CN111561438A - 一种空气压缩机、电机及气体动压推力轴承 - Google Patents

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CN111561438A CN202010348854.4A CN202010348854A CN111561438A CN 111561438 A CN111561438 A CN 111561438A CN 202010348854 A CN202010348854 A CN 202010348854A CN 111561438 A CN111561438 A CN 111561438A
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魏建新
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Abstract

本发明公开了一种空气压缩机、电机及气体动压推力轴承，其中气体动压推力轴承包括轴承座、底箔片、分瓣式波纹箔片和分瓣式顶箔片。底箔片上设置有铆钉，分瓣式波纹箔片和分瓣式顶箔片上开设有与铆钉配合的铆钉孔，分瓣式波纹箔片和分瓣式顶箔片依次穿过底箔片的铆钉实现三者的铆接连接，该种连接方式相对于现有技术中藕接连接的方式，铆钉与铆钉孔的加工难度相对较低，从而在一定程度上降低了气体动压推力轴承的加工难度。

Description

一种空气压缩机、电机及气体动压推力轴承
技术领域
本发明涉及空气压缩机技术领域，特别涉及一种空气压缩机、电机及气体动压推力轴承。
背景技术
气体轴承是一种用气体作润滑剂的滑动轴承。
箔片式气体动压推力轴承是气体轴承的一种，包括顶箔片、波纹箔片、底箔片和轴承座，轴承座为圆柱环形轴承座，顶箔片和波纹箔片一般为分瓣式结构，底箔片为整片结构，底箔片上开设有与转子配合的安装孔。具体的，底箔片的外周与轴承座的内壁连接，底箔片、波纹箔片和顶箔片由下而上依次层叠设置。波纹箔片为弹性箔片，在轴承的运行过程中，波纹箔片可以在气动力的作用下发生微变形，增强了轴承的自适应性。
现有技术中，底箔片上设置有凸出底箔片表面的藕接结构，波纹箔片和顶箔片上设置有与藕接结构配合的通孔，底箔片、波纹箔片和顶箔片通过藕接结构和通孔配合实现底箔片与波纹箔片和顶箔片的藕接连接。
由于藕接结构的设置工艺复杂，在一定程度上增大了气体动压推力轴承的加工难度。
因此，如何降低气体动压推力轴承的加工难度，成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了气体动压推力轴承，以降低气体动压推力轴承的加工难度。本发明还提供了一种空气压缩机及电机。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种气体动压推力轴承，包括：
轴承座；
底箔片，所述底箔片为圆形底箔片，所述底箔片安装在所述轴承座的内壁，所述底箔片上设置有多组铆钉组，每组所述铆钉组包括多个铆钉，多个所述铆钉沿所述底箔片的径向设置；
分瓣式波纹箔片，为扇形波纹箔片，所述分瓣式波纹箔片安装在所述底箔片上，所述分瓣式波纹箔片的一端为第一自由端，所述分瓣式波纹箔片的另一端设置有第一固定端，所述第一固定端上设置有第一固定板，所述第一固定板上开设有与所述铆钉配合的第一铆钉孔；
分瓣式顶箔片，为扇形顶箔片，所述分瓣式顶箔片安装在所述分瓣式波纹箔片上，所述分瓣式顶箔片的一端为第二自由端，所述分瓣式顶箔片的另一端设置有第二固定端，所述第二固定端上设置有第二固定板，所述第二固定板通过斜板与分瓣式顶箔片连接，所述斜板的一端能够压紧在与所述分瓣式波纹箔片与所述第一固定板连接的波纹的顶端，所述斜板的另一端与所述第二固定板连接，所述第二固定板上开设有与所述铆钉配合的第二铆钉孔。
优选的，在上述气体动压推力轴承中，所述分瓣式波纹箔片与所述第一固定板一体成型；
