刚度和阻尼的轴承，在不增加成本和设计难度的基础上，设计出更多能够更好地满足需求的轴承，更加易于实现。

由于拱形区排布方式的多样化，以及拱形区数量分布的多样化，因此可以通过简单调整设计结构，就能够实现对轴承性能的改变，满足不同转子运行转速的设计需要，更加有效地减小转子在过临界转速时的振幅，提高转子转动时的稳定性。

优选地，位于第一拱形区7内的连接段4和第一拱形段5沿拱箔2的周向交替设置。在本实施例中，第一拱形区7内包括多个第一拱形段5和多个连接段4，第一拱形段5和连接段4交替设置，方便地实现了拱箔2与轴承座1以及拱箔2与顶箔3之间的配合，实现结构简单，轴承结构稳定可靠，受力分配更加均匀。

优选地，位于第二拱形区8内的连接段4和第二拱形段6沿拱箔2的周向交替设置。

在本实施例中，相邻的第一拱形段5之间的连接段4位于拱箔2的外周侧，相邻的第二拱形段6之间的连接段4位于拱箔2的内周侧，位于外周侧的连接段4与轴承座1的内周壁相贴合，位于内周侧的连接段4与顶箔3的外周壁相贴合。

由于连接段4位于其所连接的拱形段的根部，且与轴承座1或者顶箔3之间相贴合，因此能够与轴承座1或者顶箔3之间形成更加良好的接触配合，可以在拱形段的根部形成良好而稳定的支撑结构，保证各个拱形段与其所配合的轴承座1或者顶箔3之间的受力结构的均匀性和稳定性，从而提高轴承整体受力结构的稳定性和均衡性，提高轴承的承载性能。

连接段4为弧面段，位于外周侧的连接段4的弧面与轴承座1的内周壁壁面结构相适配，位于内周侧的连接段4的弧面与顶箔3的外周壁壁面结构相适配。在本实施例中，当连接段4为弧面段时，连接段4的弧面与该连接段4所配合的面相贴合，从而能够保证连接段4始终与其所配合的结构有效贴合，在受力时的形变较小，结构比较稳定，从而提高轴承结构的稳定性。该连接段4的弧面与拱形段的弧面不同，连接段4的弧面直径与其所配合的面的直径相同，例如，当连接段4与轴承座1相配合时，连接段4的配合弧面与轴承座1的内周壁壁面的直径相同，当连接段4与顶箔3相配合时，连接段4的配合弧面与顶箔3的外周壁壁面的直径相同。

连接段4为平面段。一般而言，拱箔2由弹性材料制成，因此，当连接段4受压时，其平面段在受压情况下会发生形变，从而变形为与其所配合的弧面相贴合的弧面，使得连接段4与轴承座1或者顶箔3的配合面之间能够稳定贴合，保证配合结构的稳定性和可靠性。

相邻的第一拱形段5和第二拱形段6之间设置有两个相连接的连接段4，其中一个连接段4与第一拱形段5的根部连接，且与轴承座1的内周壁贴合，另一个连接段4与第二拱形段6的根部连接，且与顶箔3的外周壁贴合。在不同拱形段的相接位置，采用两个连接段4相连接，不仅能够保证连接段4始终与拱形段的根部连接，保证受力结构的稳定性和可靠性，而且可以使得不同的连接段4与其相连的拱形段之间的结构能够适配，可以形成更加良好的过渡结构和受力结构，不会影响拱箔2的整体性能，两个连接段4之间可以采用弧形段连接的方式，提高两个弧形段之间的受力结构的稳定性，同时使得两个相连的连接端4仍然可以与各自所配合的弧面之间具有良好的贴合关系，保证拱箔2整体受力结构的均匀性，使得不同拱形段在过渡连接处具有良好的结构性能。

