CN111637151A - 推力空气箔片轴承 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种推力空气箔片轴承，涉及涡轮机械技术领域，解决了现有技术中存在的空气箔片轴承的制造、安装精度要求比较高的技术问题。该装置包括顶箔、第一层箔片、第二层箔片、第三层箔片和第四层箔片，顶箔、第一层箔片、第二层箔片、第三层箔片和第四层箔片依次叠加排列并通过销钉连接在一起；顶箔包括多瓣顶箔箔片和圆环形结构的底板箔片，顶箔箔片与底板箔片焊接连接，所有顶箔箔片环绕底板箔片的内圈均匀分布；底板箔片包括平面环形区域和陡面环形区域，陡面环形区域上设置有多个斜坡面，每个斜坡面均对应一个顶箔箔片，焊接区域与斜坡面的下端焊接连接，顶箔箔片平面区域位于斜坡面的上端。本发明用于便于制造和安装。

Description

推力空气箔片轴承

技术领域

本发明涉及涡轮机械技术领域，尤其是涉及一种推力空气箔片轴承。

背景技术

空气箔片轴承是一种气体动压轴承，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空气循环机、空压机、微型燃气轮机等涡轮机械中。空气动压箔片轴承是利用楔形效应，随着转子的转速升高，周围环境中的带有一定粘性的气体被高速旋转的转子拖入转子与轴承支持面形成的楔形气腔中，转子的转速升到一定时楔形气腔中的气体气压增大而支撑起转子。

目前常见的、应用最广的是波箔型空气箔片轴承，该轴承具有良好的刚度和阻尼特性，通常波箔型气体箔片轴承包括三层：平箔片顶箔、波形箔片波箔和支承底板。轴承包括多瓣波箔和顶箔，每一瓣波箔均通过焊接的方式固定在底板上，每一瓣顶箔均通过焊接固定在波箔或者底板上，形成底板支承着波箔，波箔支承起顶箔的结构。工作时，在静止状态顶箔平面区域与转子接触，前一瓣与后一瓣之间存在由支承结构形成的楔形区域，转子转动后，顶箔需要克服启动摩擦力矩，转子将周围环境中具有一定粘性的气体拖入楔形中进行压缩，转速增加到一定时悬浮起转子。

本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

在现有技术中，空气箔片轴承特有的波形结构导致空气箔片轴承的制造、安装精度要求比较高，使得各瓣制造一致性难以控制等特性，限制了它的大规模量产应用。

发明内容

本发明的目的在于提供推力空气箔片轴承，以解决现有技术中存在的空气箔片轴承的制造、安装精度要求比较高的技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：

本发明提供的一种推力空气箔片轴承，包括顶箔、第一层箔片、第二层箔片、第三层箔片和第四层箔片，其中，所述顶箔、所述第一层箔片、所述第二层箔片、所述第三层箔片和所述第四层箔片依次叠加排列并通过销钉连接在一起；

所述顶箔包括多瓣顶箔箔片和圆环形结构的底板箔片，所述顶箔箔片与所述底板箔片焊接连接，所有所述顶箔箔片环绕所述底板箔片的内圈均匀分布；

所述顶箔箔片包括顶箔箔片平面区域、楔形区域和焊接区域，所述楔形区域的下端面与所述焊接区域相连接，所述楔形区域的上端面与所述顶箔箔片平面区域相连接，所述焊接区域与所述底板箔片焊接连接；

所述底板箔片包括平面环形区域和陡面环形区域，所述平面环形区域的内圈与所述陡面环形区域的外圈相连接，所述陡面环形区域上设置有多个斜坡面，每个所述斜坡面均对应一个所述顶箔箔片，所述焊接区域与所述斜坡面的下端焊接连接，所述顶箔箔片平面区域位于所述斜坡面的上端。

可选地，所述顶箔箔片为冲压成型件。

可选地，所述第一层箔片包括圆环形结构的第一层底板片和第一层悬臂片组，所述第一层悬臂片组的一端与所述第一层底板片的内圈固定连接，所述第一层悬臂片组的自由端指向所述第一层底板片的圆心，所述第一层悬臂片组的个数为多个，所有所述第一层悬臂片组沿着所述第一层底板片周向方向分布，所述第一层悬臂片组支撑所述顶箔。