所述分瓣式顶箔片、所述斜板和所述第二固定板一体成型。
优选的，在上述气体动压推力轴承中，所述分瓣式顶箔片为铜合金箔片，所述斜板和所述第二固定板为铜合金板，所述分瓣式顶箔片、所述斜板和所述第二固定板的上表面设置有氟树脂层。
优选的，在上述气体动压推力轴承中，所述分瓣式波纹箔片上设置有弧形吸能槽，所述弧形吸能槽与所述分瓣式波纹箔片的外圆弧平行，所述弧形吸能槽的个数至少为两个。
优选的，在上述气体动压推力轴承中，所述分瓣式波纹箔片和所述分瓣式顶箔片的个数为3-10个。
优选的，在上述气体动压推力轴承中，所述底箔片的圆周上设置有定位槽，所述定位槽的个数为多个且沿所述底箔片的圆周均匀分布；
所述轴承座上开设有与所述定位槽位置对应的定位凸台。
优选的，在上述气体动压推力轴承中，还包括过渡薄片，用于调整所述顶箔层的刚度，所述过渡箔片位于所述分瓣式顶箔片与所述分瓣式波纹箔片之间，所述过渡箔片为波纹状箔片或者所述过渡箔片为平箔片。
优选的，在上述气体动压推力轴承中，所述底箔片与所述铆钉一体成型。
一种电机，包括气体动压推力轴承，所述气体动压推力轴承为上述任意一个方案中记载的气体动压推力轴承。
一种空气压缩机，包括电机，所述电机为上述方案中记载的气体动压推力轴承。
从上述技术方案可以看出，本发明提供的气体动压推力轴承，包括轴承座、底箔片、分瓣式波纹箔片和分瓣式顶箔片。底箔片上设置有铆钉，分瓣式波纹箔片和分瓣式顶箔片上开设有与铆钉配合的铆钉孔，分瓣式波纹箔片和分瓣式顶箔片依次穿过底箔片的铆钉实现三者的铆接连接，该种连接方式相对于现有技术中藕接连接的方式，铆钉与铆钉孔的加工难度相对较低，从而在一定程度上降低了气体动压推力轴承的加工难度。
本方案还公开了一种电机，包括气体动压推力轴承，气体动压推力轴承为上述任意一个方案记载的气体动压推力轴承。由于气体动压推力轴承具有上述技术效果，具有该气体动压推力轴承的电机也具有同样的技术效果，在此不再赘述。
本方案还公开了一种空气压缩机，包括电机，电机为上述方案记载的电机。由于电机具有上述技术效果，具有该电机的空气压缩机的也具有同样的技术效果，在此不再赘述。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的气体动压推力轴承的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的分瓣式顶箔片的结构示意图；
图3为本发明实施例提供的分瓣式波纹箔片的结构示意图；
图4为本发明实施例提供的底箔片的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的分瓣式顶箔片、分瓣式波纹箔片和底箔片相互铆接的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的轴承座的结构示意图。
1、轴承座，2、底箔片，21、铆钉，22、定位槽，3、分瓣式波纹箔片，31、弧形吸能槽，4、分瓣式顶箔片，5、第一固定板，6、第二固定板，7、斜板，8、定位凸台。
具体实施方式
本发明公开了一种气体动压推力轴承，以降低气体动压推力轴承的加工难度。本发明还公开了一种空气压缩机及电机。
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-图6，本发明公开了一种气体动压推力轴承，包括轴承座1、底箔片2、分瓣式波纹箔片3和分瓣式顶箔片4。
轴承座1为圆柱环形轴承座。
底箔片2为圆形底箔片，底箔片2安装在轴承座1的内壁，且垂直于轴承座1的轴线。底箔片2上开设有与转子配合的安装孔。
如图1和4所示，底箔片2上设置有多组铆钉组，每组铆钉组包括多个铆钉21，多个铆钉21沿底箔片2的径向设置。
分瓣式波纹箔片3为扇形波纹箔片，分瓣式波纹箔片3的个数为多个。分瓣式波纹箔片3位于底箔片2的上端面，多个分瓣式波纹箔片3绕底箔片2的轴线均匀排布。
