CN112145546B - 一种动压气体止推轴承用校平板、调距顶箔、止推轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动压气体止推轴承用校平板、调距顶箔、止推轴承；属于新能源汽车电动空压机领域；其技术要点：其设置在波箔与顶箔之间，校平板包括：第二板、多个校平作用压条组，所述第二板的内部设置有孔洞；所述校平作用压条组与波箔的箔片相对应，且所述校平作用压条组与波箔的顶部接触；所述校平作用压条组沿周向设置在第二板的内部。本发明旨在提供一种动压气体止推轴承用校平板、调距顶箔、止推轴承，提高止推轴承的工作性能。

Description

一种动压气体止推轴承用校平板、调距顶箔、止推轴承

技术领域

本发明涉及新能源汽车电动空压机领域，更具体地说，尤其涉及一种动压气体止推轴承用校平板、调距顶箔、止推轴承。

背景技术

F16C17/04是仅用于轴向负载的滑动接触轴承；F16C17/08是用于支撑轴或其他元件的端面，如止推轴承。

气体动压止推轴承与传统滚动轴承或油润滑的滑动轴承相比，其具有质量小、不易磨损、维修周期长、运行成本低、工作转速高、工作温度范围宽等诸多优点，是无油涡轮机械的核心零部件；是新能源汽车电动空压机的核心部件。因此，其一直是研发的重点。

相关的研究如：

林韶宁.等.新型弹性箔片动压气体止推轴承的试验研究[J].西安交通大学学报,2005(07):45-49.

周权,侯予,崔明现,等.新型弹性箔片动压气体止推轴承的理论研究[J].西安交通大学学报,2006,040(009):1032-1035.

侯安平,林蓬成,王锐,等.气体动压止推轴承性能及实验[J].航空动力学报,2018，33(6):1510-1508.

上述研究对于气体动压止推轴承的理论计算进行研究，上述研究并未对弹性箔片如何设置进行说明。

而对于弹性箔片的安装设置方式，代表性的有两种方式：

第一种，日本NTN株式会社在CN 108350933 A提出了一种弹性箔片安装方式：多个箔片沿周向并列地安装于箔片保持架的端面上；即将多个波箔片焊接(放电加工)在背部的箔片保持架上。

第二种，湖南大学冯凯教授在CN106763151A，提出了：第一层波箔3、第二层波箔4、第三层波箔5、顶箔6均为模具冲压成型；然后连接到均通过各自外圆环连接成一个整体。

对于第一种方式而言，其在实际操作中很难操作，原因在于：箔片的厚度较薄(在100微米～150微米)，其与箔片保持架(实质是个板)焊接时，只能采用点焊的方式，其焊接的牢固程度无法保证。特别的，在转子高速运转时，推力端板会对箔片产生较大的空气动压，焊接点的强度(注意是：疲劳强度)很难保证，会造成推力轴承容易失效。

另一方面，焊接时，波箔的形状无法达到设计要求；例如，此处焊接的高度较低，而相邻处的焊接高度较高(在100微米～150微米的点焊，焊接精度很难保持一致)；也即，波箔的实际形状与设计的形状完成不一致，进而，制造的止推轴承也无法达到预期的效果。

对于第二种方式而言，一体冲压成型，不需要焊接，其能够保证各个部分连接成整体；并且，其形状也可以保证。因此，其是一种较为优秀的理念。

然而，如图3所示，发明人团队在尝试一体成型时(也即第二种方式)，发现：该方式存在一个新的问题：波箔翘曲问题，即波箔的端部存在严重的翘曲问题，从而导致波箔的形状也无法达到设计要求。

针对上述问题，发明人团队进行了如下研究：

第一，改变成型顺序。首先，设计了一体化模具，一次成型；翘曲问题无法消除。其次，波箔的单瓣逐次成型，其也并没有特别的优势，翘曲问题仍然无法消除。

第二，热处理。将成型过后的部件进行加热处理，通过热处理来约束翘曲。该方案，确实对翘曲有部分改善，但是，无法真正的消除翘曲问题。

然而，如果不能真正的消除翘曲问题，类似于CN106763151A的设计，实际上无法运用于实际。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种动压气体止推轴承用校平板、调距顶箔、止推轴承。

