CN112178044B - 推力轴承、压缩气体的装置以及推力轴承的调节方法 - Google Patents

Abstract

涉及轴承技术，本申请提供了一种推力轴承、压缩气体的装置以及推力轴承的调节方法，推力轴承与止推件轴向对位设置，所述推力轴承包括：顶箔，面向所述止推件设置，所述顶箔一端固定于所述轴承座，所述顶箔另一端为自由端；以及，弹性件，固定于所述轴承座，以支撑所述顶箔，所述弹性件具有可调节的支撑刚度。该推力轴承可对支撑刚度进行调节，从而增强了转子的可靠运行。

Description

推力轴承、压缩气体的装置以及推力轴承的调节方法

技术领域

本申请涉及轴承技术，尤其涉及一种推力轴承、压缩气体的装置以及推力轴承的调节方法。

背景技术

气体动压轴承，是利用气体在楔形空间产生的流体动压力来支承载荷。常在轴颈或轴瓦的表面做出浅螺纹槽，利用槽的泵唧作用提高承载能力。

弹性箔片气体动压轴承利用空气的粘性剪切效应将空气作为工作润滑剂，从而具有高转速，低温升，对装配精度要求低等特点。该轴承结构被广泛应用于涡轮膨胀机，涡轮交流发电机和涡轮增压器等领域。

然而现有技术中气体动压轴承的刚度一般是根据用于支撑的底箔的刚度参数确定，且，气体动压轴承生产完成后，也无法再根据需要对刚度参数进行调节或调整。这影响了同一型号轴承的适用范围。

发明内容

为了解决现有技术的技术问题，本申请提供了一种推力轴承、压缩气体的装置以及推力轴承的调节方法。

第一方面，本申请提供了一种推力轴承，与止推件轴向对位设置，所述推力轴承包括：顶箔，面向所述止推件设置，所述顶箔一端固定于所述轴承座，所述顶箔另一端为自由端；以及，弹性件，固定于所述轴承座，以支撑所述顶箔，所述弹性件具有可调节的支撑刚度。

本申请一实施例中，通过改变所述弹性件支撑于所述顶箔的弹性体数量，调节对所述顶箔的支撑刚度。

本申请一实施例中，还具有固定座，所述固定座限位固定所述弹性件，所述固定座面积大于顶箔。

本申请一实施例中，所述弹性件为条形弹性件，所述固定座设置有固定限位所述弹性件的固定槽。

本申请一实施例中，所述弹性件为弹簧，所述固定座开设有多个在支撑平面上延伸的固定槽，所述弹性件弯曲限位于多个固定槽内。

本申请一实施例中，所述弹性件呈蛇形地限位在多个所述固定槽内，所述固定槽内设置有多个固定位，以在多个不同位置固定所述弹性件自由端；以此改变所述弹性件的位伸长度，改变所述弹性件支撑于所述顶箔的弹性体数量。

本申请一实施例中，所述固定槽呈弧形延伸，多个所述固定槽平行。

本申请一实施例中，所述弹性件两端均具有定位件，所述固定槽具有多个用于固定所述定位件的固定位，供所述弹性件自由端固定在其中任意一个固定位。

本申请一实施例中，所述止推件与所述轴承座之间具有多个所述顶箔，多个所述顶箔环形布置，各个所述顶箔具配置有对应的所述弹性件。

第二方面，本申请提供了一种压缩气体的装置，包括如前所述的推力轴承。

本申请一实施例中，对应轴上的所述止推件配置有两个所述推力轴承，两个所述推力轴承在轴向上分别位于所述止推件两侧。

第三方面，本申请提供了一种推力轴承的调节方法，所述推力轴承为气浮推力轴承，包括步骤：

在气浮推力轴承的各个顶箔下部配置弹性件，以支撑所述顶箔；

调节所述弹性件中多个弹性体相互之间的间距；

调节对所述顶箔进行支撑的弹性体总数，或者，调节对所述顶箔进行支撑的弹性体密度；以及，

以此调节所述弹性件对所述顶箔的支撑刚度。

本申请实施例提供的推力轴承，针对现有技术中的问题，本申请实施例的推力轴承，以一个弹性件替换底箔，且将弹性件配置为可以调节，以此便于调节对所述顶箔的支撑刚度。减小了加工难度，增强了转子的可靠运行的时间。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

为了更清楚地说明本申请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，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1一实施例的推力轴承结构示意图；

