CN115163656A - 一种承压效果好的空气动压箔片轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种承压效果好的空气动压箔片轴承，涉及轴承领域，旨在解决现有技术中内层只设有单层的箔片，承载力待提高的问题，采用的技术方案是，包括轴承主体层、环状整体顶箔片，环状整体顶箔片设在轴承主体层内，多个第一弧形波纹箔片围合成筒状，第二弧面放置凹槽上的第二弧形波纹箔片设在第一弧形波纹箔片的内层，并且与第一弧形波纹箔片相互交错间隔设置，能够使轴形成悬浮效应，环状整体顶箔片上的限位凸块处在两个第二箔片支架之间，起到限位效果，环状整体顶箔片用于穿轴，形成了双侧的箔片，在原有气体动压箔片轴承内部增加一组新箔片，进而起到提高轴承承载力的作用。
Description
技术领域
本发明涉及轴承领域，具体为一种承压效果好的空气动压箔片轴承。
背景技术
空气动压轴承是滑动轴承形式当中的一种，其结构和工作原理与液体滑动轴承类似，不同的是采用气体(多为空气)作为润滑介质。特点是空气作为润滑剂，其特点还有：摩阻极低：由于气体粘度比液体低得多，在室温下空气粘度仅为10号机械油的五千分之一，而轴承的摩阻与粘度成正比，所以气体轴承的摩阻比液体润滑轴承低。适用速度范围大：气体轴承的摩阻低，温升低，在转速高达5万转/分时，其温升不超过20～30℃，转速甚至有高达130万转/分的。气体静压轴承还能用于极低的速度，甚至零速。适用温度范围广：气体能在极大的温度范围内保持气态，其粘度受温度影响很小(温度升高时粘度还稍有增加，如温度从20℃升至100℃，空气粘度增加23％)，因此，气体轴承的适用温度范围可达-265℃到1650℃。承载能力低：动压轴承的承载能力与粘度成正比，气体动压轴承的承载能力只有相同尺寸液体动压轴承的千分之几。由于气体的可压缩性，气体动压轴承的承载能。加工精度要求高：为提高气体轴承的承载能力和气膜刚度，通常采用比液体润滑轴承小的轴承间隙(小于0.015毫米)，需要相应地提高零件精度。
气体通过供气孔进入气室，然后分数路流经节流器进入轴承和轴颈的间隙，再从两端流出轴承，在间隙内形成支承载荷的静压气膜。气体静压轴承的内孔表面一般不开气腔，以增大气膜刚度，提高稳定性。运用气体做润滑剂的轴承最常用的气体润滑剂为空气，根据需要也可用氮、氩、氢、氦或二氧化碳等。在气体压缩机、膨胀机和循环器中，常以工作介质作为润滑剂。空气轴承材料的选用上，主要有工具钢、青铜、钨钴钼合金、粉末冶金多孔材料、陶瓷和工程塑料等。
箔片轴承是指利用弹性箔片靠流体动压力或静压力使轴悬浮的滑动轴承。箔片轴承是20世纪50年代发展起来的新型轴承。用带作弹性箔片，由流体静压力悬浮轴的称箔片静压轴承，由流体动压力悬浮轴的称箔片动压轴承。
箔片被拉紧后用压板和锁定装置固定，3个扇形段包住轴颈，相当于3个轴瓦。轴旋转时，润滑剂因粘性作用随轴进入3个扇形段，形成动压润滑膜，从而使箔片变形与轴脱离接触。也可利用这个原理在移动的箔片与起导向作用的刚性表面(圆柱面、圆弧面、平面)间建立润滑膜，避免箔片与导向面直接接触，从而减小摩擦。箔片轴承没有磨损，无机械振动和噪声，使用寿命长，可用气体、蒸汽或液体作为润滑剂。箔片弹性较大，故用拉或弯曲的方法适当控制箔片变形就可控制轴承的承载能力、刚度和高速稳定性等性能。在计算这类轴承时，必须按弹性流体动压润滑理论考虑箔片的弹性变形。
中国专利CN212672222U公开了一种箔片轴承，其包括轴承套、波箔和顶箔；所述顶箔的一端与所述轴承套的内侧壁连接，所述顶箔的另一端沿所述轴承套的内侧壁延伸，且所述顶箔的两端对接形成环状结构；所述波箔由软胶制成，所述波箔位于所述轴承套与所述顶箔之间，且所述波箔靠近所述轴承套的一侧与所述轴承套的内侧壁贴合，顶箔包括固定部和延伸部，所述顶箔通过所述固定部与所述轴承套连接。所述轴承套的内侧壁设置有用于卡设所述固定部的卡槽，所述顶箔通过所述固定部和所述卡槽的配合与所述轴承套连接，其中其内层只设有单层的箔片，因此承载力有待提高。
发明内容
鉴于现有技术中所存在的问题，本发明公开了一种承压效果好的空气动压箔片轴承，采用的技术方案是，包括轴承主体层，所述轴承主体层上设有第一支架固定凹槽，所述第一支架固定凹槽内滑动连接有第一连接凸块，所述第一连接凸块上设有第一箔片支架，所述第一箔片支架上设有第一弧面放置凹槽，所述第一弧面放置凹槽上连接有第一弧形波纹箔片，所述轴承主体层上可拆卸连接有第二连接凸块，还包括环状整体顶箔片，所述环状整体顶箔片设在所述轴承主体层内，多个所述第一弧形波纹箔片围合成筒状。