轴承座1的内周壁包括有对应于第二拱形段6设置的凹槽9，气体动压轴承还包括用于调节拱箔2相对于轴承座1的周向位置的调节结构，调节结构调节拱箔2的周向位置，以使第二拱形段6滑入凹槽9或者从凹槽9滑出。由于在轴承座1上增设了能够与第二拱形段6相配合的凹槽9，因此可以通过调节拱箔2的周向位置，使得拱箔2的第二拱形段6能够滑出或者滑入凹槽9，从而在进行周向位置调整时，能使拱箔2的拱形向外的部分与轴承座1上的弧形凹槽9错开，从而使拱箔2和顶箔3向轴承内顶起，实现轴承的预紧，提高轴承的承载力。

优选地，调节结构、拱箔2和顶箔3均可拆卸地设置在轴承座1上，从而在使用过程中，当其中任何一个部件发生损坏时，均可以单独更换该部件，而不用更换整个轴承，无需将整个轴承报废，能够有效节省维护成本。

优选地，凹槽9的结构与第二拱形段6的凸起结构相适配，能够保证凹槽9与第二拱形段6的凸起结构的贴合度，提高第二拱形段6位于凹槽9内时的结构稳定性，提高轴承承载力。

优选地，在凹槽9的两侧侧壁与轴承座1的内壁面交接的位置设置有过渡圆弧，从而避免在凹槽9的两侧侧壁处与轴承座1的内壁面之间形成尖棱，导致第二拱形段6从凹槽9内滑出或者滑入到凹槽9内时划伤第二拱形段6，对第二拱形段6形成有效的保护。

在本实施例中，轴承座1的内周壁壁面为柱面，第二拱形段6的高度高于第一拱形段5的高度，第二拱形段6位于凹槽9内时，第二拱形段6的顶部与凹槽9的底部相接触。由于凹槽9的存在，导致第二拱形段6位于凹槽9内时，凹槽9的底部与顶箔3的外周壁之间的距离大于轴承座1的内壁面与顶箔3的外周壁之间的距离，如果第二拱形段6的高度与第一拱形段5相同，就会导致第二拱形段6的顶部无法与凹槽9的内壁面充分接触，进而造成第二拱形段6从凹槽9内滑出或者滑入凹槽9内时，会形成较大的受力波动，影响轴承工作的稳定性。因此，加大第二拱形段6的高度，使得第二拱形段6在滑入到凹槽9内时，能够与凹槽9的底面充分接触，从而能够更加有效地保证第二拱形段6从凹槽9内滑入或者滑出时，起到有效的预紧作用，有效提高轴承的承载力，同时也能够有效提高轴承工作的稳定性。

优选地，轴承座1的内周壁对应第二拱形段6的区域设置有凸出部10，凸出部10向着第二拱形段6凸出，凹槽9位于凸出部10上。

通过增加凸出部10，可以改变设置凹槽9的区域的轴承座1的厚度，从而能够在不加大第二拱形段6的高度的基础上，使得第二拱形段6能够充分与凹槽9的弧面接触，提高轴承受力的稳定性。

优选地，凹槽9的最低点位于轴承座1的内周壁所在的壁面上，从而使得第二拱形段6的高度可以与第一拱形段5的高度一致，进一步降低拱箔2的设计难度。

拱箔2和顶箔3包括固定端和自由端，轴承座1上设置有安装槽11，拱箔2和顶箔3的固定端均设置在安装槽11内，调节结构设置在轴承座1上，并与拱箔2和顶箔3相配合，调节拱箔2和顶箔3在轴承座1上的周向位置。

通过在轴承座1上设置安装槽11，能够方便实现调节结构、拱箔2以及顶箔3在轴承座1上的安装，同时也更加方便实现调节结构、拱箔2与顶箔3之间的配合，实现三者之间的联动控制，方便对拱箔2和顶箔3的周向位置的调节。

调节结构包括第一调节件12和第二调节件13，第一调节件12和第二调节件13设置在安装槽11内，拱箔2和顶箔3的固定端设置在第一调节件12和第二调节件13之间，第一调节件12用于将拱箔2和顶箔3向第二调节件13所在侧调节，第二调节件13用于将拱箔2和顶箔3向第一调节件12所在侧调节。

第一调节件12和第二调节件13分别从拱箔2和顶箔3的两侧对拱箔2和顶箔3的周向位置进行调节，可以方便实现拱箔2和顶箔3的周向位置的同步调节，调节结构简单，易于实现。