图2一实施例的推力轴承侧剖面结构示意图；

图3本发明实施例的推力轴承立体结构示意图；

图4本发明实施例的推力轴承俯视结构示意图；

图5本发明实施例的推力轴承弹性件拉伸后结构示意图；

图6本发明实施例的推力轴承未拉伸弹簧支撑结构示意图；

图7本发明实施例的推力轴承的弹性件拉伸后结构示意图；

图8本发明实施例的推力轴承的定位件结构示意图；

图9本发明实施例的推力轴承的弹性件放大结构示意图；

图10本发明实施例的推力轴承的弹性件拉伸后结构示意图。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

实施例中，弹性箔片式气体动压轴向轴承结构，如图1所示(该图只画出四分之一箔片组件单元)，其中主要包括顶箔11、拱箔12以及轴承座13。顶箔11位于最外侧搭接在拱箔12上，拱箔12点焊在轴承座13上。轴向气体动压轴承具体装配位置如图2所示，其中顶箔21、拱箔22以及轴承座23，拱箔22和顶箔21的前沿侧为平片，点焊在轴承座23上，拱箔22和顶箔21后沿侧为自由端，不进行固定。

顶箔21通常要求为非水平面且与水平面呈一定角度，这样有利于楔形空间的形成。拱箔22为多个半圆形箔片排列形成，当止推盘挤压在顶箔21上时，拱箔22受到压缩变形提供承载能力。该结构工作原理为当转子高速旋转时，止推盘与顶箔之间由于楔形空间的存在，转子将空气卷入楔形空间中，从而对顶箔造成轴向推力，实现承载的功能，由于该结构以空气为润滑，所以具有发热低，转速高的特点。

然而此实施例中气体动压轴承的刚度一般是根据用于支撑的底箔的刚度参数确定，且，气体动压轴承生产完成后，也无法再根据需要对刚度参数进行调节或调整。这影响了同一型号轴承的适用范围。

本申请实施例中，该弹性箔片气体动压轴承可根据实际情况或需要对支撑刚度进行灵活地调节，从而增强了转子的可靠运行稳定性。

本申请发明人发现，轴向轴承结构可选择用固定座与弹性件代替了加工难度加大的拱箔，如此便可以有效减小加工难度。特别地轴向轴承结构中的弹性件可通过两端的销钉固定，两销钉的距离决定了弹簧拉伸长度进而决定了顶箔弹簧支撑单元数，决定其支撑刚度，支撑刚度影响着转子运行的稳定性与其他动态特性，与原有技术相比，该结构实现了刚度可调，有效地增加了转子稳定性。

图3本发明实施例的推力轴承立体结构示意图，图4本发明实施例的推力轴承俯视结构示意图，图5本发明实施例的推力轴承弹性件拉伸后结构示意图，以及图6本发明实施例的推力轴承未拉伸弹簧支撑结构示意图。

第一方面，本申请提供了一种推力轴承，与止推件轴向对位设置，所述推力轴承主要包括：顶箔31，面向所述止推件设置，所述顶箔31一端固定于所述轴承座35，所述顶箔31另一端为自由端；以及，弹性件32，固定于所述轴承座35，以支撑所述顶箔31，所述弹性件32具有可调节的支撑刚度。

图中仅显示了该推力轴承的四分之一结构，本领域技术人员可以理解的是，此实施例中该推力轴承具有四组顶箔31以及相应的弹性件32与固定座结构。当然可以理解的是，也可以更多数量的顶箔31组，同样可以配置为本申请实施例的可调节弹性支撑结构，不限于此。本申请实施例提供的推力轴承，针对现有技术中的问题，本申请实施例的推力轴承，以一个弹性件替换底箔，且将弹性件配置为可以调节，以此便于调节对所述顶箔的支撑刚度。减小了加工难度，增强了转子的可靠运行的时间。

本申请一实施例中，通过改变所述弹性件32支撑于所述顶箔31的弹性体数量，调节对所述顶箔31的支撑刚度。以此，单个推力轴承便可以适用于不同支撑刚度需求的情况。

本申请一实施例中，还具有固定座33，所述固定座33限位固定所述弹性件32，所述固定座33面积大于顶箔31。以便于调节弹性件32在固定座33中的延伸长度，调节对于顶箔31支撑刚性。

