CN113503319A - 一种波箔组合式径向空气轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提出了一种波箔组合式径向空气轴承装置，包括轴承套、端盖，所述轴承套内同轴且径向设置有顶箔、中箔和组合波箔，所述中箔位于所述顶箔和组合波箔之间，所述顶箔、中箔和组合波箔端部卡于所述轴承套侧壁,本发明设置了中箔，轴承运行时，中箔与波箔和顶箔的摩擦作用，可增大轴承阻尼，并增大轴承转子系统能量消耗，提高系统运行稳定性，消除机械振动；顶箔、中箔和组合波箔通过折弯部并卡于轴承套的弯折形缝槽，末端为自由端，不会产生额外的力学作用，并且也有利于组合式波箔的定位安装；使用组合式的波箔，不同的波箔条排列组合方式可以改变组合式波箔的刚度，便于实现性能的优化组合，以满足不同工况下对不同的刚度要求。

Description

一种波箔组合式径向空气轴承装置
技术领域
本发明涉及动压气体轴承领域，尤其涉及波箔组合式径向空气轴承装置。
背景技术
箔片轴承是一种空气悬浮轴承，目前主要应用于鼓风机、微型燃气轮机、飞机用空气循环机以及氢燃料电池空压机转子等高速涡轮机械。空气箔片轴承属于动压型流体润滑轴承，其工作原理是利用轴颈表面与轴瓦内表面间的高速相对运动，带动空气形成楔形动压效应，从而实现转子在轴承中间悬浮的效果。
波箔型空气动压轴承是目前研究较为集中、应用较为泛的空气箔片轴承。波箔型空气动压轴承包含三个主要结构部件：顶箔、波箔和轴承套。顶箔和波箔位于轴承套内，相互配合形成圆弧形的柔性表面，为轴承提供结构刚度和阻尼性能。波箔型空气动压轴承具有承载能力高、稳定性好、寿命长和高速高温性能稳定等诸多优点，在轻载高速旋转机械中得到了广泛的应用。
目前已有的有关波箔型空气动压箔片轴承的专利中，波箔沿轴承在轴向上向方向大多数都是整体式的结构，这种整体式的波箔型气体空气动压箔片轴承一旦加工成品，其波箔的刚度即为确定值，无法根据实际的要求进行更改，也无法使刚度和轴承的综合性能达到优化。
目前常见的互联式波箔与普通整体式波箔相比，互联式波箔上具有一道或多道割口，割口自波箔的固定端贯通其自由端，将波箔主体于轴向上分割成多段子波箔，多段子波箔间通过固定端并列连接。由于其加工工艺限制，该类波箔的各子波箔的波形完全相同，仅可控制不同子波箔的轴向宽度，波箔的刚度在轴向基本无差别，同样无法根据实际的要求进行更改，也无法使刚度和轴承的综合性能达到优化。
目前常见的波箔型空气轴承中顶箔与波箔的端部通常采用焊接的方式固定在轴承套中，这种焊接结构工艺上难以稳定，其焊接结构也会对波箔和顶箔产生额外的附加力学作用，降低波箔轴承的性能。此外，目前使用的整体式波箔结构中，轴承端部波箔的径向刚度较大，当轴颈发生偏斜时，易产生轴颈与顶箔表面的干涉作用。
目前常用的波箔型空气动压轴承的顶箔和波箔均通过固定端连接固定，而尾端自由，这是由于箔片空气动压轴承工作原理决定的，箔片在工作过程中周向具有变形和位移。但箔片尾端轴向的错位会让承载区有效工作气膜分布不均匀，降低箔片空气动压轴承的承载能力及稳定性，导致轴系运行不稳，振动加剧，严重时甚至有可能发生轴系烧损。因此需要以有效的方法限制箔片的轴向位置。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提出了一种波箔组合式径向空气轴承装置，包括轴承套、端盖，所述轴承套内同轴且径向设置有顶箔、中箔和组合波箔，所述中箔位于所述顶箔和组合波箔之间，所述顶箔、中箔和组合波箔端部卡于所述轴承套侧壁。
