CN114562511A - 一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承，包括轴承座、弹性箔片、和平箔片；轴承座内设有通孔，用于安装箔片，支承主轴；弹性箔片和平箔片依次叠加排列，一端固定在轴承座内圈，一段呈自由状态；弹性箔片上设有若干破壁凸起，破壁凸起沿周向和轴向均匀排列或交错排列。本发明的优点主要体现在破壁凸起的弹性箔片通过一次冲压加工成型，制作简单方便；改变破壁凸起的大小、形状、开口方向和排列方式，可以调整轴承的刚度和承载力，使该轴承的弹性变形能力和刚度可调性更好，进一步满足不同条件下的使用要求。
Description
技术领域
本发明属于高速旋转机械中的动压气体轴承领域，尤其涉及一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承。
背景技术
箔片动压气体轴承以周围环境中的气体作为润滑介质，采用箔片作为弹性支承元件，在转子与顶层平箔片之间形成动压气膜，进而产生承载力。它是旋转机械的关键组成部件，对转子系统运行质量有直接影响。与普通轴承相比，箔片动压气体轴承具有无油、高转速、低摩擦、微振动等优点，已被广泛应用于透平膨胀机、离心风机和氢燃料电池车用离心压缩机等高速旋转机械。
常见的箔片空气轴承由轴承座、波箔和顶箔等组成，波箔的一端固定于轴承套筒的内侧，另一端为自由端；顶箔则覆盖在波箔的顶部。目前应用较为广泛的弹性箔片有波箔型、鼓泡型和金属丝网型等。其中波箔型动压气体轴承尺寸精度高，加工难度大，装配时易产生偏心，轴承动特性不稳定；鼓泡型动压气体轴承成型困难，且轴承结构刚度大，启停阶段及运行过程中易发生摩擦损毁，抗冲击3、能力不足；金属丝网型动压气体轴承工艺复杂、加工难度大、装配困难。
发明内容
为了克服现有技术中的不足，本发明的目的在于提供一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承，具有更好的弹性变形能力和刚度可调性，且制作简单方便、易于装配，能提高气体轴承的承载力和稳定性。
为达到以上目的，本发明采取如下技术方案予以实现:
一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承，其特征在于，包括轴承座（1）、弹性箔片（2）和平箔片（3）；轴承座（1）内设有通孔，用于安装箔片，支承主轴；弹性箔片（2）和平箔片（3）依次叠加排列，一端通过焊接固定在轴承座内圈，一段呈自由状态；弹性箔片（2）上设有若干破壁凸起（4）；破壁凸起（4）在弹性箔片（2）的内侧面或外侧面，沿周向和轴向均匀排列或交错排列；破壁凸起（4）带有开口，开口形状、大小和方向可以自由控制；破壁凸起（4）两侧与弹性箔片连为一体或断开一定距离。
进一步的，所述破壁凸起（4）的形状包括椭球面凸起、球面凸起或纺锤形凸起，采用参数化方程表述如下：
【公式1】
其中，θ：旋转角；φ：离心角；a、b：赤道半径；c极半径。
进一步的，所述平箔片（1）为一层，弹性箔片（2）为一层或多层；所述弹性箔片（2）可以是整体式、两片式或三段式，三段式弹性箔片分为断开式和间隔式两种。
进一步的，所述两片式弹性箔片中间位置周向切有槽口；所述断开式弹性箔片（2）的三段均布于轴承座（1）内圈；所述间隔式弹性箔片（2）通过槽孔实现间隔。
与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果在于:
本发明提供的一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承，相比于波箔型轴承和金属丝网型轴承，该轴承制作简单方便，易于装配；相比于鼓泡箔片轴承，该轴承弹性变形能力和刚度可调性更好。改变破壁凸起的形状、大小、开口方向和排列方式，使该轴承具有更好的承载力和承载均匀性，能够进一步满足不同条件下的使用要求。
附图说明
图1为本发明实施例一提供的一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承爆炸图。
图2是本发明实施例一提供的一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承结构示意图。
图3是本发明实施例一提供的弹性箔片结构示意图。
图4是本发明实施例一提供的破壁凸起两侧与弹性箔片内侧面断开示意图。
图5是本发明实施例二提供的破壁凸起交错排列的弹性箔片结构示意图。
图6是本发明实施例三提供的双面破壁凸起型弹性箔片的动压气体径向轴承结构示意图。
图7是本发明实施例四提供的双层破壁凸起型弹性箔片的动压气体径向轴承结构示意图。
图8是本发明实施例四提供的两片式破壁凸起型弹性箔片结构示意图。
图9是本发明实施例五提供的三段断开式破壁凸起型弹性箔片的动压气体径向轴承结构示意图。