本发明的技术方案是：

一种动压气体止推轴承用校平板，其设置在波箔与顶箔之间，校平板包括：第二板、多个校平作用压条组，所述第二板的内部设置有孔洞；

所述校平作用压条组与波箔的箔片相对应；

所述校平作用压条组沿周向设置在第二板的内部。

进一步，多个校平作用压条组围绕形成有中间空洞，以便转轴通过。

进一步，校平作用压条组包括：若干校平作用压条，且相邻的校平作用压条均设置有间隙。

进一步，校平作用压条采用波折状或者直条状；校平作用压条面向波箔的一侧与波箔的凸起接触；且校平作用压条的走向与波箔的凸起的走向方向保持一致。

进一步，校平作用压条采用蛇形布置，即，校平作用压条组为1个连续的压条；蛇形的压条的其中1个前进走向与波箔的凸起的走向垂直。

进一步，校平作用压条组采用一块平整的压条板。

一种调距顶箔，在其面向顶箔的一侧上设置有多个弹性件；弹性件均匀的设置在第二定距顶箔的表面。

进一步，所述弹性件设置于调距顶箔的外周部。

进一步，所述弹性件与调距顶箔一体成型，所述弹性件为凸起的板条和/或弹簧。

一种止推轴承，其属于弹性箔片气体动压止推轴承，包括轴承座、定位销、波箔组件、校平板、顶箔、推力盘；

其中，波箔组件包括至少1层波箔；

在轴承座开有定位孔、且定位销嵌入其中；波箔组件、校平板、顶箔均设有销孔且依次堆叠轴承座之上；

波箔组件最靠近顶箔的波箔采用一体冲压成型，其具体构造为：

包括：第一板、多个箔片；所述第一板的内部设置有圆形孔；所述多个箔片沿周向并列地设置在第一板的内部；

多个箔片围绕形成有中间空洞，以便转轴通过；

所述每个箔片均与相邻的至少1个箔片通过第一连接片连接；，

所述每个箔片均与第一板通过第二连接片连接；

所述第一板、多个箔片、第一连接片、第二连接片为一体冲压成型；

所述箔片上设置有若干个波状凸起；

所述的校平板采用前述的校平板。

进一步，校平板的校平作用压条的数量与波箔的所有的波状凸起的数量相同；且校平作用压条的走向与波箔组件最靠近顶箔的波箔的凸起的走向方向保持一致。

一种止推轴承，其属于弹性箔片气体动压止推轴承，为双向止推轴承；包括第一轴承座、第二轴承座、第一定位销、第二定位销、第一波箔组件、第二波箔组件、第一校平板、第二校平板、第一顶箔、第二定距顶箔、推力盘；

推力盘的一侧依次为：第一顶箔、第一校平板、第一波箔组件、第一轴承座；

推力盘的另一侧依次为：第二定距顶箔、第二校平板、第二波箔组件、第二轴承座；

在第一轴承座开有定位孔、且定位销嵌入其中；第一波箔组件、第一校平板、第一顶箔均设有销孔且依次堆叠第一轴承座之上。

在第二轴承座开有定位孔、且定位销嵌入其中；第二波箔组件、第二校平板、第二定距顶箔均设有销孔且依次堆叠轴承座之上；

第一波箔组件最靠近第一顶箔的第一波箔采用一体冲压成型；

第二波箔组件最靠近第二定距顶箔的第二波箔采用一体冲压成型；

其中，第二波箔与第一波箔的构造相同；

其中，第一波箔，包括：第一板、多个箔片；所述第一板的内部设置有圆形孔；所述多个箔片沿周向并列地设置在第一板的内部；多个箔片围绕形成有中间空洞，以便转轴通过；所述每个箔片均与相邻的至少1个箔片通过第一连接片连接；所述每个箔片均与第一板通过第二连接片连接；所述第一板、多个箔片、第一连接片、第二连接片为一体冲压成型。

