CN113090645B - 一种箔片气体推力轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及气体动压流体润滑轴承技术领域，尤其是涉及一种箔片气体推力轴承。箔片气体推力轴承包括底板、顶部箔片和支撑及阻尼组件；所述底板上设有定位槽，所述定位槽内镶嵌有固定件；所述顶部箔片与底板连接的一侧，支撑及阻尼组件与底板连接的一侧均插接在一个相对应的定位槽内，并被夹持在定位槽和固定件之间。采用本发明中的定位槽、固定件相配合的装配方式可解决现有推力轴承装配时采用的点焊方式复杂、焊点质量不易保证所引发的脱落问题，适用于规模化制造生产，且产品质量性能稳定可靠。

Description

一种箔片气体推力轴承

技术领域

本发明涉及气体动压流体润滑轴承技术领域，尤其是涉及一种箔片气体推力轴承。

背景技术

弹性箔片动压气体推力轴承是以柔性表面为支承的自作用式动压挠性轴承，通过相互运动两个表面之间以及润滑气体与轴承中弹性元件之间的粘性拖拽力矩产生润滑气膜，并用来支承载荷。其具有质量小、可靠性高、维修周期长、环境与温度适应性强、功率损失小等诸多优点。已应用到无油透平、低温膨胀机以及飞机的空气循环机等高速旋转机械中。

推力气体箔片轴承一般由顶箔、波箔及底板组成。顶箔和波箔点焊于底板上，底板再由螺钉固定于轴承座上。轴承一般由多个推力瓦块组成，每个推力瓦块包括顶箔以及起支撑作用的波箔。系统工作时，推力盘表面和顶箔表面这两个相对运动面通过气体薄膜隔开，在压力作用下，顶箔和波箔发生弹性变形，形成收敛楔进而产生流体动压效应，用来支承轴向承载力。

通常推力轴承制作时，需要将顶箔、波箔点焊于底板上，若点焊不牢固会造成顶箔或波箔的脱落。点焊对焊接人员有较高的要求，焊接质量的随机偏差等都会对轴承整体性能产生重要影响，因此不利于规模化生产。另外目前常用的支撑波箔的构成型式及阻尼特性也需进一步优化，以提高转子运行稳定性。

发明内容

本发明的第一目的在于提供一种箔片气体推力轴承，该箔片气体推力轴承能够箔片和波箔安装不方便，以及不便于批量生产的问题；

本发明提供一种箔片气体推力轴承，其包括底板、顶部箔片和支撑及阻尼组件；

所述底板上设有定位槽，所述定位槽内镶嵌有固定件；

所述顶部箔片与底板连接的一侧，支撑及阻尼组件与底板连接的一侧均插接在一个相对应的定位槽内，并被夹持在定位槽和固定件之间。

优选的，所述顶部箔片、支撑及阻尼组件的一侧均设置有翻边，所述翻边插接在定位槽内并被夹持在定位槽和固定件之间。

优选的，所述支撑及阻尼件包括支撑波箔和阻尼波箔；

所述阻尼波箔由具有阻尼效应的材料制成；

或者，所述阻尼波箔与支撑波箔采用相同的材质制成，此种情况下，阻尼波箔表面喷涂有阻尼涂层。

优选的，当阻尼波箔具有阻尼涂层时，所述阻尼涂层的厚度占阻尼波箔厚度的1/5～1/3。

优选的，所述箔片气体推力轴承包括多组顶部箔片、支撑波箔和阻尼波箔；

每组顶部箔片、支撑波箔和阻尼波箔包括一个顶部箔片、一个支撑波箔和一个阻尼波箔；

所述支撑波箔和阻尼波箔均包括多个间隔部分的带状结构，同一组的所述支撑波箔和阻尼波箔的带状结构交错布置；

在同一组中顶部箔片覆盖在支撑波箔和阻尼波箔上部。

优选的，所述底板上设置有多组定位槽，一组定位槽与一组顶部箔片、支撑波箔和阻尼波箔一一对应设置。

优选的，每组定位槽包括第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽；

所述第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽内分别镶嵌有第一固定件、第二固定件和第三固定件；

所述顶部箔片的一侧插接在第一定位槽内，并由第一固定件固定；

所述阻尼波箔插接在第二定位槽内，并由第二固定件固定；

所述支撑波箔插接在第三定位槽内，并由第三固定件固定。

优选的，所述顶部箔片上设置有顶箔翻边，所述阻尼波箔上设置有阻尼波箔翻边，所述支撑波箔上设置有支撑波箔翻边。

优选的，所述底板上设置有多组沿底座周向均匀分布的定位槽。

优选的，所述底板上设置有多个均匀分布的通孔。

有益效果：

采用本发明中的定位槽、固定件相配合的装配方式可解决现有推力轴承装配时采用的点焊方式复杂、焊点质量不易保证所引发的脱落问题，适用于规模化制造生产，且产品质量性能稳定可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式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，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，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为本发明具体实施方式提供的箔片气体推力轴承的整体结构示意图；

