CN115076219B - 一种叠片式箔片动压轴承及轴系 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种叠片式箔片动压轴承及轴系。叠片式箔片动压轴承包括顶箔和弹性筒体；弹性筒体包括至少两个弹性叠片，弹性叠片沿弹性筒体的轴向排列；弹性叠片包括连接件和多个弹性件，弹性件与连接件相连，弹性件与顶箔的外侧壁抵接。相邻两个弹性叠片的弹性件在变形时存在相对位移，形成新的摩擦副，能够增强阻尼、提高摩擦耗能特性。通过对相邻两个弹性叠片的弹性件之间的压力进行调整，即可改变弹性件在变形时所受到的摩擦阻力，进而实现对整个弹性筒体的刚度的控制。通过调整各个弹性叠片的相对位置，能够堆叠出各种复杂的弹性筒体，形成沿轴向和周向上有复杂变化需求的弹性支撑结构。弹性叠片的结构简单，易于加工和装配。

Description

一种叠片式箔片动压轴承及轴系

技术领域

本发明涉及轴承领域，尤其涉及一种叠片式箔片动压轴承及轴系。

背景技术

箔片动压轴承是旋转机械轴系的关键支撑部件，尤其适用于高转速、轻负载、高温、低温以及无油工况。

常见的箔片动压轴承主要由顶箔、波箔和轴承套筒构成，其存在两个摩擦副，分别是顶箔-波箔摩擦副和波箔-轴承套筒摩擦副。由于摩擦副有限，整个箔片动压轴承通过摩擦接触耗散的能量有限，阻尼效果不理想，无法确保转子高速稳定运行。

就波箔而言，其节距和半弦长等结构参数在加工完成后无法调整，故刚度特性无法改变。此外，波箔的结构单一，单片波箔无法形成沿轴向和周向上有复杂变化需求的弹性支撑结构。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的之一是提供一种叠片式箔片动压轴承。

本发明提供如下技术方案：

一种叠片式箔片动压轴承，包括顶箔和弹性筒体；

所述弹性筒体包括至少两个弹性叠片，所述弹性叠片沿所述弹性筒体的轴向排列；

所述弹性叠片包括连接件和多个弹性件，所述弹性件沿所述弹性筒体的周向排列，所述弹性件与所述连接件相连，所述弹性件与所述顶箔的外侧壁抵接，所述弹性件可在受到沿所述弹性筒体的径向的力时变形。

作为对所述叠片式箔片动压轴承的进一步可选的方案，所述弹性件呈条形，所述弹性件相对于所述弹性筒体的径向偏转，以在受到沿所述弹性筒体的径向的力时变形。

作为对所述叠片式箔片动压轴承的进一步可选的方案，所述弹性筒体包括第一筒节，所述第一筒节包括至少两个所述弹性叠片，所述第一筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件沿相同的方向偏转；

所述弹性件具有与所述顶箔抵接的顶端，所述第一筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件的顶端对齐。

作为对所述叠片式箔片动压轴承的进一步可选的方案，所述弹性筒体包括第二筒节，所述第二筒节包括至少两个所述弹性叠片，所述第二筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件沿相同的方向偏转；

所述弹性件具有与所述顶箔抵接的顶端，所述第二筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件的顶端沿所述弹性筒体的周向错位。

作为对所述叠片式箔片动压轴承的进一步可选的方案，所述弹性筒体包括第三筒节，所述第三筒节包括至少两个所述弹性叠片，所述第三筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件沿相反的方向偏转；

所述弹性件具有与所述顶箔抵接的顶端，所述第三筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件的顶端对齐。

作为对所述叠片式箔片动压轴承的进一步可选的方案，所述弹性筒体包括第四筒节，所述第四筒节包括至少两个所述弹性叠片，所述第四筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件沿相反的方向偏转；

所述弹性件具有与所述顶箔抵接的顶端，所述第四筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件的顶端沿所述弹性筒体的周向错位。