优选的，所述顶箔为环形开口结构且轴向延伸至整个轴承套内，所述顶箔的开口处设有顶箔折弯部。
优选的，所述顶箔折弯部为L形。
优选的，所述中箔为环形开口结构且轴向延伸于整个轴承套内，所述中箔的开口处设有中箔折弯部。
优选的，所述中箔折弯部为竖直形。
优选的，所述组合波箔包括间隔设置的若干波箔条和波箔间隔条，所述波箔条为环形，且端部设有波箔折弯部，所述波箔间隔条为环形且端部设有间隔条折弯部。
优选的，不同所述波箔条的轴向宽度相同或不同，波形相同或者不同，所述波箔间隔条的轴向宽度相同或者不同。
优选的，所述轴承套内壁设有弯折形缝槽。
优选的，所述轴承套端部设有端盖，所述端盖与轴承套之间圆周排列设置有若干锁紧件。
优选的，所述中箔和顶箔内壁设有耐磨涂层。
本发明提出的波箔组合式径向空气轴承装置有以下有益效果：1、设置了中箔，轴承运行时，中箔与波箔和顶箔的摩擦作用，可增大轴承阻尼，并增大轴承转子系统能量消耗，提高系统运行稳定性，消除机械振动；2、顶箔、中箔和组合波箔通过折弯部卡于轴承套的弯折形缝槽，末端为自由端，固定端不会产生额外的力学作用，并且也有利于组合式波箔的定位安装；3、使用组合式的波箔，不同的波箔条排列组合方式可以改变组合式波箔的刚度，便于实现性能的优化组合，以满足不同工况下对不同的刚度要求，可以实现波箔轴承的性能优化。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍。
图1为本发明的立体示意图；
图2为本发明的爆炸图；
图3为本发明的无端盖的侧面示意图；
图4为图3中的I处的放大图；
图5为图3中II处的放大图；
图6为本发明的组合波箔的示意图；
图7为本发明的波箔条示意图；
图8为本发明的波箔间隔条的示意图；
图9为本发明的中箔示意图；
图10为本发明的顶箔示意图；
图11为本发明的轴承套示意图；
其中，1、轴承套；2、顶箔；3、中箔；4、组合波箔；5、端盖；6、锁紧件；7、波箔条；8、波箔间隔条；9、波形；10、波箔折弯部；11、间隔条折弯部；12、中箔折弯部；13、顶箔折弯部；14、光孔；15、弯折形缝槽。
具体实施方式
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。
如图1、图2所示，本发明提出了一种波箔组合式径向空气轴承装置，包括轴承套1、端盖5，所述轴承套1内同轴且径向设置有顶箔2、中箔3和组合波箔4，装配完毕后中箔3是压于顶箔2和组合波箔4之间的，所述顶箔2、中箔3和组合波箔4端部卡于所述轴承套1侧壁。轴承工作时，中箔3与波箔和顶箔2的摩擦作用，可增大轴承阻尼，并增大轴承-转子系统能量消耗，提高系统运行稳定性，消除机械振动。
其中，所述顶箔2为环形开口结构且轴向延伸至整个轴承套1内，所述顶箔2的开口处设有顶箔折弯部13，所述顶箔折弯部13为L形，轴承的内壁设有弯折形缝槽15，弯折形缝槽15沿着轴承的轴向延伸，L形的顶箔折弯部13可从弯折形缝槽15端部插入，即顶箔2插入轴承套1内，同时所述中箔3为环形开口结构且轴向延伸于整个轴承套1内，所述中箔3的开口处设有中箔折弯部12，所述中箔折弯部12为竖直形,能够插于弯折形缝槽15内。同样地，组合波箔4包括间隔设置的若干波箔条7和波箔间隔条8，间隔条的作用是对波箔条7轴向固定，防止波箔条7的错位。同时间隔条是一种特殊的不具波形结构的波箔条7，与顶箔2、中箔3不接触，不起支承作用，用以组合优化波箔的刚度，当然也可将相同或不同波形9的波箔条7安装于间隔条的位置，便于实现波箔性能的优化组合，以满足不同工况下对不同的刚度要求，适应实际的需求，通过不同的组合式波箔组合形式，扩大了轴承的刚度变化范围，改善了箔片轴承的刚度特性，更加适用于实际情况中各种工况对不同刚度的需求。