第一校平板、第二校平板的构造相同，均采用前述的校平板；

第二定距顶箔，在其面向第一顶箔的一侧上设置有凸起的弹性件；弹性件均匀的设置在第二定距顶箔的表面；

在初始状态下，第二定距顶箔的弹性件处于压缩状态，即第二定距顶箔、第一顶箔在初始状态下，处于压缩状态。

本申请的有益效果在于：

1)本申请的第一个发明点在于：发现了波箔在一体成型时产生翘曲的问题。针对上述问题，提出了两种技术路线：改善成型工艺，处于材料翘曲问题；然而，上述技术无法有效的改善翘曲，使得：一体成型的波箔只能形成于图纸上，而无法实际应用于生产。为此，提出了第三种技术路线，提出了“校平板”的概念，通过有支撑刚度的校平板来限制波箔的翘曲。

2)本申请的第二个发明点在于：发现了一个新的技术问题：顶箔可能存在倾斜(即顶箔与推力盘5不处于平行状态)，在转动轴起飞转动后(10万转)，推力盘与顶箔发生碰撞。针对上述问题，双向止推轴承的顶箔采用非对称设计，在其中的一侧的顶箔上固定设置弹性件(例如凸起板、弹簧)，两侧的顶箔受到压力，从而保证顶箔处于竖向状态。

3)本申请的第一个发明点、第二个发明点是相互关联的，其意义在于：双向止推轴承的顶箔采用非对称设计，在其中的一侧的顶箔上固定设置弹性件(例如凸起板、弹簧)，在安装时，使得两侧的顶箔预先处于压缩状态，使得两侧的顶箔-波箔-轴承座均处在相同的压力下，其不仅能够保证顶箔处于竖向状态(与推力盘平行)，还能保证校平板对波箔翘曲的处理(校平板与波箔接触才能发挥其作用)。

4)本申请的设计，不仅适用于单向止推轴承，也可用于双向止推轴承；而现有技术CN106763151A仅仅适用于单向止推轴承。

附图说明

下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。

图1是现有技术：CN108350933A的波箔的设计示意图。

图2是现有技术：CN106763151A的推力轴承整体结构示意图。

图3是实施例1的止推轴承整体结构示意图。

图4是实施例1的波箔1的三维设计示意图。

图5是实施例1的校平板2的三维设计示意图。

图6是实施例1的顶箔3的三维设计示意图。

图7是实施例2的校平板2的三维设计示意图。

图8是实施例3的校平板2的三维设计示意图。

图9是实施例4的校平板2的三维设计示意图。

图10是实施例5的止推轴承整体结构设计示意图。

图11是实施例5的第二定距顶箔的设计示意图。

具体实施方式

实施例1，止推轴承，其属于弹性箔片气体动压止推轴承，包括轴承座、定位销、波箔组件、校平板2、顶箔3、推力盘5；

其中，波箔组件包括至少1层波箔1；

在轴承座(图中未示出)开有定位孔、且定位销嵌入其中；波箔组件、校平板2、顶箔3均设有销孔且依次堆叠轴承座之上；

波箔组件最靠近顶箔3的波箔1采用一体冲压成型；

波箔1采用一体冲压成型的具体构造为：

波箔1包括：第一板1-1、多个箔片1-2；所述第一板1-1的内部设置有圆形孔；所述多个箔片1-2沿周向并列地设置在第一板的内部(即多个箔片1-2设置在第一板的内部圆形孔中)；