作为对所述叠片式箔片动压轴承的进一步可选的方案，所述弹性件呈拱形，以在受到沿所述弹性筒体的径向的力时变形，所述弹性件的拱顶与所述顶箔抵接。

作为对所述叠片式箔片动压轴承的进一步可选的方案，所述弹性件具有固定端和远离所述固定端的自由端，所述固定端与所述连接件相连。

作为对所述叠片式箔片动压轴承的进一步可选的方案，相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件交叉布置。

本发明的另一目的是提供一种轴系。

本发明提供如下技术方案：

一种轴系，包括上述叠片式箔片动压轴承。

本发明的实施例具有如下有益效果：

组成弹性筒体的各个弹性叠片相互独立，相邻两个弹性叠片的弹性件在变形时存在相对位移，形成新的摩擦副，能够增强阻尼、提高摩擦耗能特性。在此基础上，通过对相邻两个弹性叠片的弹性件之间的压力进行调整，即可改变弹性件在变形时所受到的摩擦阻力，进而实现对整个弹性筒体的刚度的控制。此外，将弹性筒体拆分为弹性叠片后，通过调整各个弹性叠片的相对位置，能够堆叠出各种复杂的弹性筒体，形成沿轴向和周向上有复杂变化需求的弹性支撑结构。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1示出了本发明实施例1提供的一种叠片式箔片动压轴承的整体结构示意图；

图2示出了本发明实施例1提供的一种叠片式箔片动压轴承中弹性叠片的结构示意图；

图3示出了本发明实施例1提供的一种叠片式箔片动压轴承中第一筒节的结构示意图；

图4示出了本发明实施例1提供的一种叠片式箔片动压轴承中第二筒节的结构示意图；

图5示出了本发明实施例1提供的一种叠片式箔片动压轴承中第三筒节的结构示意图；

图6示出了本发明实施例1提供的一种叠片式箔片动压轴承中第四筒节的结构示意图；

图7示出了本发明实施例1提供的一种叠片式箔片动压轴承中相邻两个弹性叠片重叠的示意图；

图8示出了本发明实施例2提供的一种叠片式箔片动压轴承中弹性叠片的结构示意图；

图9示出了本发明实施例2提供的一种叠片式箔片动压轴承中相邻两个弹性叠片之间的配合关系示意图；

图10示出了本发明实施例2提供的一种叠片式箔片动压轴承中弹性筒体在一个具体实施方式下的结构示意图。

主要元件符号说明：

100-顶箔；200-弹性筒体；201-第一筒节；202-第二筒节；203-第三筒节；204-第四筒节；210-弹性叠片；211-连接件；212-弹性件；220-重叠接触区域。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；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或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

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该特征。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。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

请参阅图1，本实施例提供一种叠片式箔片动压轴承，具体为一种刚度阻尼可调整的叠片式箔片动压轴承（以下简称为“轴承”）。该轴承由顶箔100和弹性筒体200组成，其中，弹性筒体200环绕顶箔100设置，兼具波箔和轴承套筒的功能。

请一并参阅图1和图2，具体地，弹性筒体200包括至少两个弹性叠片210。弹性叠片210由连接件211和多个弹性件212组成，且各个弹性叠片210沿弹性筒体200的轴向排列。

其中，连接件211沿弹性筒体200的周向设置。各个弹性件212沿弹性筒体200的周向排列，且各个弹性件212均与连接件211相连，形成整体。此外，弹性件212与顶箔100的外侧壁抵接，弹性件212可在受到沿弹性筒体200的径向的力时变形。

在本实施例中，弹性筒体200呈圆筒状设置。相应地，连接件211为圆环形。

在本申请的另一实施例中，弹性筒体200也可以设置为方筒状。相应地，连接件211为方环形。

在本实施例中，连接件211为闭环结构。

在本申请的另一实施例中，连接件211也可以是开环结构，在某一处断开。

在本实施例中，弹性件212呈条形，且弹性件212相对于弹性筒体200的径向偏转。弹性件212的一端为底端，与连接件211一体成型，弹性件212的另一端为顶端，与顶箔100的外侧壁抵接。