第一调节件12和第二调节件13可以为多种结构形式，第一调节件12与拱箔2之间可以为卡接、螺接或者抵接等，第二调节件13与顶箔3之间可以为卡接、螺接或者抵接等，只要能够通过第一调节件12和第二调节件13方便地实现对拱箔2和顶箔3的周向位置的调节即可。

优选地，安装槽11在开口处形成相对设置的第一卡勾14和第二卡勾15，第一卡勾14从开口的第一侧侧壁向中间伸出，第二卡勾15从开口的第二侧侧壁向中间伸出，拱箔2包括第一钩挂部16，第一钩挂部16钩挂在第一卡勾14上，顶箔3包括第二钩挂部17，第二钩挂部17钩挂在第二卡勾15上。

其中第一钩挂部16通过第一连接部与拱形段连接，第二钩挂部17通过第二连接部与顶箔3的位于拱箔2内周侧的部分连接，第一连接部和第二连接部的宽度之和小于开口的宽度，第一连接部和第二连接部的宽度之和与开口宽度之间的差值为拱箔2和顶箔3沿周向可以调节的距离，第一钩挂部16和第二钩挂部17的宽度之和大于开口宽度。第一钩挂部16的宽度与第二连接部的宽度之和大于开口的宽度，使得第一钩挂部16和第二钩挂部17运动到远离第一卡勾14的极限位置时，第一钩挂部16仍然能够钩挂在第一卡勾14上，不会从开口处脱出。同理，第二钩挂部17的宽度与第一连接部的宽度之和大于开口的宽度，使得第一钩挂部16和第二钩挂部17运动到远离第二卡勾15的极限位置时，第二钩挂部17仍然能够钩挂在第二卡勾15上，不会从开口处脱出。通过上述的结构，能够有效地防止第一钩挂部16和第二钩挂部17从开口脱出，提高拱箔2和顶箔3的周向位置调节结构的稳定性和可靠性。

在其中一个图中未示出的实施例中，第一调节件12为螺钉，螺钉的一端螺接在安装槽11的侧壁上，螺钉的另一端抵接在拱箔2上。在本实施例中，螺钉与拱箔2之间抵接，且与安装槽11的侧壁之间螺接，因此在螺钉转动时，会将转动转换为螺钉沿轴向的直线运动，从而推动拱箔2向着靠近第二调节件13的方向运动，实现对拱箔2的周向位置的调节。

同样地，第二调节件13为螺钉，螺钉的一端螺接在安装槽11的侧壁上，螺钉的另一端抵接在拱箔2上。通过调节第二调节件13的转动方向，也可以使得顶箔3对拱箔2形成挤压，使得拱箔2和顶箔3均向着远离第二调节件13的方向运动。

通过合理地调节第一调节件12和第二调节件13的位置，能够保证保证第一调节件12和第二调节件13始终压紧拱箔2和顶箔3的位置，同时也能够方便地对拱箔2和顶箔3的周向位置进行调节。

在另一个未示出的实施例中，第一调节件12为螺钉，螺钉的一端转动连接在安装槽11的侧壁上，螺钉的第二端与拱箔2的第一钩挂部16螺接。第二调节件13为螺钉，螺钉的一端转动连接在安装槽11的侧壁上，螺钉的第二端与拱箔2的第二钩挂部17螺接。

在本实施例中，第一调节件12和第二调节件13转动设置在安装槽11的侧壁上，但不相对于安装槽11的侧壁发生轴向运动，由于第一调节件12与第一钩挂部16螺接，第二调节件13与第二钩挂部17螺接，因此第一调节件12的转动方向的不同，能够实现对拱箔2的周向位置的不同方向的调节，第二调节件13的转动方向的不同，能够实现对顶箔3的周向位置的不同方向的调节。通过转动第一调节件12和第二调节件13，能够方便地实现对拱箔2和顶箔3的周向位置的调节，使其满足调节要求。

第一调节件12和第二调节件13为固定销，第一调节件12和第二调节件13包括多个不同厚度的固定销，第一调节件12和第二调节件13的厚度之和不变，第一调节件12可拆卸地安装在第一钩挂部16和安装槽11的侧壁之间，第二调节件13可拆卸地安装在第二钩挂部17和安装槽11的侧壁之间。