其中，所述波箔条7为环形，且端部设有波箔折弯部10，所述波箔间隔条8为环形且端部设有间隔条折弯部11，波箔折弯部10和间隔条折弯部11的折弯规格一致，组装时，逐一从弯折形缝槽15内插入进行装配，弯折形缝槽15的宽度略大于3个箔片厚度总和，留有一定余量间隙，便于安装，防止安装时卡死。其中，顶箔2和中箔3的厚度为1.0mm-2.0mm，波箔条7的厚度是0.8mm-1.0mm，另外，所述波箔条7的轴向宽度相同或不同，所述波箔间隔条8的轴向宽度相同或者不同，不同的波箔条7具有相同或不同的波形或轴向宽度，波形9主要由单波跨度、相邻波间距、波拱高决定。
所述轴承套1端部设有端盖5，所述端盖5与轴承套1之间圆周排列设置有若干锁紧件6，锁紧件6圆周排列于端盖5上，锁紧件6可以是螺钉或者销，轴承套1端部设有对应的螺纹孔或者光孔14，通过端盖5限制顶箔2、中箔3和组合式波箔的轴向移动，所述中箔3和顶箔2内壁设有耐磨涂层，以增加耐磨性，提高使用寿命。

Claims (10)

1.一种波箔组合式径向空气轴承装置，包括轴承套(1)、端盖(5)，其特征在于，所述轴承套(1)内同轴且径向设置有顶箔(2)、中箔(3)和组合波箔(4)，所述中箔(3)位于所述顶箔(2)和组合波箔(4)之间，所述顶箔(2)、中箔(3)和组合波箔(4)端部卡于所述轴承套(1)侧壁。
2.根据权利要求1所述的波箔组合式径向空气轴承装置，其特征在于，所述顶箔(2)为环形开口结构且轴向延伸至整个轴承套(1)内，所述顶箔(2)的开口处设有顶箔折弯部(13)。
3.根据权利要求2所述的波箔组合式径向空气轴承装置，其特征在于，所述顶箔折弯部(13)为L形。
4.根据权利要求1所述的波箔组合式径向空气轴承装置，其特征在于，所述中箔(3)为环形开口结构且轴向延伸于整个轴承套(1)内，所述中箔(3)的开口处设有中箔折弯部(12)。
5.根据权利要求4所述的波箔组合式径向空气轴承装置，其特征在于，所述中箔折弯部(12)为竖直形。
6.根据权利要求1所述的波箔组合式径向空气轴承装置，其特征在于，所述组合波箔(4)包括间隔设置的若干波箔条(7)和波箔间隔条(8)，所述波箔条(7)为环形，且端部设有波箔折弯部(10)，所述波箔间隔条(8)为环形且端部设有间隔条折弯部(11)。
7.根据权利要求6所述的波箔组合式径向空气轴承装置，其特征在于，不同所述波箔条(7)的轴向宽度相同或不同，波形(9)相同或者不同，所述波箔间隔条(8)的轴向宽度相同或者不同。
8.根据权利要求1或2或3或4或5或6所述的波箔组合式径向空气轴承装置，其特征在于，所述轴承套(1)内壁设有弯折形缝槽(15)。
9.根据权利要求1所述的波箔组合式径向空气轴承装置，其特征在于，所述轴承套(1)端部设有端盖(5)，所述端盖(5)与轴承套(1)之间圆周排列设置有若干锁紧件(6)。
10.根据权利要求1所述的波箔组合式径向空气轴承装置，其特征在于，所述中箔(3)和顶箔(2)内壁设有耐磨涂层。
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