图10是本发明实施例六提供的三段间隔式破壁凸起型弹性箔片结构示意图。
上图中，1为平箔片，2为弹性箔片，3为轴承座，4为破壁凸起。
具体实施方式
以下结合附图及实施例对本发明作进一步的详细描述。
实施例一：
本发明的一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承结构如图1和图2所示，所述轴承包括包括轴承座1、弹性箔片2和平箔片3；轴承座1内设有用于安装箔片和支承主轴的通孔；弹性箔片2和平箔片3依次叠加排列，一端通过焊接固定在轴承座内圈，一段呈自由状态。
如图3所示，弹性箔片2上设有若干破壁凸起4，破壁凸起4在弹性箔片2内侧面沿周向和轴向均匀排列，形状包括椭球面凸起、球面凸起或纺锤形凸起；破壁凸起4带有开口，该开口形状、大小和方向可以自由控制；该破壁凸起的弹性箔片2通过一次冲压成型，冲压后的结构也可以如图4所示，破壁凸起两侧与弹性箔片内侧面断开。
实施例二：
本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处是：如图5所示，破壁凸起4在弹性箔片2上呈交错排列。
实施例三：
本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处是：如图6所示，弹性箔片2内外侧面均设有破壁凸起4，其中弹性箔片2上内侧面的破壁凸起顶点与平箔片1外端面贴合，弹性箔片2外侧面的破壁凸起顶点与轴承座3内侧面贴合。
实施例四：
本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处是：如图7所示，该轴承采用双层破壁凸起型弹性箔片支承，两片弹性箔片呈叠加排列。
实施例五：
本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处是：如图8所示，该轴承的破壁凸起型弹性箔片采用两片式，即弹性箔片中间位置周向切有槽口，将整体式弹性箔片工作段分为两片。
实施例六：
本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处是：如图9所示，该轴承的破壁凸起型弹性箔片采用三段式，三段弹性箔片之间断开。
实施例七：
本实施例与实施例1的结构基本相同，不同之处是：如图10所示，该破壁凸起型弹性箔片2采用三段式，三段弹性箔片相互连接，并通过槽孔间隔。
本发明具有制作简单方便、易于装配等优点。弹性箔片上沿周向和轴向设有破壁凸起，改变破壁凸起的大小、形状、开口方向和排列方式，可以调整轴承的刚度和承载力，使该轴承的弹性变形能力和刚度可调性更好，进一步满足不同条件下的使用要求。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施方式仅限于此，对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单的推演或替换，都应当视为属于本发明所提交的权利要求书确定专利保护范围。
Claims (4)
1.一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承，其特征在于，包括轴承座（1）、弹性箔片（2）和平箔片（3）；轴承座（1）内设有通孔，用于安装箔片，支承主轴；弹性箔片（2）和平箔片（3）依次叠加排列，一端通过焊接或螺钉固定在轴承座内圈，一段呈自由状态；弹性箔片（2）上设有若干破壁凸起（4）；破壁凸起（4）在弹性箔片（2）的内侧面或外侧面，沿周向和轴向均匀排列或交错排列；破壁凸起（4）带有开口，开口形状、大小和方向可以自由控制；破壁凸起（4）两侧与弹性箔片连为一体或断开一定距离。
2.根据权利要求1所述的一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承，其特征在于，所述破壁凸起（4）的形状包括椭球面凸起、球面凸起或纺锤形凸起，采用参数化方程表述如下：
【公式1】
其中，θ：旋转角；φ：离心角；a、b：赤道半径；c极半径。
3.根据权利要求1所述的一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承，其特征在于，所述平箔片（1）为一层，弹性箔片（2）为一层或多层；所述弹性箔片（2）可以是整体式、两片式或三段式，三段式弹性箔片分为断开式和间隔式两种。
4.根据权利要求3所述的一种破壁凸起型箔片动压气体径向轴承，其特征在于，所述两片式弹性箔片中间位置周向切有槽口；所述断开式弹性箔片（2）的三段均布于轴承座（1）内圈；所述间隔式弹性箔片（2）通过槽孔实现间隔。
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