在本实施例中，第一调节件12和第二调节件13采用固定销，能够对拱箔2和顶箔3的周向位置进行固定，同时通过调节第一调节件12和第二调节件13的厚度，可以实现对拱箔2和顶箔3的周向位置的调节，调节结构简单方便。

相比焊接固定的拱箔2和顶箔3，用调整周向位置的固定销固定，在顶箔3磨损严重或拱箔2出现不可逆变形时，可将固定销拆出，实现拱箔2和顶箔3的更换，方便轴承的维护。

由于单个固定销的厚度可调，而所选取的两个固定销的总厚度不变，因此，通过选择不同厚度的固定销，就能够方便地实现对拱箔2和顶箔3的周向位置的调节。

根据本申请的实施例，机械设备包括轴承，该轴承为上述的气体动压轴承。

机械设备为压缩机、风机、泵或机床。

根据本申请的实施例，上述的气体动压轴承的制作方法包括：确定气体动压轴承的目标支撑刚度和阻尼：根据所需达到的支撑刚度和阻尼确定拱箔2的第一拱形段5和第二拱形段6的数量和排布方式；按照确定的拱箔2的第一拱形段5和第二拱形段6的数量和排布方式加工拱箔2；加工顶箔3和轴承座1；对轴承座1、拱箔2和顶箔3进行组装。

气体动压轴承在设计阶段，利用同样材质和同样规格的拱箔，可以设计出多种具有不同的支撑刚度和阻尼的轴承，通过调节第一拱形段5和第二拱形段6的数量和排布方式，能够选取合适的拱箔形式，在一定程度上改变转子运行时的临界转速，使运行转速避开转子的临界转速，避免转子发生剧烈振动；可以通过调整增加转子的阻尼，减小转子在过临界转速时的振幅，从而在不改变拱箔材料和用量的情况下实现对轴承的多种支撑刚度和阻尼的设计，灵活度高，设计难度小，可以用较低成本设计出性能更佳适用性更广的轴承。

拱箔2和顶箔3的加工方式如下：将箔片按设计好的拱箔2和顶箔3的结构，然后用模具压成型，并将压成型的拱箔2和顶箔3进行热处理使箔片固化，增加箔片的弹性.

加工顶箔3和轴承座1的步骤包括：在轴承座1的内周面加工弧形凹槽9；对轴承座1、拱箔2和顶箔3进行组装的步骤包括：将拱箔2安装在轴承座1的内周侧，并使第二拱形段6能够落入相应的弧形凹槽9内。

对轴承座1、拱箔2和顶箔3进行组装的步骤包括：在轴承座1上安装调节结构；进行调节结构和拱箔2、顶箔3的装配；通过调节结构调节拱箔2相对于轴承座1的周向位置，以使第二拱形段6落入弧形凹槽9内或者从弧形凹槽9内脱出。

按照确定的拱箔2的第一拱形段5和第二拱形段6的数量和排布方式加工拱箔2的步骤包括：对拱箔2进行模具挤压成形，并对拱箔2进行热处理固化；在拱箔2的固定端加工第一钩挂部16；加工顶箔3和轴承座1的步骤包括：在顶箔3的固定端加工第二钩挂部17；在轴承座1上加工安装槽11，并在安装槽11的开口处形成相向延伸的第一卡勾14和第二卡勾15。

在进行安装槽11的加工时，可以采用线切割或者铣床在轴承座1固定拱箔2和顶箔3的位置进行加工，安装槽11的开口宽度大于拱箔2和顶箔3的连接部位置的宽度之和，从使得在没有安装第一调节件12和第二调节件13的情况下，拱箔2可以周向旋转，方便进行拱箔2的周向位置的调节。

对轴承座1、拱箔2和顶箔3进行组装的步骤还包括：将拱箔2通过第一钩挂部16钩挂在第一卡勾14上；将顶箔3通过第二钩挂部17钩挂在第二卡勾15上；将调节结构的第一调节件12设置在拱箔2和安装槽11之间；将调节结构的第二调节件13设置在顶箔3和安装槽11之间；调节第一调节件12和第二调节件13，以调节拱箔2相对于轴承座1的周向位置。