如图1和3所示，分瓣式波纹箔片3的一端为第一自由端，分瓣式波纹箔片3的另一端为第一固定端。此处需要说明的是，分瓣式波纹箔片3的一端和另一端指的是分瓣式波纹箔片3的两条半径所在的位置。
第一固定端上设置有第一固定板5，实现分瓣式波纹箔片3在底箔片2上的固定。第一固定板5上开设有与铆钉21配合的第一铆钉孔，第一铆钉孔能够与底箔片2上的一组铆钉组配合。
分瓣式波纹箔片3在气动力的作用下发生形变，分瓣式波纹箔片3的第一自由端可以沿着底箔片2的周向自由移动，平衡其因气动力造成的周向变形。
分瓣式顶箔片4为扇形顶箔片，分瓣式顶箔片4的个数为多个，多个分瓣式顶箔片4绕底箔片2的轴线均匀排布。如图1所示，分瓣式顶箔片4位于分瓣式波纹箔片3的上端面
如图1和2所示，分瓣式顶箔片4的一端为第二自由端，分瓣式顶箔片4的另一端为第二固定端。此处需要说明的是，分瓣式顶箔片4的一端和另一端指的是分瓣式顶箔片4的两条半径所在的位置。
如图5所示，第二固定端上设置有第二固定板6，实现分瓣式顶箔片4在底箔片2上的固定。第二固定板6通过斜板7与分瓣式顶箔片4连接，斜板7的一端能够压紧在分瓣式波纹箔片3与第一固定板5连接的波纹的顶端，斜板7的另一端与第二固定板6连接，第二固定板6上开设有与铆钉21配合的第二铆钉孔，第二铆钉孔能够与底箔片2上的一组铆钉组配合。
分瓣式顶箔片4在气动力的作用下随分瓣式波纹箔片3发生形变，分瓣式顶箔片4的第二自由端可以沿着底箔片2的周向自由移动，平衡其因气动力造成的周向变形。
本方案中分瓣式波纹箔片3与分瓣式顶箔片4的数量相等，分瓣式波纹箔片3与分瓣式顶箔片4的数量与铆钉组的数量相等。
分瓣式波纹箔片3的第一自由端与相邻的分瓣式波纹箔片3的第一固定端之间设置有间隙，为第一自由端的运动提供空间。
分瓣式顶箔片4的第二自由端与相邻的分瓣式顶箔片4的第二固定端之间设置有间隙，为第二自由端的运动提供空间。
分瓣式波纹箔片3的第一固定板5能够与底箔片2的上端面贴合，且分瓣式波纹箔片3的下表面(分瓣式波纹箔片的下表面为分瓣式波纹箔片3的波纹的波谷所在的平面)也能够与底箔片2的上端面贴合。
由于分瓣式波纹箔片3上设置有波纹，分瓣式波纹箔片3在垂直于底箔片2方向的厚度会相对较大，分瓣式顶箔片4为平箔片，为了实现分瓣式顶箔片4与底箔片2的连接，需要在分瓣式顶箔片4的固定端设置斜板7，第二固定板6与斜板7连接，第二固定板6位于第一固定板5的上端面且与第一固定板5层叠布置，斜板7可以实现第二固定板6与分瓣式顶箔片4之间的高度过渡，保证第二固定板6与第一固定板5有效连接。
本方案公开的气体动压推力轴承包括轴承座1、底箔片2、分瓣式波纹箔片3和分瓣式顶箔片4，底箔片2上设置有铆钉21，分瓣式波纹箔片3和分瓣式顶箔片4上开设有与铆钉21配合的铆钉孔，分瓣式波纹箔片3和分瓣式顶箔片4依次穿过底箔片2的铆钉21实现三者的铆接连接，该种连接方式相对于现有技术中藕接连接的方式，铆钉21与铆钉孔的加工难度相对较低，从而在一定程度上降低了气体动压推力轴承的加工难度。
底箔片2、分瓣式波纹箔片3和分瓣式顶箔片4三者铆接连接，气体动压推力轴承的制造工艺简单，可以在低成本条件下实施大规模应用。
为了提高分瓣式波纹箔片3的整体性，以提高分瓣式波纹箔片3的使用强度，本方案中分瓣式波纹箔片3与第一固定板5一体成型。
分瓣式波纹箔片3与第一固定板5相互之间的连接不限于一体成型的连接方式，还可以为分瓣式波纹箔片3与第一固定板5相互焊接，或者分瓣式波纹箔片3与第一固定板5相互粘接。
为了提高分瓣式顶箔片4的整体性，以提高分瓣式顶箔片4的使用强度，本方案中分瓣式顶箔片4与斜板7和第二固定板6一体成型，即分瓣式顶箔片4、斜板7和第二固定板6三者一体成型。
分瓣式顶箔片4、斜板7和第二固定板6相互之间的连接不限于一体成型的连接方式，还可以为分瓣式顶箔片4、斜板7和第二固定板6相互焊接，或者分瓣式顶箔片4、斜板7和第二固定板6相互粘接。
分瓣式顶箔片4为铜合金箔片，斜板7和第二固定板6为铜合金板，分瓣式顶箔片4、斜板7和第二固定板6的上表面设置有氟树脂层。