当径向载荷通过顶箔100传递至弹性件212时，顶箔100施加于弹性件212的压力沿弹性筒体200的径向。该压力与弹性件212倾斜相交，存在垂直于弹性件212长度方向的分力，故能使弹性件212弯曲变形。

具体地，根据相邻两个弹性叠片210中弹性件212的偏转方向是否相同，以及相邻两个弹性叠片210中弹性件212的顶端是否对齐，两个及以上数量的弹性叠片210可以组合形成第一筒节201、第二筒节202、第三筒节203和第四筒节204，弹性筒体200由第一筒节201、第二筒节202、第三筒节203和第四筒节204当中的一个或者多个组成。

请参阅图3，在第一筒节201中，相邻两个弹性叠片210的弹性件212沿相同的方向偏转，且相邻两个弹性叠片210的弹性件212的顶端对齐。此时，各个弹性件212的顶端共同构成长条状的支撑面，对顶箔100进行支撑，且支撑面的长边与轴承的中心线平行。

请参阅图4，在第二筒节202中，相邻两个弹性叠片210的弹性件212沿相同的方向偏转，且相邻两个弹性叠片210的弹性件212的顶端沿弹性筒体200的周向错位。此时，各个弹性件212的顶端所构成的支撑面与轴承的中心线成一定角度。

第二筒节202中的支撑面可以是右螺旋，也可以是左螺旋，还可以是右螺旋与左螺旋交替组成的V型、W型或梯形等复杂构型支撑面。

请参阅图5，在第三筒节203中，相邻两个弹性叠片210的弹性件212沿相反的方向偏转，且相邻两个弹性叠片210的弹性件212的顶端对齐。此时，各个弹性件212的顶端共同构成长条状的支撑面，且支撑面的长边与轴承的中心线平行。

请参阅图6，在第四筒节204中，相邻两个弹性叠片210的弹性件212沿相反的方向偏转，且相邻两个弹性叠片210的弹性件212的顶端沿弹性筒体200的周向错位。此时，各个弹性件212的顶端所构成的支撑面与轴承的中心线成一定角度。

与第二筒节202相似，第四筒节204中的支撑面可以是右螺旋，也可以是左螺旋，还可以是右螺旋与左螺旋交替组成的V型、W型或梯形等复杂构型支撑面。

在本实施例中，弹性筒体200由一个第三筒节203和两个第四筒节204组成。第三筒节203和第四筒节204沿弹性筒体200的轴向排列，且第三筒节203位于两个第四筒节204之间。其中一个第四筒节204的支撑面呈右螺旋，另一个第四筒节204的支撑面呈左螺旋。

请结合图7，上述轴承中的弹性筒体200由多个独立的弹性叠片210堆叠而成，且弹性叠片210在堆叠过程中与相邻的弹性叠片210产生多处重叠接触区域220。相邻两个弹性叠片210的弹性件212在变形时存在相对位移，在每一处重叠接触区域220内均会形成摩擦副。摩擦副的数量远大于现有的箔片动压轴承，能够大幅度地增强阻尼、显著提高摩擦耗能特性。

在此基础上，利用弹簧、橡胶、螺栓等预紧件沿轴承的轴向对各个弹性叠片210进行预紧，并在预紧过程中对相邻两个弹性叠片210的弹性件212之间的压力进行调整，即可改变弹性件212在变形时所受到的摩擦阻力，进而改变整个弹性筒体200的刚度和阻尼特性。

此外，将弹性筒体200拆分为弹性叠片210后，通过调整各个弹性叠片210的相对位置，能够形成结构各不相同的第一筒节201、第二筒节202、第三筒节203和第四筒节204，进而组合形成各种复杂的弹性筒体200，形成沿轴向和周向上有复杂变化需求的弹性支撑结构。其中，各个弹性件212的顶端所构成的支撑面的形状也可以自由组合，在任意角度对顶箔100进行支撑，防止顶箔100塌陷引起的端泄，进而避免轴承的承载能力降低。