第一调节件12包括多个不同厚度的固定销；第二调节件13包括多个不同厚度的固定销；第一调节件12和第二调节件13的厚度之和不变；通过更换第一调节件12和第二调节件13来调节拱箔2相对于轴承座1的周向位置。

根据安装在轴承座1上的拱箔2和顶箔3加工多个不同厚度的固定销，且固定销配对使用，成对的固定销的厚度之和相同，通过控制固定销的厚度来改变拱箔2相对轴承座1的周向相对位置，使拱箔2上的第二拱形段6与轴承座上相应的弧形凹槽9错开一定的角度，使拱箔2向轴承内抬高，起到预紧的作用，且固定销上具有倒角，便于装配。在轴承批量生产时可加工出一定厚度梯度的固定销，供轴承装配时选型，便于节省加工时间和加工成本(预紧是为了使顶箔和拱箔更贴近转子或者压紧转子，这样转子在运行时拱箔和顶箔会在气膜的作用下向外扩张较小，气膜厚度就小，轴承的承载力变大)。将固定销敲入安装槽11后，就完成了轴承的装配。

如果在轴承长时间的运行和频繁过程中，发生了轴承的磨损中，轴承需要维护时，只需将固定销敲出，即可更换顶箔3或者拱箔2，无需将整个轴承报废，节省维护成本。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。以上仅是本申请的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本申请的保护范围。

Claims (26)

1.一种气体动压轴承，其特征在于，包括轴承座(1)、拱箔(2)和顶箔(3)，所述拱箔(2)位于所述轴承座(1)和所述顶箔(3)之间，所述拱箔(2)可拆卸的设置在所述轴承座(1)上；所述拱箔(2)包括连接段(4)和拱形段，所述连接段(4)和所述拱形段沿所述拱箔(2)的周向依次设置，所述连接段(4)连接在所述拱形段的根部之间，所述拱形段包括第一拱形段(5)和第二拱形段(6)，所述第一拱形段(5)朝向所述顶箔(3)的外周壁凸出，所述第二拱形段(6)朝向所述轴承座(1)的内周壁凸出；

所述轴承座(1)的内周壁包括有对应于所述第二拱形段(6)设置的凹槽(9)，所述气体动压轴承还包括用于调节所述拱箔(2)相对于所述轴承座(1)的周向位置的调节结构，所述调节结构调节所述拱箔(2)的周向位置，以使所述第二拱形段(6)滑入所述凹槽(9)或者从所述凹槽(9)滑出。

2.根据权利要求1所述的气体动压轴承，其特征在于，多个连续设置的所述第一拱形段(5)形成第一拱形区(7)，多个连续设置的所述第二拱形段(6)形成第二拱形区(8)，所述第一拱形区(7)和所述第二拱形区(8)沿所述拱箔(2)的周向交替设置。

3.根据权利要求2所述的气体动压轴承，其特征在于，位于所述第一拱形区(7)内的所述连接段(4)和所述第一拱形段(5)沿所述拱箔(2)的周向交替设置；和/或，位于所述第二拱形区(8)内的所述连接段(4)和所述第二拱形段(6)沿所述拱箔(2)的周向交替设置。

4.根据权利要求2所述的气体动压轴承，其特征在于，相邻的所述第一拱形段(5)之间的所述连接段(4)位于所述拱箔(2)的外周侧，相邻的所述第二拱形段(6)之间的所述连接段(4)位于所述拱箔(2)的内周侧，位于外周侧的所述连接段(4)与所述轴承座(1)的内周壁相贴合，位于内周侧的所述连接段(4)与所述顶箔(3)的外周壁相贴合。

5.根据权利要求4所述的气体动压轴承，其特征在于，所述连接段(4)为弧面段，位于外周侧的所述连接段(4)的弧面与所述轴承座(1)的内周壁壁面结构相适配，位于内周侧的所述连接段(4)的弧面与所述顶箔(3)的外周壁壁面结构相适配；和/或，所述连接段(4)为平面段。