本申请一实施例中，所述弹性件32为条形弹性件，所述固定座33设置有固定限位所述弹性件32的固定槽。

本申请一实施例中，所述弹性件32为弹簧，所述固定座33开设有多个在支撑平面上延伸的固定槽，所述弹性件32弯曲限位于多个固定槽内。

本申请一实施例中，所述弹性件32呈蛇形地限位在多个所述固定槽内，所述固定槽内设置有多个固定位，以在多个不同位置固定所述弹性件32自由端；以此改变所述弹性件32的位伸长度，改变所述弹性件32支撑于所述顶箔31的弹性体数量。

本申请一实施例中，所述固定槽呈弧形延伸，多个所述固定槽平行。

本申请一实施例中，所述弹性件32两端均具有定位件34，所述固定槽具有多个用于固定所述定位件34的固定位，供所述弹性件32自由端固定在其中任意一个固定位。

本申请一实施例中，所述止推件与所述轴承座35之间具有多个所述顶箔31，多个所述顶箔31环形布置，各个所述顶箔31具配置有对应的所述弹性件32。

第二方面，本申请提供了一种压缩气体的装置，包括如前所述的推力轴承。

本申请一实施例中，对应轴上的所述止推件配置有两个所述推力轴承，两个所述推力轴承在轴向上分别位于所述止推件两侧。

第三方面，本申请提供了一种推力轴承的调节方法，所述推力轴承为气浮推力轴承，包括步骤：

在气浮推力轴承的各个顶箔31下部配置弹性件32，以支撑所述顶箔31；

调节所述弹性件32中多个弹性体相互之间的间距；

调节对所述顶箔31进行支撑的弹性体总数，或者，调节对所述顶箔31进行支撑的弹性体密度；以及，

以此调节所述弹性件32对所述顶箔31的支撑刚度。

以下结合附图介绍如下：

本提案书提出的刚度可调的弹性箔片气体动压轴承如图3所示，其中主要包括顶箔31，弹性件32，固定座33，固定件34以及轴向轴承座35；其中顶箔31前沿侧为平面薄片，通过点焊的方式焊接在轴向轴承座35上，且顶箔31最外沿外径要求小于固定座33上最外沿弧形沟道。弹性件32与固定座33的组合代替原有技术中的拱箔来提供承载能力，弹性件成反复弯曲状，放置在有诸多弧形沟道的固定座上，提供一种刚度可调的轴向气体动压轴承实施例，该气体动压轴承特点在于以弹簧组件代替底箔，减小了加工难度，并且可通过拉伸弹簧长度实现刚度可调。

见图8所示意，定位件34(或定位件53)可以呈螺栓结构，对应地固定座33的沟槽内可以间隔开设有多个螺孔，当然，可以理解的是，定位件34(或定位件53)与固定座33的沟槽配合方式也可以是过盈配合，也就是沟槽内可以间隔地设置多个开孔，定位件34可通过过盈配合选择适合的开孔中进行固定。

具体弹簧组件如图4所示，图中弹性件41、固定座42、固定件43、轴向轴承座44，弹性件两端通过固定件固定，弹簧支撑最外沿弧形沟道内打有四分之一圆周销钉孔，该孔同样贯穿轴向轴承座。固定座固定在轴向轴承座，固定方式可选择为螺钉锁紧或焊接等。调节轴承支撑刚度的方式为通过对弹簧端部销钉位置的选取来控制弹簧拉伸的长度，具体改变刚度的原理如图5、图6和图7所示。弹性件51、固定座52、固定件53、轴向轴承座54、顶箔61、弹性件62、顶箔71、弹性件72。可知，在弹簧未拉伸的状态下，单位面积支撑数明显比拉伸状态下多，弹簧主要起提供弹性支撑及阻尼的作用。支撑弹簧数越多，刚度越大，反之越小，从而可以通过对销钉孔的选择来调节支撑刚度。可参照图9本发明实施例的推力轴承的弹性件放大结构示意图，以及图10本发明实施例的推力轴承的弹性件拉伸后结构示意图。

本申请实施例提出了一种刚度可调的弹性箔片气体动压轴承，该轴向气体动压轴承由顶箔、弹性件、固定座、固定销、轴向轴承座组成，其总体结构如图3所示。本结构主要以弹簧支撑组件替代拱箔单元，通过对弹簧的拉伸与压缩来调节弹性件对顶箔的支撑单元数，从而达到刚度可调的效果。

一方面，根据转子的外径尺寸及止推盘的外径尺寸，设计轴向顶箔的径向尺寸，并要求顶箔一端预留一个固定端，固定端通过点焊的方式焊接在轴向轴承座上，且要求顶箔整体角度与止推盘之间形成楔形效应，最后可通过热处理增加顶箔的弹性。

