CN113669363A - 一种圆角弹性箔片支撑结构的推力动压气体轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种圆角弹性箔片支撑结构的推力动压气体轴承，属于动压气体轴承技术领域。本发明设计了一种圆角波箔弹性支撑结构的推力动压气体轴承，通过在波箔与顶层箔片之间设置中间垫片，波箔的结构改进设计，以及波箔与中间垫片、顶层箔片的匹配设计，能够有效避免圆角区域常见的碰摩问题，保护波箔弹性支撑结构免受较大的压缩塑性变形而造成结构破坏，增进轴承的可靠度及使用寿命。进一步，该推力动压气体轴承结构简单、安装方便的推力动压气体轴承，顶层箔片可直接压型加工，中间垫片用于保护波箔结构，三者可直接对齐叠放装配，工艺简单。

Description

一种圆角弹性箔片支撑结构的推力动压气体轴承
技术领域
本发明属于动压气体轴承技术领域，具体涉及一种圆角弹性箔片支撑结构的推力动压气体轴承。
背景技术
动压气体轴承是以气体为润滑介质的轴承，利用气体的动压效应起到支撑作用，且气体的粘度小于油膜，因此功耗低、寿命要长于传统的油润滑轴承。如图1所示，现有推力动压气体轴承是由弹性支承箔片2和顶层箔片3组成，两者固定在安装底座1上，顶层箔片3和推力盘4之间形成的楔形区域在推力盘4高速运转时利用气体的动压效应产生高压区，从而支撑起推力盘4，实现气体润滑，目前已广泛应用于高速轻载领域。
结合图1，顶层箔片3多采用焊接的方式固定到安装底座1上，工艺复杂且容易脱落，焊接过程可能导致箔片变形，改变轴承顶层箔片3的型面，影响动压气体轴承的可靠性及使用寿命。而且波箔多采用扇形支撑结构，由于推力轴承气膜压力分布不均匀，推力盘运转时顶层箔片3局部发生碰摩的情况较为突出。
发明内容
(一)要解决的技术问题
本发明要解决的技术问题是：如何设计一种结构简单、安装方便的推力动压气体轴承，增进轴承的可靠度及使用寿命。
(二)技术方案
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种圆角弹性箔片支撑结构的推力动压气体轴承，包括：波箔4、中间垫片5及顶层箔片6，三者通过定位孔对齐叠放安装，波箔4直接安装在轴承安装座上，通过轴承安装座上的定位销和其自身的定位孔定位；将中间垫片5的定位孔与波箔4的定位孔对准后叠放在波箔4上，同样地，将顶层箔片6的定位孔与中间垫片5的定位孔对准后叠放在中间垫片5上，三者按定位孔对齐。
优选地，所述波箔4是推力动压气体轴承的弹性支撑部分，其周向上具有六个拱形结构，能够提供弹性支撑，其中所述波箔4具有六个扇形区域，各扇形区域之间周向具有相同的间隔，每个扇形区域包含一个拱形结构，每个拱形结构在径向上被切割成三部分，且对于每个拱形结构，被切割成的三部分在径向的长度均不同。
优选地，在波箔4的扇形区域的内环的外缘均设计圆角。
优选地，在波箔4的扇形区域的外环的外缘均设计圆角。
优选地，所述中间垫片5叠加于波箔4的非拱形区域。
优选地，所述顶层箔片6经过表面压型产生六个台阶，以形成轴承的楔形区域，最终三者波箔4、中间垫片5及顶层箔片6叠加形成的型面中，波箔4的每一扇形区域所在的轴承径向位置具有一个楔形空间加等直段。
优选地，所述顶层箔片6的表面喷涂耐磨涂层。
优选地，还包括推力盘。
优选地，还包括安装底座。
本发明还提供了一种所述的推力动压气体轴承，在高速轻载领域中的应用。
(三)有益效果
本发明设计了一种圆角波箔弹性支撑结构的推力动压气体轴承，通过在波箔与顶层箔片之间设置中间垫片，波箔的结构改进设计，以及波箔与中间垫片、顶层箔片的匹配设计，能够有效避免圆角区域常见的碰摩问题，保护波箔弹性支撑结构免受较大的压缩塑性变形而造成结构破坏，增进轴承的可靠度及使用寿命。进一步，该推力动压气体轴承结构简单、安装方便的推力动压气体轴承，顶层箔片可直接压型加工，中间垫片用于保护波箔结构，三者可直接对齐叠放装配，工艺简单。
附图说明
图1为现有推力动压气体轴承示意图；
图2为本发明的推力动压气体轴承的装配图；
图3为本发明的波箔示意图；
图4为本发明的中间垫片示意图；