分瓣式顶箔片4、斜板7和第二固定板6均为铜合金-氟树脂双层复合结构，铜合金-氟树脂双层复合结构中，铜合金可以为锡青铜、铍青铜或者铜镍锡合金中的一种，氟树脂可以为四氟乙烯和六氟丙烯共聚物(FEP)，或者四氟乙烯、六氟丙烯共聚物与聚四氟乙烯的混合物。
铜合金-氟树脂双层复合结构的分瓣式顶箔片4的厚度最低能够达到0.05mm，分瓣式顶箔片4的厚度最高能够达到5mm，减小了分瓣式顶箔片4的厚度，从而减小了气体动压推力轴承的整体尺寸，提高气体动压推力轴承的紧凑度。
在本方案的一个具体实施例中，分瓣式顶箔片4的总厚度为0.1mm，其中铜合金层的厚度为0.07mm，氟树脂层的厚度为0.03mm。
在本方案的另一个具体实施例中，顶箔片的总厚度为0.15mm，其中铜合金层的厚度为0.12mm，氟树脂层的厚度为0.03mm。
另外，铜合金-氟树脂双层复合结构的结合力好，延长了气体动压推力轴承工作的耐久性，气体动压推力轴承的使用寿命更长。
氟树脂层是转子与轴承的自润滑涂层，具备较低的动态摩擦系数和静态摩擦系数，保证气体动压推力轴承在启动和正常运行的过程中因为摩擦的功率低，达到较高的轴承效率。
如图1和3所示，分瓣式波纹箔片3上设置有弧形吸能槽31，弧形吸能槽31与分瓣式波纹箔片3的外圆弧平行，弧形吸能槽31的个数至少为两个。
弧形吸能槽31为贯穿分瓣式波纹箔片3的上下表面的通槽。
在气体动压推力轴承工作时，分瓣式波纹箔片3突起的波纹会在气体压力的作用下发生形变，逐渐趋近于一个平面，弧形吸能槽31能够发生变形来吸收一部分突起的波纹的形变，避免在极限情况下分瓣式波纹箔片3被压成平面造成气体动压推力轴承失效，同时弧形吸能槽31的加工工艺简单，降低了分瓣式波纹箔片3的加工成本。
另外，弧形吸能槽31还可以减小分瓣式波纹箔片3的重量，减小铆接位置承受的力，延长分瓣式波纹箔片3的使用寿命，进而延长气体动压推力轴承的使用寿命。
分瓣式波纹箔片3上开设弧形吸能槽31，还能降低分瓣式波纹箔片3的材料成本。
分瓣式波纹箔片3的弧形吸能槽31也可以改为多个圆形吸能孔，多个圆形吸能孔呈圆弧状排布。
在本方案的一个具体实施例中，分瓣式波纹箔片3和分瓣式顶箔片4的个数为3-10个。
具体的，分瓣式波纹箔片3和分瓣式顶箔片4的个数为3、4、5、6……9或者10个。
分瓣式波纹箔片3和分瓣式顶箔片4的个数不限于上述数量，具体选择数量由本领域技术人员根据实际需要进行确定，在此不做具体限定，另外，分瓣式波纹箔片3和分瓣式顶箔片4的个数一定为整数。
在本方案的一个具体实施例中，如图6所示，底箔片2的圆周上设置有定位槽22，定位槽22的个数为多个且沿着底箔片2的圆周均匀分布，相应的，轴承座1上需要开设与定位槽22位置对应的定位凸台8。定位槽22与定位凸台8配合，实现底箔片2在轴承座1内周向固定。
本方案公开的气体动压推力轴承还包括过渡薄片(图中未示出)，用于调整顶箔层的刚度，过渡箔片位于分瓣式顶箔片4与分瓣式波纹箔片3之间，同时过渡箔片还能够增大气体动压推力轴承的内部阻尼，保证轴承运行过程的平稳性。
位于分瓣式顶箔片4与分瓣式波纹箔片3之间过渡箔片可以为一片，也可以为多片。
在本方案的一个具体实施例中，过渡箔片可以为波纹状箔片，过渡箔片的波纹宽度与相邻波纹之间的距离与分瓣式波纹箔片3的波纹宽度与相邻波纹之间的距离不同。此处需要说明的是，波纹宽度为波纹沿底箔片2的周向方向的长度，相邻波纹之间的距离也为沿底箔片2的周向方向的长度。
在过渡箔片为波纹状箔片的实施例中，过渡箔片上也可以设置吸能槽。
在本方案的另一个具体实施例中，过渡箔片为平箔片。
过渡箔片与分瓣式顶箔片4和/或分瓣式波纹箔片3的连接方式可以为焊接、粘接或者铆接。
过渡箔片与分瓣式顶箔片4和/或分瓣式波纹箔片3的连接方式不限于上述几种，还可以为其他能够实现过渡箔片与分瓣式顶箔片4和/或分瓣式波纹箔片3连接的方式，能够保证过渡箔片与分瓣式顶箔片4和分瓣式波纹箔片3的连接强度即可，具体连接方式在此不做具体限定。