可选地，所述第一层悬臂片组包括窄悬臂片和宽悬臂片，所述窄悬臂片和所述宽悬臂片两者之间设置有间隔，所述窄悬臂片和所述宽悬臂片两者的一端均与所述第一层底板片的内圈固定连接，所述窄悬臂片和所述宽悬臂片两者的自由端指向所述第一层底板片的圆心。

可选地，所述第二层箔片包括圆环形结构的第二层底板片和第二层悬臂片组，所述第二层悬臂片组的一端与所述第二层底板片的内圈固定连接，所述第二层悬臂片组的自由端指向所述第二层底板片的圆心，所述第二层悬臂片组的个数为多个，所有所述第二层悬臂片组沿着所述第二层底板片周向方向分布，所述第二层悬臂片组支撑所述第一层箔片。

可选地，所述第二层悬臂片组包括两个杆状结构的第二层悬臂片，两个所述第二层悬臂片之间设置有间隔，两个所述第二层悬臂片的一端均与所述第二层底板片的内圈固定连接，两个所述第二层悬臂片的自由端均指向所述第二层底板片的圆心。

可选地，所述第三层箔片包括圆环形结构的第三层底板片和第三层悬臂片，所述第三层悬臂片的一端与所述第三层底板片的内圈固定连接，所述第三层悬臂片的自由端指向所述第三层底板片的圆心，所述第三层悬臂片的个数为多个，所有所述第三层悬臂片沿着所述第三层底板片周向方向分布，所述第三层悬臂片支撑所述第二层箔片。

可选地，所述第三层悬臂片为扇形结构，所述第三层悬臂片的自由端设置有环形开口槽。

可选地，所述第四层箔片包括圆环形结构的第四层底板片和杆状结构的第四层悬臂片，所述第四层悬臂片的一端与所述第四层底板片的内圈固定连接，所述第四层悬臂片的自由端指向所述第四层底板片的圆心，所述第四层悬臂片的个数为多个，所有所述第四层悬臂片沿着所述第四层底板片周向方向分布，所述第四层悬臂片支撑所述第三层箔片。

可选地，所述顶箔、所述第一层箔片、所述第二层箔片、所述第三层箔片和所述第四层箔片上均设置有固定销孔；

所述平面环形区域与所述陡面环形区域两者的连接处设置有环形槽；

所述顶箔、所述第一层箔片、所述第二层箔片、所述第三层箔片和所述第四层箔片五者的外圈直径相等，所述第四层箔片的内圈直径大于所述第一层箔片、所述第二层箔片和所述第三层箔片四者的内圈直径。

本发明提供的一种推力空气箔片轴承，通过使用销钉连接每个箔片，使得安装比较简便，同时顶箔箔片和底板箔片相对于现有技术中的空气箔片轴承的波形结构，结构比较简单，加工方便、精度要求比较低，制造一致性好，易于批量生产，生产制造成本大幅下降，以解决现有技术中存在的空气箔片轴承的制造、安装精度要求比较高的技术问题。

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是本发明实施例提供的推力空气箔片轴承的爆炸图；

图2是本发明实施例提供的推力空气箔片轴承的顶箔的结构示意图；

图3是本发明实施例提供的推力空气箔片轴承的顶箔的周向展开的部分结构示意图；

图4是本发明实施例提供的推力空气箔片轴承的周向展开的部分结构示意图；

图5是本发明实施例提供的推力空气箔片轴承的第一层箔片的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的推力空气箔片轴承的第二层箔片的结构示意图；

图7是本发明实施例提供的推力空气箔片轴承的第三层箔片的结构示意图；

图8是本发明实施例提供的推力空气箔片轴承的第四层箔片的结构示意图；

图中1、顶箔；11、顶箔箔片；111、顶箔箔片平面区域；112、楔形区域；113、焊接区域；12、底板箔片；121、平面环形区域；122、陡面环形区域；1221、斜坡面；123、环形槽；2、第一层箔片；21、第一层底板片；22、第一层悬臂片组；221、窄悬臂片；222、宽悬臂片；23、第一连接片；3、第二层箔片；31、第二层底板片；32、第二层悬臂片组；321、第二层悬臂片；4、第三层箔片；41、第三层底板片；42、第三层悬臂片；421、环形开口槽；43、第二连接件；5、第四层箔片；51、第四层底板片；52、第四层悬臂片；6、固定销孔。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