图5为本发明的顶层箔片示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、内容、和优点更加清楚，下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。
如图2所示，本发明提供的一种圆角弹性箔片支撑结构的推力动压气体轴承，由波箔4、中间垫片5及顶层箔片6组成，三者通过定位孔对齐叠放安装，波箔4直接安装在轴承安装座上，通过轴承安装座上的定位销和其自身的定位孔定位；将中间垫片5的定位孔与波箔4的定位孔对准后叠放在波箔4上。同样将顶层箔片6的定位孔与中间垫片5的定位孔对准后叠放在中间垫片5上，三者按定位孔对齐，只有一个角度能对上，形成防差错设计。
其中，所述波箔4是推力动压气体轴承的主要弹性支撑部分，如图3所示，其周向上具有六个拱形结构，能够提供弹性支撑，其中所述波箔4具有六个扇形区域，各扇形区域之间周向具有相同的间隔，每个扇形区域包含一个拱形结构，每个拱形结构在径向上被切割成三部分，且对于每个拱形结构，被切割成的三部分在径向的长度(跨度)均不同，这种结构实现了轴承径向、周向两个方向上的变刚度设计，结合其承受的不均匀压力，使得轴承在压力下的变形量趋于均匀，从而避免局部碰摩现象。在波箔4的扇形区域的内环和外环的外缘均设计圆角，减小两处的刚度，同样能够避免此处出现碰摩现象。
中间垫片5如图4所示，安装于波箔4之上，且叠加于波箔4的非拱形区域，这种特殊设计一方面是为了调整轴承与推力盘之间楔形区域的高度，另一方面是为了保护波箔4免受突发故障被压平的风险。
顶层箔片6如图5所示，其表面喷涂耐磨涂层，且经过表面压型产生六个台阶，以形成轴承的楔形区域，最终三者波箔4、中间垫片5及顶层箔片6叠加形成的型面中，波箔4的每一扇形区域所在的轴承径向位置具有一个楔形空间加等直段。
该方案相较于传统的焊接式轴承，避免了焊接过程造成变形的可能性，且有利于调整轴承楔形区域，变刚度设计较大程度上避免出现局部碰摩现象，提高轴承的承载力。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变形，这些改进和变形也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种圆角弹性箔片支撑结构的推力动压气体轴承，其特征在于，包括：波箔(4)、中间垫片(5)及顶层箔片(6)，三者通过定位孔对齐叠放安装，波箔(4)直接安装在轴承安装座上，通过轴承安装座上的定位销和其自身的定位孔定位；将中间垫片(5)的定位孔与波箔(4)的定位孔对准后叠放在波箔(4)上，同样地，将顶层箔片(6)的定位孔与中间垫片(5)的定位孔对准后叠放在中间垫片(5)上，三者按定位孔对齐。
2.如权利要求1所述的推力动压气体轴承，其特征在于，所述波箔(4)是推力动压气体轴承的弹性支撑部分，其周向上具有六个拱形结构，能够提供弹性支撑，其中所述波箔(4)具有六个扇形区域，各扇形区域之间周向具有相同的间隔，每个扇形区域包含一个拱形结构，每个拱形结构在径向上被切割成三部分，且对于每个拱形结构，被切割成的三部分在径向的长度均不同。
3.如权利要求2所述的推力动压气体轴承，其特征在于，在波箔(4)的扇形区域的内环的外缘均设计圆角。
4.如权利要求3所述的推力动压气体轴承，其特征在于，在波箔(4)的扇形区域的外环的外缘均设计圆角。
5.如权利要求4所述的推力动压气体轴承，其特征在于，所述中间垫片(5)叠加于波箔(4)的非拱形区域。
6.如权利要求5所述的推力动压气体轴承，其特征在于，所述顶层箔片(6)经过表面压型产生六个台阶，以形成轴承的楔形区域，最终三者波箔(4)、中间垫片(5)及顶层箔片(6)叠加形成的型面中，波箔(4)的每一扇形区域所在的轴承径向位置具有一个楔形空间加等直段。
7.如权利要求6所述的推力动压气体轴承，其特征在于，所述顶层箔片(6)的表面喷涂耐磨涂层。
8.如权利要求1所述的推力动压气体轴承，其特征在于，还包括推力盘。
9.如权利要求1所述的推力动压气体轴承，其特征在于，还包括安装底座。
10.一种如权利要求1至9中任一项所述的推力动压气体轴承，在高速轻载领域中的应用。
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