6.根据权利要求2所述的气体动压轴承，其特征在于，相邻的所述第一拱形段(5)和所述第二拱形段(6)之间设置有两个相连接的连接段(4)，其中一个连接段(4)与所述第一拱形段(5)的根部连接，且与所述轴承座(1)的内周壁贴合，另一个连接段(4)与所述第二拱形段(6)的根部连接，且与所述顶箔(3)的外周壁贴合。

7.根据权利要求1所述的气体动压轴承，其特征在于，所述凹槽(9)的结构与所述第二拱形段(6)的凸起结构相适配。

8.根据权利要求1所述的气体动压轴承，其特征在于，所述轴承座(1)的内周壁壁面为柱面，所述第二拱形段(6)的高度高于所述第一拱形段(5)的高度，所述第二拱形段(6)位于所述凹槽(9)内时，所述第二拱形段(6)的顶部与所述凹槽(9)的底部相接触。

9.根据权利要求1所述的气体动压轴承，其特征在于，所述轴承座(1)的内周壁对应所述第二拱形段(6)的区域设置有凸出部(10)，所述凸出部(10)向着所述第二拱形段(6)凸出，所述凹槽(9)位于所述凸出部(10)上。

10.根据权利要求9所述的气体动压轴承，其特征在于，所述凹槽(9)的最低点位于所述轴承座(1)的内周壁所在的壁面上。

11.根据权利要求1所述的气体动压轴承，其特征在于，所述拱箔(2)和所述顶箔(3)包括固定端和自由端，所述轴承座(1)上设置有安装槽(11)，所述拱箔(2)和所述顶箔(3)的固定端均设置在所述安装槽(11)内，所述调节结构设置在所述轴承座(1)上，并与所述拱箔(2)和所述顶箔(3)相配合，调节所述拱箔(2)和所述顶箔(3)在所述轴承座(1)上的周向位置。

12.根据权利要求11所述的气体动压轴承，其特征在于，所述调节结构包括第一调节件(12)和第二调节件(13)，所述第一调节件(12)和所述第二调节件(13)设置在所述安装槽(11)内，所述拱箔(2)和所述顶箔(3)的固定端设置在所述第一调节件(12)和所述第二调节件(13)之间，所述第一调节件(12)用于将所述拱箔(2)和所述顶箔(3)向所述第二调节件(13)所在侧调节，所述第二调节件(13)用于将所述拱箔(2)和所述顶箔(3)向所述第一调节件(12)所在侧调节。

13.根据权利要求12所述的气体动压轴承，其特征在于，所述安装槽(11)在开口处形成相对设置的第一卡勾(14)和第二卡勾(15)，所述第一卡勾(14)从所述开口的第一侧侧壁向中间伸出，所述第二卡勾(15)从所述开口的第二侧侧壁向中间伸出，所述拱箔(2)包括第一钩挂部(16)，所述第一钩挂部(16)钩挂在所述第一卡勾(14)上，所述顶箔(3)包括第二钩挂部(17)，所述第二钩挂部(17)钩挂在所述第二卡勾(15)上。

14.根据权利要求13所述的气体动压轴承，其特征在于，所述第一调节件(12)为螺钉，所述螺钉的一端螺接在所述安装槽(11)的侧壁上，所述螺钉的另一端抵接在所述拱箔(2)上；或，所述第一调节件(12)为螺钉，所述螺钉的一端转动连接在所述安装槽(11)的侧壁上，所述螺钉的第二端与所述拱箔(2)的第一钩挂部(16)螺接。

15.根据权利要求13所述的气体动压轴承，其特征在于，所述第二调节件(13)为螺钉，所述螺钉的一端螺接在所述安装槽(11)的侧壁上，所述螺钉的另一端抵接在所述拱箔(2)上；或，所述第二调节件(13)为螺钉，所述螺钉的一端转动连接在所述安装槽(11)的侧壁上，所述螺钉的第二端与所述拱箔(2)的第二钩挂部(17)螺接。