图2为本发明具体实施方式提供的底板的结构示意图；

图3为本发明具体实施方式提供的箔片气体推力轴承去掉顶部箔片的结构示意图；

图4为本发明具体实施方式提供的支撑及阻尼组件的结构示意图；

图5为本发明具体实施方式提供的支撑波箔的结构示意图；

图6为本发明具体实施方式提供的阻尼波箔的结构示意图；

图7为图3“A-A”向剖视图；

图8为图4“B-B”向剖视图。

附图标记说明：

1、底板；

11、第一定位槽；12、第二定位槽；13、第三定位槽；14、通孔；

2、顶部箔片；

21、顶箔翻边；

3、支撑及阻尼组件；

31、支撑波箔；311、支撑波箔翻边；

32、阻尼波箔；321、阻尼波箔翻边；

4、第一固定件；

5、第二固定件；

6、第三固定件。

具体实施方式

下面将结合实施例对本发明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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语"中心"、"纵向"、"横向"、"长度"、"宽度"、"厚度"、"上"、"下"、"前"、"后"、"左"、"右"、"坚直"、"水平"、"顶"、"底"、"内"、"外"、"顺时针"、"逆时针"等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语"第一"、"第二"仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有"第一"、"第二"的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个所述特征。在本发明的描述中，"多个"的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。此外，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1至图8所示，本发明提供了一种箔片气体推力轴承，图1是本实施例的整体结构示意图，如图1所示，箔片气体推力轴承包括底板1、顶部箔片2和支撑及阻尼组件3。

参照图7、图8，底板1上设有定位槽，定位槽内镶嵌有固定件。

顶部箔片2与底板1连接的一侧，支撑及阻尼组件3与底板1连接的一侧均插接在一个相对应的定位槽内，并被夹持在定位槽和固定件之间。

在本实施方式中，采用本发明中的定位槽、固定件相配合的装配方式可解决现有推力轴承装配时采用的点焊方式复杂、焊点质量不易保证所引发的脱落问题，适用于规模化制造生产，且产品质量性能稳定可靠。

具体的，顶部箔片2、支撑及阻尼组件3的一侧均设置有翻边，翻边插接在定位槽内并被夹持在定位槽和固定件之间。通过翻边的设置，可以方便的顶部箔片2、支撑及阻尼组件3的安装，能够增加定位槽、固定件对顶部箔片2、支撑及阻尼组件3的夹持面积。

支撑及阻尼件包括支撑波箔31和阻尼波箔32，阻尼波箔31由具有阻尼效应的材料制成。

或者，阻尼波箔32与支撑波箔31采用相同的材质制成，此种情况下，阻尼波箔32表面喷涂有阻尼涂层。

具体的，参照图4至图8为支撑及阻尼组件3的结构示意图，支撑及阻尼组件3由两部分构成，第一部分为主要起支撑作用的支撑波箔31，第二部分为主要提供阻尼的阻尼波箔32。支撑波箔31主要为顶箔2提供支撑刚度，阻尼波箔32主要提供阻尼的同时兼提供一定的支撑刚度。阻尼波箔32可采用具有优良阻尼效应的材料制作，或者通过在支撑波箔31所用材料的表面上喷涂阻尼涂层的方式来制作阻尼波箔32。阻尼波箔32上的阻尼涂层厚度约为阻尼波箔厚度的1/5～1/3。

参照图1、图3箔片气体推力轴承包括多组顶部箔片2、支撑波箔31和阻尼波箔32；

每组顶部箔片2、支撑波箔31和阻尼波箔32包括一个顶部箔片2、一个支撑波箔31和一个阻尼波箔32。

参照图4，支撑波箔31和阻尼波箔32均包括多个间隔部分的带状结构，同一组的支撑波箔31和阻尼波箔32的带状结构交错布置.

在同一组中顶部箔片2覆盖在支撑波箔31和阻尼波箔32上部。

每组顶部箔片2、支撑波箔31和阻尼波箔32，改组中支撑波箔31和阻尼波箔32组合使用，在本实施方式中，首次将支撑波箔和阻尼波箔进行组合应用，并使其处于同一层结构中，可同时改变支撑波箔的刚度和阻尼波箔的阻尼特性以改善转子系统的动力学特性，以解决转子系统运行不稳定、振动大的问题。

具体的，如图4所示，支撑波箔31和阻尼波箔32的带状结构相互交错布置，且同层放置，A1、A2、A3为支撑波箔31的带宽，B1、B2、B3为阻尼波箔32的带宽，G1、G2、G3、G4、G5为支撑波箔31和阻尼波箔32相邻两个带状结构的间隙。β为支撑波箔31所占的扇形角度，φ为阻尼波箔32所占的扇形角度，α为支撑波箔31和阻尼波箔32的周向定位角度，c1、c2为相应的周向间隙。