作为本发明的一种优选技术方案，所述轴承主体层上设有第二支架固定凹槽，所述第二支架固定凹槽内滑动连接有第二连接凸块，所述第二连接凸块上连接有第二箔片支架，所述第二箔片支架上设有第二弧面放置凹槽，所述第二弧面放置凹槽上连接有第二弧形波纹箔片，所述第二弧形波纹箔片的数量为三个、四个、五个、六个或七个，通过设置不同数量的箔片，使得轴承的承载力不同，所述第二弧形波纹箔片的结构为波纹弧形结构。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第一箔片支架与所述第一连接凸块为一体式成型设计，所述第二连接凸块与所述第二箔片支架为一体式成型设计。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第二箔片支架与所述第一箔片支架均为弧形。
作为本发明的一种优选技术方案，所述轴承主体层上设有支架限位杆，所述支架限位杆与所述第二连接凸块滑动连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第一连接凸块的截面形状为梯形。
作为本发明的一种优选技术方案，所述环状整体顶箔片上设有限位凸块，所述限位凸块关于所述环状整体顶箔片的轴心圆周均布，所述限位凸块位于两所述第二箔片支架之间。
作为本发明的一种优选技术方案，所述轴承主体层外侧设有轴承套，所述轴承套与所述轴承主体层通过固定用螺母相连接。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第二连接凸块与所述第一连接凸块在所述轴承主体层的圆周上间隔设置，且所述第二连接凸块与所述第一连接凸块的数目相同。
本发明的有益效果：本发明通过设置轴承主体层，轴承主体层上设有第一支架固定凹槽，第一支架固定凹槽内滑动连接有第一连接凸块，第一连接凸块上设有第一箔片支架，第一箔片支架上设有第一弧面放置凹槽，第一弧面放置凹槽上连接有第一弧形波纹箔片，轴承主体层上可拆卸连接有第二连接凸块，还包括环状整体顶箔片，环状整体顶箔片设在轴承主体层内，多个第一弧形波纹箔片围合成筒状，第二弧面放置凹槽上的第二弧形波纹箔片设在第一弧形波纹箔片的内层，并且与第一弧形波纹箔片相互交错间隔设置，能够使轴形成悬浮效应，环状整体顶箔片上的限位凸块处在两个第二箔片支架之间，起到限位效果，环状整体顶箔片用于穿轴，形成了双侧的箔片，在原有气体动压箔片轴承内部增加一组新箔片，进而起到提高轴承承载力的作用。
附图说明
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明第一弧形波纹箔片结构示意图；
图3为本发明第二连接凸块结构示意图；
图4为本发明第一连接凸块结构示意图；
图5为本发明轴承主体层结构示意图。
图中：1、轴承套；2、轴承主体层；3、固定用螺母；4、第一支架固定凹槽；5、第一连接凸块；6、第一弧面放置凹槽；7、第一弧形波纹箔片；8、第二支架固定凹槽；9、支架限位杆；10、第二连接凸块；11、第二弧面放置凹槽；12、第二弧形波纹箔片；13、环状整体顶箔片；14、限位凸块；15、第二箔片支架；16、第一箔片支架。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”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”等仅用于描述目的，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”等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，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，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，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
如图1至图5所示，本发明公开了一种承压效果好的空气动压箔片轴承，采用的技术方案是，包括轴承主体层2，所述轴承主体层2上设有第一支架固定凹槽4，所述第一支架固定凹槽4内滑动连接有第一连接凸块5，所述第一连接凸块5上设有第一箔片支架16，轴承套1起到整体承托固定的作用，将轴承主体层2通过固定用螺母3安装在轴承套1上使其牢固，通过将第一连接凸块5置入第一支架固定凹槽4中使其固定牢固，所述第一箔片支架16上设有第一弧面放置凹槽6，所述第一弧面放置凹槽6上连接有第一弧形波纹箔片7，所述轴承主体层2上可拆卸连接有第二连接凸块10，还包括环状整体顶箔片13，所述环状整体顶箔片13设在所述轴承主体层2内，多个所述第一弧形波纹箔片7围合成筒状，气体箔片轴承主要由轴承套、波箔和顶箔三大部件组成。由于力的作用转轴与轴承偏心，转轴与轴承顶箔的表面存在一个楔形空间，转轴旋转运动过程中，其表面不断地带动周围环境中气体进入楔形槽内，使得楔形槽内形成具有一定压力的动压气膜，当气膜压力足够大以至于能够支承起负载时，转轴便会悬浮，使摩擦力消失。