二方面，在整个结构中提供刚度与阻尼的单元主要为弹性件，该结构示意图如图4中所指，弹性件的参数主要由弹簧外径、中径、内径、簧丝直径以及节距决定，弹簧外径决定弹簧支撑初始高度，簧丝直径与节距决定支撑的刚度、阻尼与支撑单元数。弹簧的选择主要根据转子轴向支撑所需的刚度阻尼所决定，弹性件首端通过销钉固定在固定位置，末端可对销钉孔进行选择。

再一方面，固定座的尺寸要求主要根据转子外径、弹簧外径、弹簧可拉伸长度决定，固定座上的弧形沟道数决定弹簧支撑刚度及阻尼的上下限，沟道数越多，拉伸距离越大，刚度及阻尼可变化越大，反之越小。外侧可拉伸弧形沟道及所对应的轴向轴承座位置需开有销钉孔来固定弹性件末端。销钉孔之间的间距决定调级的幅度，销钉孔间距越小，数量越多，调级Ф越精密，可调范围越大，反之越小。固定座与轴向轴承直接可通过焊接或螺栓锁紧的方式连接。

最后将加工好的顶箔、弹性件、固定座、轴向轴承座按照图3所示装配。

需要说明的是，在本文中，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本申请。对这些实施例的多种修改对本领域的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申请的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本申请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申请的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种推力轴承，与止推件轴向对位设置，其特征在于，所述推力轴承包括：

顶箔(31)，面向所述止推件设置，所述顶箔(31)一端固定于所述轴承座(35)，所述顶箔(31)另一端为自由端；以及，

弹性件(32)，固定于所述轴承座(35)，以支撑所述顶箔(31)，所述弹性件(32)具有可调节的支撑刚度；还具有固定座(33)，所述固定座(33)限位固定所述弹性件(32)，所述固定座(33)开设有多个在支撑平面上延伸的固定槽，所述弹性件(32)弯曲限位于多个固定槽内。

2.如权利要求1所述的推力轴承，其特征在于，通过改变所述弹性件(32)支撑于所述顶箔(31)的弹性体数量，调节对所述顶箔(31)的支撑刚度。

3.如权利要求1所述的推力轴承，其特征在于，所述固定座(33)面积大于顶箔(31)。

4.如权利要求3所述的推力轴承，其特征在于，所述弹性件(32)为条形弹性件，所述固定座(33)设置有固定限位所述弹性件(32)的固定槽。

5.如权利要求3所述的推力轴承，其特征在于，所述弹性件(32)为弹簧。

6.如权利要求5所述的推力轴承，其特征在于，所述弹性件(32)呈蛇形地限位在多个所述固定槽内，所述固定槽内设置有多个固定位，以在多个不同位置固定所述弹性件(32)自由端；以此改变所述弹性件(32)的位伸长度，改变所述弹性件(32)支撑于所述顶箔(31)的弹性体数量。

7.如权利要求4至6任一项所述的推力轴承，其特征在于，所述固定槽呈弧形延伸，多个所述固定槽平行。

8.如权利要求4至6任一项所述的推力轴承，其特征在于，所述弹性件(32)两端均具有定位件(34)，所述固定槽具有多个用于固定所述定位件(34)的固定位，供所述弹性件(32)自由端固定在其中任意一个固定位。

9.如权利要求4至6任一项所述的推力轴承，其特征在于，所述止推件与所述轴承座(35)之间具有多个所述顶箔(31)，多个所述顶箔(31)环形布置，各个所述顶箔(31)具配置有对应的所述弹性件(32)。

10.一种压缩气体的装置，其特征在于，包括如权利要求1至9任一项所述的推力轴承。

11.如权利要求10所述的压缩气体的装置，其特征在于，对应轴上的止推件配置有两个所述推力轴承，两个所述推力轴承在轴向上分别位于所述止推件两侧。

12.一种推力轴承的调节方法，所述推力轴承为气浮推力轴承，推力轴承具有固定座(33)，所述固定座(33)限位固定弹性件(32)，所述固定座(33)开设有多个在支撑平面上延伸的固定槽，所述弹性件(32)弯曲限位于多个固定槽内，其特征在于，包括步骤：

在气浮推力轴承的各个顶箔下部配置弹性件，以支撑所述顶箔；

调节所述弹性件中多个弹性体相互之间的间距；

调节对所述顶箔进行支撑的弹性体总数，或者，调节对所述顶箔进行支撑的弹性体密度；以及，

以此调节所述弹性件对所述顶箔的支撑刚度。

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