本发明提供了一种推力空气箔片轴承，包括顶箔1、第一层箔片2、第二层箔片3、第三层箔片4和第四层箔片5，其中，参见图1，顶箔1、第一层箔片2、第二层箔片3、第三层箔片4和第四层箔片5依次叠加排列并通过销钉连接在一起；

顶箔1包括多瓣顶箔箔片11和圆环形结构的底板箔片12，参见图2，顶箔箔片11与底板箔片12焊接连接，所有顶箔箔片11环绕底板箔片12的内圈均匀分布；

顶箔箔片11包括顶箔箔片平面区域111、楔形区域112和焊接区域113，参见图3，楔形区域112的下端面与焊接区域113相连接，楔形区域112的上端面与顶箔箔片平面区域111相连接，焊接区域113与底板箔片12焊接连接；

底板箔片12包括平面环形区域121和陡面环形区域122，平面环形区域121的内圈与陡面环形区域122的外圈相连接，陡面环形区域122上设置有多个斜坡面1221，每个斜坡面1221均对应一个顶箔箔片11，斜坡面1221的坡度比较小，焊接区域113与斜坡面1221的下端焊接连接，顶箔箔片平面区域111位于斜坡面1221的上端，顶箔箔片平面区域111与斜坡面1221不连接，是为了增加顶箔箔片11的弹性，顶箔箔片11与斜坡面1221之间形成楔形。本发明提供的一种推力空气箔片轴承，通过使用销钉连接每个箔片，使得安装比较简便，同时顶箔箔片11和底板箔片12相对于现有技术中的空气箔片轴承的波形结构，结构比较简单，加工方便、精度要求比较低，制造一致性好，易于批量生产，生产制造成本大幅下降，以解决现有技术中存在的空气箔片轴承的制造、安装精度要求比较高的技术问题。

作为可选地实施方式，顶箔箔片11可以为冲压成型件，使得顶箔箔片11容易加工。

作为可选地实施方式，第一层箔片2包括圆环形结构的第一层底板片21和第一层悬臂片组22，参见图5，第一层悬臂片组22的一端与第一层底板片21的内圈固定连接，第一层悬臂片组22的自由端指向第一层底板片21的圆心，第一层悬臂片组22的个数为多个，第一层悬臂片组22的个数与顶箔箔片11的个数相同，所有第一层悬臂片组22沿着第一层底板片21周向方向分布，第一层悬臂片组22支撑顶箔1，第一层悬臂片组22与顶箔箔片11分别位于底板箔片12的两侧，一个第一层悬臂片组22支撑一个斜坡面1221。

作为可选地实施方式，第一层悬臂片组22包括窄悬臂片221和宽悬臂片222，窄悬臂片221和宽悬臂片222两者之间设置有间隔，窄悬臂片221和宽悬臂片222两者的一端均与第一层底板片21的内圈固定连接，窄悬臂片221和宽悬臂片222两者的一端是通过第一连接片23与第一层底板片21的内圈固定连接，第一连接片23的长度比较小，使得窄悬臂片221和宽悬臂片222两者的端部与第一层底板片21的内圈之间存在间隙，窄悬臂片221和宽悬臂片222间隔分布在第一层底板片21上，窄悬臂片221和宽悬臂片222两者的自由端指向第一层底板片21的圆心，一个窄悬臂片221和宽悬臂片222均支撑一个斜坡面1221。

作为可选地实施方式，第二层箔片3包括圆环形结构的第二层底板片31和第二层悬臂片组32，参见图6，第二层悬臂片组32的一端与第二层底板片31的内圈固定连接，第二层悬臂片组32的自由端指向第二层底板片31的圆心，第二层悬臂片组32的个数为多个，第二层悬臂片组32的个数与第一层悬臂片组22的个数相同，所有第二层悬臂片组32沿着第二层底板片31周向方向分布，第二层悬臂片组32支撑第一层箔片2，一个第二层悬臂片组32支撑一个第一层悬臂片组22。

作为可选地实施方式，第二层悬臂片组32包括两个杆状结构的第二层悬臂片321，两个第二层悬臂片321之间设置有间隔，两个第二层悬臂片321的一端均与第二层底板片31的内圈固定连接，两个第二层悬臂片321的自由端均指向第二层底板片31的圆心，一个第二层悬臂片组32中的两个第二层悬臂片321分别支撑一个窄悬臂片221和宽悬臂片222。