16.根据权利要求13所述的气体动压轴承，其特征在于，所述第一调节件(12)和所述第二调节件(13)为固定销，所述第一调节件(12)和所述第二调节件(13)包括多个不同厚度的固定销，所述第一调节件(12)和所述第二调节件(13)的厚度之和不变，所述第一调节件(12)可拆卸地安装在所述第一钩挂部(16)和所述安装槽(11)的侧壁之间，所述第二调节件(13)可拆卸地安装在所述第二钩挂部(17)和所述安装槽(11)的侧壁之间。

17.一种压缩机，包括轴承，其特征在于，所述轴承为权利要求1至16中任一项所述的气体动压轴承。

18.一种风机，包括轴承，其特征在于，所述轴承为权利要求1至16中任一项所述的气体动压轴承。

19.一种泵，包括轴承，其特征在于，所述轴承为权利要求1至16中任一项所述的气体动压轴承。

20.一种机床，包括轴承，其特征在于，所述轴承为权利要求1至16中任一项所述的气体动压轴承。

21.一种如权利要求1至16中任一项所述的气体动压轴承的制作方法，其特征在于，包括：

确定气体动压轴承的目标支撑刚度和阻尼：

根据所需达到的支撑刚度和阻尼确定拱箔(2)的第一拱形段(5)和第二拱形段(6)的数量和排布方式；

按照确定的拱箔(2)的第一拱形段(5)和第二拱形段(6)的数量和排布方式加工拱箔(2)；

加工顶箔(3)和轴承座(1)；

对轴承座(1)、拱箔(2)和顶箔(3)进行组装。

22.根据权利要求21所述的气体动压轴承的制作方法，其特征在于，

所述加工顶箔(3)和轴承座(1)的步骤包括：

在轴承座(1)的内周面加工弧形凹槽(9)；

所述对轴承座(1)、拱箔(2)和顶箔(3)进行组装的步骤包括：

将拱箔(2)安装在轴承座(1)的内周侧，并使第二拱形段(6)能够落入相应的弧形凹槽(9)内。

23.根据权利要求22所述的气体动压轴承的制作方法，其特征在于，所述对轴承座(1)、拱箔(2)和顶箔(3)进行组装的步骤包括：

在轴承座(1)上安装调节结构；

进行调节结构和拱箔(2)、顶箔(3)的装配；

通过调节结构调节拱箔(2)相对于轴承座(1)的周向位置，以使第二拱形段(6)落入弧形凹槽(9)内或者从弧形凹槽(9)内脱出。

24.根据权利要求23所述的气体动压轴承的制作方法，其特征在于，

所述按照确定的拱箔(2)的第一拱形段(5)和第二拱形段(6)的数量和排布方式加工拱箔(2)的步骤包括：

对拱箔(2)进行模具挤压成形，并对拱箔(2)进行热处理固化；

在拱箔(2)的固定端加工第一钩挂部(16)；

所述加工顶箔(3)和轴承座(1)的步骤包括：

在顶箔(3)的固定端加工第二钩挂部(17)；

在轴承座(1)上加工安装槽(11)，并在安装槽(11)的开口处形成相向延伸的第一卡勾(14)和第二卡勾(15)。

25.根据权利要求24所述的气体动压轴承的制作方法，其特征在于，所述对轴承座(1)、拱箔(2)和顶箔(3)进行组装的步骤还包括：

将拱箔(2)通过第一钩挂部(16)钩挂在第一卡勾(14)上；

将顶箔(3)通过第二钩挂部(17)钩挂在第二卡勾(15)上；

将调节结构的第一调节件(12)设置在拱箔(2)和安装槽(11)之间；

将调节结构的第二调节件(13)设置在顶箔(3)和安装槽(11)之间；

调节第一调节件(12)和第二调节件(13)，以调节拱箔(2)相对于轴承座(1)的周向位置。

26.根据权利要求25所述的气体动压轴承的制作方法，其特征在于，

第一调节件(12)包括多个不同厚度的固定销；

第二调节件(13)包括多个不同厚度的固定销；

第一调节件(12)和第二调节件(13)的厚度之和不变；

通过更换第一调节件(12)和第二调节件(13)来调节拱箔(2)相对于轴承座(1)的周向位置。