如图4所示，优化的，支撑波箔31的带宽A1≥A2≥A3，阻尼波箔32的带宽A3≥B1≥B2≥B3，因为阻尼波箔32主要提供阻尼，同时兼具有提供一定支撑刚度的作用，为了不过多的削弱轴承整体刚度，需要控制相应的间隙值。支撑波箔31和阻尼波箔32相邻两个带状结构的间隙m1＞G1≥G2≥G3≥G4≥G5≥m2，1≤m1≤2.5，0.5≤m2≤1。通过以上所述，可以通过调整各个参数值的大小，来实现刚度和阻尼值的最优匹配，使轴承可靠稳定运行，减小转子的振动。

图2为底板的结构示意图，在底板1上开设有的第一定位槽11、第二定位槽12，第三定位槽13，各定位槽均沿圆周均匀分布，且彼此数量相等。各个槽宽及槽深可相等或者根据实际情况确定。同时，底板1上均布开设有若干数量的通孔14，用以穿过螺钉，将装配好的轴承固定于轴承座上。

具体的，底板1上设置有多组定位槽，一组定位槽与一组顶部箔片、支撑波箔和阻尼波箔一一对应设置。

每组定位槽包括第一定位槽11、第二定位槽12和第三定位槽13；

第一定位槽11、第二定位槽12和第三定位槽13内分别镶嵌有第一固定件4、第二固定件5和第三固定件6。

参照图7、图8，顶部箔片2的一侧插接在第一定位槽11内，并由第一固定件4固定，阻尼波箔32插接在第二定位槽12内，并由第二固定件5固定，支撑波箔32插接在第三定位槽13内，并由第三固定件6固定。

顶部箔片2上设置有顶箔翻边21，支撑波箔31上设置有支撑波箔翻边311，阻尼波箔32上设置有阻尼波箔翻边321。

在箔片气体推力轴承的装配过程中，首先安装支撑波箔31和阻尼波箔32，再进行顶部箔片的安装，其具体的安装过程为：

如图5、图8所示，支撑波箔31沿径向被分成若干数量的带状结构，在其一侧设置有支撑波箔翻边311，装配时，将支撑波箔翻边311插入第三定位槽13内，用第三固定件6进行定位。

如图6、图7所示，阻尼波箔32沿径向被分成若干数量的带状结构，在其一侧设置有阻尼波箔翻边321，装配时，将阻尼波箔翻边321插入第二定位槽12内，用第二固定件5进行定位。

图1中可以看出，顶箔2整体为扇形。图7是其周向剖视图，其一侧设置有倾斜区，另一侧为平面区。在其倾斜区一侧设置有顶箔翻边21，轴承装配时，将顶箔翻边21插入到第一定位槽11中，然后用第一固定件4进行固定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (9)

1.一种箔片气体推力轴承，其特征在于，包括底板、顶部箔片和支撑及阻尼组件；

所述底板上设有定位槽，所述定位槽内镶嵌有固定件；

所述顶部箔片与底板连接的一侧，支撑及阻尼组件与底板连接的一侧均插接在一个相对应的定位槽内，并被夹持在定位槽和固定件之间；

所述支撑及阻尼件包括支撑波箔和阻尼波箔，支撑波箔和阻尼波箔同层布置，能够持续且分别起到支撑及阻尼作用；

所述支撑波箔和阻尼波箔均包括多个间隔部分的带状结构，同一组的所述支撑波箔和阻尼波箔的带状结构交错同层布置。

2.根据权利要求1所述的箔片气体推力轴承，其特征在于，所述顶部箔片、支撑及阻尼组件的一侧均设置有翻边，所述翻边插接在定位槽内并被夹持在定位槽和固定件之间。

3.根据权利要求2所述的箔片气体推力轴承，其特征在于，

所述阻尼波箔由具有阻尼效应的材料制成；

或者，所述阻尼波箔与支撑波箔采用相同的材质制成，此种情况下，阻尼波箔表面喷涂有阻尼涂层。

4.根据权利要求3所述的箔片气体推力轴承，其特征在于，当阻尼波箔具有阻尼涂层时，所述阻尼涂层的厚度占阻尼波箔厚度的1/5～1/3。

5.根据权利要求1所述的箔片气体推力轴承，其特征在于，所述底板上设置有多组定位槽，一组定位槽与一组顶部箔片、支撑波箔和阻尼波箔一一对应设置。

6.根据权利要求5所述的箔片气体推力轴承，其特征在于，每组定位槽包括第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽；

所述第一定位槽、第二定位槽和第三定位槽内分别镶嵌有第一固定件、第二固定件和第三固定件；

所述顶部箔片的一侧插接在第一定位槽内，并由第一固定件固定；

所述阻尼波箔插接在第二定位槽内，并由第二固定件固定；

所述支撑波箔插接在第三定位槽内，并由第三固定件固定。

7.根据权利要求6所述的箔片气体推力轴承，其特征在于，所述顶部箔片上设置有顶箔翻边，所述阻尼波箔上设置有阻尼波箔翻边，所述支撑波箔上设置有支撑波箔翻边。

8.根据权利要求5所述的箔片气体推力轴承，其特征在于，所述底板上设置有多组沿底座周向均匀分布的定位槽。

9.根据权利要求1所述的箔片气体推力轴承，其特征在于，所述底板上设置有多个均匀分布的通孔。

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