作为可选地实施方式，第三层箔片4包括圆环形结构的第三层底板片41和第三层悬臂片42，参见图7，第三层悬臂片42的一端与第三层底板片41的内圈固定连接，第三层悬臂片42的一端通过第二连接件43与第三层底板片41的内圈固定连接，第二连接件43长度比较小，使得第三层悬臂片42的一端与第三层底板片41的内圈之间存在间隙，第三层悬臂片42的自由端指向第三层底板片41的圆心，第三层悬臂片42的个数为多个，第三层悬臂片42的个数与第二层悬臂片组32的个数相同，所有第三层悬臂片42沿着第三层底板片41周向方向分布，第三层悬臂片42支撑第二层箔片3，一个第三层悬臂片42支撑两个第二层悬臂片321且两个第二层悬臂片321位于第三层悬臂片42两侧。

作为可选地实施方式，第三层悬臂片42为扇形结构，第三层悬臂片42上的弧长比较长的一侧与第三层底板片41的内圈固定连接，第三层悬臂片42的自由端设置有环形开口槽421，环形开口槽421是为了减小第三层箔片4的刚度。

作为可选地实施方式，第四层箔片5包括圆环形结构的第四层底板片51和杆状结构的第四层悬臂片52，参见图8，第四层悬臂片52的一端与第四层底板片51的内圈固定连接，第四层悬臂片52的自由端指向第四层底板片51的圆心，第四层悬臂片52的个数为多个，第四层悬臂片52的个数与第三层悬臂片42的个数相同，所有第四层悬臂片52沿着第四层底板片51周向方向分布，第四层悬臂片52支撑第三层箔片4，一个第四层悬臂片52支撑一个第三层悬臂片42。

作为可选地实施方式，顶箔1、第一层箔片2、第二层箔片3、第三层箔片4和第四层箔片5上均设置有固定销孔6，每个箔片上的固定销孔6的个数是相同的且位置是对应的，可以方便销钉穿过每个箔片的固定销孔6；

平面环形区域121与陡面环形区域122两者的连接处设置有环形槽123，环形槽123是为了方便顶箔1变形，减小顶箔1的刚度；

顶箔1、第一层箔片2、第二层箔片3、第三层箔片4和第四层箔片5五者的外圈直径相等，第四层箔片5的内圈直径大于第一层箔片2、第二层箔片3和第三层箔片4四者的内圈直径，第四层箔片5的内圈直径是指第四层悬臂片52的自由端围绕第四层底板片51的圆心所形成的圆的直径，也可以说第四层悬臂片52的长度小于第一层悬臂片组22、第二层悬臂片组32和第三层悬臂片42三者的长度。

本申请中，一个第四层悬臂片52支撑一个第三层悬臂片42，一个第三层悬臂片42支撑两个第二层悬臂片321且两个第二层悬臂片321位于第三层悬臂片42两侧，两个第二层悬臂片321分别支撑一个窄悬臂片221和宽悬臂片222，一个窄悬臂片221和宽悬臂片222均支撑一个斜坡面1221，通过相互交叉分布，增加推力空气箔片轴承阻尼特性，提升了推力空气箔片轴承的抗冲击特性。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种推力空气箔片轴承，其特征在于，包括顶箔(1)、第一层箔片(2)、第二层箔片(3)、第三层箔片(4)和第四层箔片(5)，其中，

所述顶箔(1)、所述第一层箔片(2)、所述第二层箔片(3)、所述第三层箔片(4)和所述第四层箔片(5)依次叠加排列并通过销钉连接在一起；

所述顶箔(1)包括多瓣顶箔箔片(11)和圆环形结构的底板箔片(12)，所述顶箔箔片(11)与所述底板箔片(12)焊接连接，所有所述顶箔箔片(11)环绕所述底板箔片(12)的内圈均匀分布；

所述顶箔箔片(11)包括顶箔箔片平面区域(111)、楔形区域(112)和焊接区域(113)，所述楔形区域(112)的下端面与所述焊接区域(113)相连接，所述楔形区域(112)的上端面与所述顶箔箔片平面区域(111)相连接，所述焊接区域(113)与所述底板箔片(12)焊接连接；