多个箔片1-2围绕形成有中间空洞，以便转轴通过；

所述每个箔片均与相邻的至少1个箔片通过第一连接片1-3连接；，

所述每个箔片1-2均与第一板1-1通过第二连接片1-4连接；

所述第一板1-1、多个箔片1-2、第一连接片、第二连接片为一体冲压成型。

针对背景技术中提及的问题：

对于第二种方式而言，一体冲压成型，不需要焊接，其能够保证各个部分连接成整体；并且，其形状也可以保证。因此，其是一种较为优秀的理念。

发明人团队在尝试一体成型时(也即第二种方式)，发现：该方式存在一个新的问题：波箔翘曲问题，即波箔的端部存在严重的翘曲问题，从而导致波箔的形状也无法达到设计要求。

本申请针对上述问题，创造性的提出了“校平板”这一概念。

上述是在经历了“成型工艺”、“热处理法”这两条技术路线失败的基础上提出的，摒弃了原有的技术偏见。

需要特别说明的是，校平板不同于顶箔，不论采用何种材料，其厚度要至少在0.25mm以上(达到0.25mm以上，保持刚度)，优选的，采用0.35mm，0.36mm，0.37mm，0.38mm，0.39mm，0.40mm，0.41mm，0.42mm，0.43mm，0.44mm，0.45mm，0.46mm，0.47mm，0.48mm，0.49mm，0.5mm，0.51mm，0.52mm，0.53mm，0.54mm，0.55mm，0.56mm，0.57mm，0.58mm，0.59mm，0.60mm，0.61mm，0.62mm，0.63mm，0.64mm，0.65mm，0.66mm，0.67mm，0.68mm，0.69mm，0.70mm，0.71mm，0.72mm，0.73mm等(需要说明的是，校平板的厚度也可以是0.73m，这里只是碍于篇幅，不再列举)

校平板2，包括：第二板2-1、多个校平作用压条组，所述第二板2-1的内部设置有圆形孔；所述校平作用压条组与波箔1的箔片1-2相对应(数量与位置均对应)；

所述校平作用压条组沿周向设置在第二板的内部(即多个校平作用压条组设置在第二板的内部圆形孔中)；

校平作用压条组包括：若干校平作用压条2-2，且相邻的校平作用压条2-2均设置有间隙。

多个校平作用压条组围绕形成有中间空洞，以便转轴通过；

波箔1的箔片1-2上设置有若干个波状凸起；

校平板2的校平作用压条2-2的数量与波箔1的所有的波状凸起的数量相同；且校平作用压条2-2的走向与波箔1的凸起的走向方向保持一致。

特别的，如图5所示，校平作用压条2-2采用波折状设计。

特别的，销孔设置在第一板、第二板上。

实施例2：如图7所示，校平板2的校平作用压条组换为平的压条板(即将实施例1中的校平作用压条的间隙去掉)。

实施例3：如图8所示，校平板2的波折状的校平作用压条2-2换为平的校平作用压条2-2。

实施例4：如图9所示，校平板2的波折状的校平作用压条2-2换为蛇形的压条，且蛇形的压条的其中1个走向与波箔1的凸起的走向垂直。

实施例5：实施例1的设计可用于单向止推轴承，也可用于双向止推轴承。实施例1仍然存在1个技术问题：

对于CN106763151A，其波箔是与顶箔焊接在一起。而实施例1的几个部件并不焊接，仅仅是放在一起。

而采用实施例1的方案，发现了一个新的技术问题：顶箔可能存在倾斜(即顶箔与推力盘5不处于平行状态)，在转动轴起飞转动后(10万转)，推力盘与顶箔发生碰撞。

为了解决上述问题，实施例5提出如下设计：

止推轴承，其属于弹性箔片气体动压止推轴承，为双向止推轴承；包括第一轴承座、第二轴承座、第一定位销、第二定位销、第一波箔组件、第一校平板、第二校平板、第一顶箔、第二定距顶箔、推力盘5；

推力盘5的一侧依次为：第一顶箔3、第一校平板2、第一波箔组件、第一轴承座；

推力盘5的另一侧依次为：第二定距顶箔4、第二校平板6、第二波箔组件、第二轴承座；

在第一轴承座(图中未示出)开有定位孔、且定位销嵌入其中；第一波箔组件、第一校平板2、第一顶箔3均设有销孔且依次堆叠第一轴承座之上。

在第二轴承座(图中未示出)开有定位孔、且定位销嵌入其中；第二波箔组件、第二校平板6、第二定距顶箔4均设有销孔且依次堆叠轴承座之上；

第一波箔组件最靠近第一顶箔3的第一波箔1采用一体冲压成型；

第二波箔组件最靠近第二定距顶箔4的第二波箔7(其与第一波箔1的设计相同)采用一体冲压成型；

波箔1采用一体冲压成型的具体构造为：

波箔1包括：第一板1-1、多个箔片1-2；所述第一板1-1的内部设置有圆形孔；所述多个箔片1-2沿周向并列地设置在第一板的内部(即多个箔片1-2设置在第一板的内部圆形孔中)；