在本方案的一个具体实施例中，底箔片2的铆钉21与底箔片2一体成型。
具体的，铆钉21为通过冲压工艺在冲出的和底箔片2一体的铆钉21。
每组铆钉组的铆钉21数量为2-4个，铆钉21分瓣式顶箔片4和分瓣式波纹箔片3的铆钉孔的数量与铆钉21数量相等。
本方案还公开了一种电机，包括气体动压推力轴承，气体动压推力轴承为上述任意一个方案记载的气体动压推力轴承。
由于气体动压推力轴承具有上述技术效果，具有该气体动压推力轴承的电机也具有同样的技术效果，在此不再赘述。
本方案还公开了一种空气压缩机，包括电机，电机为上述方案记载的电机。
由于电机具有上述技术效果，具有该电机的空气压缩机的也具有同样的技术效果，在此不再赘述。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种气体动压推力轴承，其特征在于，包括：
轴承座(1)；
底箔片(2)，所述底箔片(2)为圆形底箔片，所述底箔片(2)安装在所述轴承座(1)的内壁，所述底箔片(2)上设置有多组铆钉组，每组所述铆钉组包括多个铆钉(21)，多个所述铆钉(21)沿所述底箔片(2)的径向设置；
分瓣式波纹箔片(3)，为扇形波纹箔片，所述分瓣式波纹箔片(3)安装在所述底箔片(2)上，所述分瓣式波纹箔片(3)的一端为第一自由端，所述分瓣式波纹箔片(3)的另一端设置有第一固定端，所述第一固定端上设置有第一固定板(5)，所述第一固定板(5)上开设有与所述铆钉(21)配合的第一铆钉孔；
分瓣式顶箔片(4)，为扇形顶箔片，所述分瓣式顶箔片(4)安装在所述分瓣式波纹箔片(3)上，所述分瓣式顶箔片(4)的一端为第二自由端，所述分瓣式顶箔片(4)的另一端设置有第二固定端，所述第二固定端上设置有第二固定板(6)，所述第二固定板(6)通过斜板(7)与分瓣式顶箔片(4)连接，所述斜板(7)的一端能够压紧在与所述分瓣式波纹箔片(3)与所述第一固定板(5)连接的波纹的顶端，所述斜板(7)的另一端与所述第二固定板(6)连接，所述第二固定板(6)上开设有与所述铆钉(21)配合的第二铆钉孔。
2.根据权利要求1所述的气体动压推力轴承，其特征在于，所述分瓣式波纹箔片(3)与所述第一固定板(5)一体成型；
所述分瓣式顶箔片(4)、所述斜板(7)和所述第二固定板(6)一体成型。
3.根据权利要求1所述的气体动压推力轴承，其特征在于，所述分瓣式顶箔片(4)为铜合金箔片，所述斜板(7)和所述第二固定板(6)为铜合金板，所述分瓣式顶箔片(4)所述斜板(7)和所述第二固定板(6)的上表面设置有氟树脂层。
4.根据权利要求1所述的气体动压推力轴承，其特征在于，所述分瓣式波纹箔片(3)上设置有弧形吸能槽(31)，所述弧形吸能槽(31)与所述分瓣式波纹箔片(3)的外圆弧平行，所述弧形吸能槽(31)的个数至少为两个。
5.根据权利要求1所述的气体动压推力轴承，其特征在于，所述分瓣式波纹箔片(3)和所述分瓣式顶箔片(4)的个数为3-10个。
6.根据权利要求1所述的气体动压推力轴承，其特征在于，所述底箔片(2)的圆周上设置有定位槽(22)，所述定位槽(22)的个数为多个且沿所述底箔片(2)的圆周均匀分布；
所述轴承座(1)上开设有与所述定位槽(22)位置对应的定位凸台(8)。
7.根据权利要求1所述的气体动压推力轴承，其特征在于，还包括过渡薄片，用于调整所述顶箔层的刚度，所述过渡箔片位于所述分瓣式顶箔片(4)与所述分瓣式波纹箔片(3)之间，所述过渡箔片为波纹状箔片或者所述过渡箔片为平箔片。
8.根据权利要求1所述的气体动压推力轴承，其特征在于，所述底箔片(2)与所述铆钉(21)一体成型。
9.一种电机，其特征在于，包括气体动压推力轴承，所述气体动压推力轴承为权利要求1-8中任意一项所述的气体动压推力轴承。
10.一种空气压缩机，其特征在于，包括电机，所述电机为权利要求9中所述的气体动压推力轴承。
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