所述底板箔片(12)包括平面环形区域(121)和陡面环形区域(122)，所述平面环形区域(121)的内圈与所述陡面环形区域(122)的外圈相连接，所述陡面环形区域(122)上设置有多个斜坡面(1221)，每个所述斜坡面(1221)均对应一个所述顶箔箔片(11)，所述焊接区域(113)与所述斜坡面(1221)的下端焊接连接，所述顶箔箔片平面区域(111)位于所述斜坡面(1221)的上端。

2.根据权利要求1所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述顶箔箔片(11)为冲压成型件。

3.根据权利要求1所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述第一层箔片(2)包括圆环形结构的第一层底板片(21)和第一层悬臂片组(22)，所述第一层悬臂片组(22)的一端与所述第一层底板片(21)的内圈固定连接，所述第一层悬臂片组(22)的自由端指向所述第一层底板片(21)的圆心，所述第一层悬臂片组(22)的个数为多个，所有所述第一层悬臂片组(22)沿着所述第一层底板片(21)周向方向分布，所述第一层悬臂片组(22)支撑所述顶箔(1)。

4.根据权利要求3所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述第一层悬臂片组(22)包括窄悬臂片(221)和宽悬臂片(222)，所述窄悬臂片(221)和所述宽悬臂片(222)两者之间设置有间隔，所述窄悬臂片(221)和所述宽悬臂片(222)两者的一端均与所述第一层底板片(21)的内圈固定连接，所述窄悬臂片(221)和所述宽悬臂片(222)两者的自由端指向所述第一层底板片(21)的圆心。

5.根据权利要求1所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述第二层箔片(3)包括圆环形结构的第二层底板片(31)和第二层悬臂片组(32)，所述第二层悬臂片组(32)的一端与所述第二层底板片(31)的内圈固定连接，所述第二层悬臂片组(32)的自由端指向所述第二层底板片(31)的圆心，所述第二层悬臂片组(32)的个数为多个，所有所述第二层悬臂片组(32)沿着所述第二层底板片(31)周向方向分布，所述第二层悬臂片组(32)支撑所述第一层箔片(2)。

6.根据权利要求5所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述第二层悬臂片组(32)包括两个杆状结构的第二层悬臂片(321)，两个所述第二层悬臂片(321)之间设置有间隔，两个所述第二层悬臂片(321)的一端均与所述第二层底板片(31)的内圈固定连接，两个所述第二层悬臂片(321)的自由端均指向所述第二层底板片(31)的圆心。

7.根据权利要求1所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述第三层箔片(4)包括圆环形结构的第三层底板片(41)和第三层悬臂片(42)，所述第三层悬臂片(42)的一端与所述第三层底板片(41)的内圈固定连接，所述第三层悬臂片(42)的自由端指向所述第三层底板片(41)的圆心，所述第三层悬臂片(42)的个数为多个，所有所述第三层悬臂片(42)沿着所述第三层底板片(41)周向方向分布，所述第三层悬臂片(42)支撑所述第二层箔片(3)。

8.根据权利要求7所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述第三层悬臂片(42)为扇形结构，所述第三层悬臂片(42)的自由端设置有环形开口槽(421)。

9.根据权利要求1所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述第四层箔片(5)包括圆环形结构的第四层底板片(51)和杆状结构的第四层悬臂片(52)，所述第四层悬臂片(52)的一端与所述第四层底板片(51)的内圈固定连接，所述第四层悬臂片(52)的自由端指向所述第四层底板片(51)的圆心，所述第四层悬臂片(52)的个数为多个，所有所述第四层悬臂片(52)沿着所述第四层底板片(51)周向方向分布，所述第四层悬臂片(52)支撑所述第三层箔片(4)。

10.根据权利要求1所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述顶箔(1)、所述第一层箔片(2)、所述第二层箔片(3)、所述第三层箔片(4)和所述第四层箔片(5)上均设置有固定销孔(6)；

所述平面环形区域(121)与所述陡面环形区域(122)两者的连接处设置有环形槽(123)；

所述顶箔(1)、所述第一层箔片(2)、所述第二层箔片(3)、所述第三层箔片(4)和所述第四层箔片(5)五者的外圈直径相等，所述第四层箔片(5)的内圈直径大于所述第一层箔片(2)、所述第二层箔片(3)和所述第三层箔片(4)四者的内圈直径。

Images