多个箔片1-2围绕形成有中间空洞，以便转轴通过；

所述每个箔片均与相邻的至少1个箔片通过第一连接片1-3连接；，

所述每个箔片1-2均与第一板1-1通过第二连接片1-4连接；

所述第一板1-1、多个箔片1-2、第一连接片、第二连接片为一体冲压成型。

第一校平板、第二校平板的设计采用实施例1至实施例4的任意一种设计。

第二定距顶箔4，在其面向第一顶箔的一侧上设置有凸起的弹性件4-1；弹性件4-1均匀的设置在第二定距顶箔的表面。

在初始状态下，第二定距顶箔4的弹性件4-1处于压缩状态，即第二定距顶箔4、第一顶箔在初始状态下，处于压缩状态，从而保证：第二定距顶箔4、第一顶箔处于竖向状态。

以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。

Claims (4)

1.一种动压气体止推轴承用校平板，其特征在于，其设置在波箔与顶箔之间，校平板包括：第二板、多个校平作用压条组，所述第二板的内部设置有孔洞；所述校平作用压条组与波箔的箔片相对应，且所述校平作用压条组与波箔的顶部接触；所述校平作用压条组沿周向设置在第二板的内部；校平作用压条组包括：若干校平作用压条，且相邻的校平作用压条均设置有间隙；

校平作用压条采用直条状；校平作用压条面向波箔的一侧与波箔的凸起接触；且校平作用压条的走向与波箔的凸起的走向方向保持一致；

或者，

校平作用压条采用蛇形布置，即，校平作用压条组为1个连续的压条；蛇形的压条的其中1个前进走向与波箔的凸起的走向垂直。

2.一种动压气体止推轴承用校平板，其特征在于，其设置在波箔与顶箔之间，校平板包括：第二板、多个校平作用压条组，所述第二板的内部设置有孔洞；所述校平作用压条组与波箔的箔片相对应，且所述校平作用压条组与波箔的顶部接触；所述校平作用压条组沿周向设置在第二板的内部；校平作用压条组采用一块平整的压条板。

3.如权利要求1或2所述的一种动压气体止推轴承用校平板，其特征在于，多个校平作用压条组围绕形成有中间空洞，以便转轴通过。

4.一种止推轴承，其属于弹性箔片气体动压止推轴承，为双向止推轴承；其特征在于，包括第一轴承座、第二轴承座、第一定位销、第二定位销、第一波箔组件、第二波箔组件、第一校平板、第二校平板、第一顶箔、第二定距顶箔、推力盘；

推力盘的一侧依次为：第一顶箔、第一校平板、第一波箔组件、第一轴承座；

推力盘的另一侧依次为：第二定距顶箔、第二校平板、第二波箔组件、第二轴承座；

在第一轴承座开有定位孔、且定位销嵌入其中；第一波箔组件、第一校平板、第一顶箔均设有销孔且依次堆叠第一轴承座之上；

在第二轴承座开有定位孔、且定位销嵌入其中；第二波箔组件、第二校平板、第二定距顶箔均设有销孔且依次堆叠轴承座之上；

第一波箔组件最靠近第一顶箔的第一波箔采用一体冲压成型；

第二波箔组件最靠近第二定距顶箔的第二波箔采用一体冲压成型；

其中，第二波箔与第一波箔的构造相同；

其中，第一波箔，包括：第一板、多个箔片；所述第一板的内部设置有圆形孔；所述多个箔片沿周向并列地设置在第一板的内部；多个箔片围绕形成有中间空洞，以便转轴通过；所述每个箔片均与相邻的至少1个箔片通过第一连接片连接；所述每个箔片均与第一板通过第二连接片连接；所述第一板、多个箔片、第一连接片、第二连接片为一体冲压成型；

第一校平板、第二校平板的构造相同，均采用如权利要求1至3任意一项所述的校平板；

第二定距顶箔，在其面向第一顶箔的一侧上设置有凸起的弹性件；弹性件均匀的设置在第二定距顶箔的表面；

在初始状态下，第二定距顶箔的弹性件处于压缩状态，即第二定距顶箔、第一顶箔在初始状态下，处于压缩状态。

Images