最后，加工现有的波箔时，通常由一整条带材在模具上冲出拱波依次相连的一整片波箔。这种一整片连续的波箔结构要求模具的尺寸必须大于轴承套筒的展开面积，因此要求模具做得比较大，同时要求模具形位公差很高，模具成本很高。同时要求一整片连续的波箔一次冲压成型，波箔的每个拱波成型完整并且成型后不回弹。由于材料为带材，当轴承尺寸较大时，整片波箔冲压成型后的拱波成型尺寸不易检测，容易受整片波箔的平面度影响，检测成本增加。相比之下，生产上述轴承时只需生产顶箔100和弹性叠片210并进行组装，而顶箔100和弹性叠片210的结构简单，易于加工和装配。

本实施例还提供一种轴系，包括转轴和上述叠片式箔片动压轴承，且转轴穿设于顶箔100内。

实施例2

请参阅图8，与实施例1的不同之处在于，在本实施例中，弹性件212呈拱形设置，且弹性件212的拱顶与顶箔100的外侧壁抵接。当径向载荷通过顶箔100传递至弹性件212时，顶箔100施加于弹性件212的压力沿弹性筒体200的径向，使弹性件212变形。

具体地，弹性件212具有固定端和远离固定端的自由端，且弹性件212的固定端与连接件211固定连接。在设置自由端的情况下，弹性件212更易于变形。

请参阅图9，进一步地，相邻两个弹性叠片210的弹性件212交叉布置。此处的交叉布置是指沿连接件211的周向上，其中一个弹性叠片210的弹性件212由固定端向自由端延伸，另一个弹性叠片210的弹性件212由自由端向固定端延伸。当弹性件212变形时，相邻两个弹性叠片210的弹性件212之间的相对位移更大，摩擦耗能特性更好。

请参阅图10，与实施例1类似，相邻两个弹性叠片210的弹性件212可以沿弹性筒体200的周向错位，形成螺旋形的支撑面，在此不作赘述。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种叠片式箔片动压轴承，其特征在于，包括顶箔和弹性筒体；

所述弹性筒体包括至少两个弹性叠片，所述弹性叠片沿所述弹性筒体的轴向排列；

所述弹性叠片包括连接件和多个弹性件，所述弹性件沿所述弹性筒体的周向排列，所述弹性件与所述连接件相连，所述弹性件与所述顶箔的外侧壁抵接，所述弹性件可在受到沿所述弹性筒体的径向的力时变形；

所述弹性件呈条形，所述弹性件相对于所述弹性筒体的径向偏转，以在受到沿所述弹性筒体的径向的力时变形；

所述弹性筒体包括第三筒节，所述第三筒节包括至少两个所述弹性叠片，所述第三筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件沿相反的方向偏转；

所述弹性件具有与所述顶箔抵接的顶端，所述第三筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件的顶端对齐。

2.根据权利要求1所述的叠片式箔片动压轴承，其特征在于，所述弹性筒体包括第一筒节，所述第一筒节包括至少两个所述弹性叠片，所述第一筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件沿相同的方向偏转；

所述弹性件具有与所述顶箔抵接的顶端，所述第一筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件的顶端对齐。

3.根据权利要求1所述的叠片式箔片动压轴承，其特征在于，所述弹性筒体包括第二筒节，所述第二筒节包括至少两个所述弹性叠片，所述第二筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件沿相同的方向偏转；

所述弹性件具有与所述顶箔抵接的顶端，所述第二筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件的顶端沿所述弹性筒体的周向错位。

4.根据权利要求1所述的叠片式箔片动压轴承，其特征在于，所述弹性筒体包括第四筒节，所述第四筒节包括至少两个所述弹性叠片，所述第四筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件沿相反的方向偏转；

所述弹性件具有与所述顶箔抵接的顶端，所述第四筒节内相邻两个所述弹性叠片的所述弹性件的顶端沿所述弹性筒体的周向错位。

5.一种轴系，其特征在于，包括如权利要求1-4中任一项所述的叠片式箔片动压轴承。

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