作为本发明的一种优选技术方案，所述轴承主体层2上设有第二支架固定凹槽8，所述第二支架固定凹槽8内滑动连接有第二连接凸块10，所述第二连接凸块10上连接有第二箔片支架15，所述第二箔片支架15上设有第二弧面放置凹槽11，第一箔片支架16贴紧轴承主体层2的内圈层，第一弧面放置凹槽6上设置的第一弧形波纹箔片7能够在转轴转动时起到建立空气润滑膜的作用，第二连接凸块10与第二支架固定凹槽8相互匹配被限位，所述第二弧面放置凹槽11上连接有第二弧形波纹箔片12，所述第二弧形波纹箔片12的数量为六个，所述第二弧形波纹箔片12的结构为波纹弧形结构。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第一箔片支架16与所述第一连接凸块5为一体式成型设计，所述第二连接凸块10与所述第二箔片支架15为一体式成型设计，支架限位杆9能够对第二连接凸块10进行限位，第二箔片支架15能够起到固定连接作用，第二弧面放置凹槽11上的第二弧形波纹箔片12设在第一弧形波纹箔片7的内层，并且与第一弧形波纹箔片7相互交错间隔设置，能够使轴形成悬浮效应。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第二箔片支架15与所述第一箔片支架16均为弧形，设置为弧形的原因是使其能够紧贴轴承主体的内壁，从而能够形成较好的气动膜条件，转轴旋转时，由于偏心的原因转轴与箔片之间会产生动压效应，使转轴悬浮。在当时，该类型轴承被大量应用在磁带记录器中。但张紧型径向轴承的箔片长期处于张紧状态，箔片很容易疲劳失效，导致轴承寿命较短，且轴承承载能力不太理想、制造难度也较大，箔片支架需配合箔片设置为弧形。
作为本发明的一种优选技术方案，所述轴承主体层2上设有支架限位杆9，所述支架限位杆9与所述第二连接凸块10滑动连接，需通过一系列轴承结构设计优化，确保转子轴承系统热平衡下的有效匹配，并实现多次拆装后机器转子系统运行的一致性及重复性。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第一连接凸块5的截面形状为梯形，环状整体顶箔片13上的限位凸块14处在两个第二箔片支架15之间，起到限位效果，环状整体顶箔片13用于穿轴，形成了双层箔片，在原有的气体动压箔片轴承内部增加一组新箔片，进而起到提高轴承承载力。
作为本发明的一种优选技术方案，所述环状整体顶箔片13上设有限位凸块14，所述限位凸块14关于所述环状整体顶箔片13的轴心圆周均布，所述限位凸块14位于两所述第二箔片支架15之间，需通过制造加工工艺改进，包括轴承材料的选型及热处理优化、箔片冲压成型、箔片激光切割、表面耐磨特性和润滑特性镀膜等先进工艺，确保轴承刚度和阻尼的一致性重复性，同时提升气体轴承的耐久性和寿命。
作为本发明的一种优选技术方案，所述轴承主体层2外侧设有轴承套1，所述轴承套1与所述轴承主体层2通过固定用螺母3相连接，
气浮动压箔片轴承的耐久性和寿命决定了轴承能否稳定应用于高速旋转设备，而轴承结构设计和制造工艺是关键手段，轴承在圆周上需尽可能地实现较为对称的结构。
作为本发明的一种优选技术方案，所述第二连接凸块10与所述第一连接凸块5在所述轴承主体层2的圆周上间隔设置，为一个第二连接凸块10和一个第一连接凸块5相邻设置，形成圆周上的对称结构，有利于轴承运转的稳定性提升，且所述第二连接凸块10与所述第一连接凸块5的数目相同。
本发明的工作原理：首先，轴承套1起到整体承托固定的作用，将轴承主体层2通过固定用螺母3安装在轴承套1上使其牢固，通过将第一连接凸块5置入第一支架固定凹槽4中使其固定牢固，同时第一箔片支架16贴紧轴承主体层2的内圈层，第一弧面放置凹槽6上设置的第一弧形波纹箔片7能够在转轴转动时起到建立空气润滑膜的作用，第二连接凸块10与第二支架固定凹槽8相互匹配被限位，同时支架限位杆9能够对第二连接凸块10进行限位，第二箔片支架15能够起到固定连接作用，第二弧面放置凹槽11上的第二弧形波纹箔片12设在第一弧形波纹箔片7的内层，并且与第一弧形波纹箔片7相互交错间隔设置，能够使轴形成悬浮效应，环状整体顶箔片13上的限位凸块14处在两个第二箔片支架15之间，起到限位效果，环状整体顶箔片13用于穿轴，形成了双侧的箔片，在原有气体动压箔片轴承内部增加一组新箔片，进而起到提高轴承承载力的作用。
本发明涉及的机械连接为本领域技术人员采用的惯用手段，可通过有限次试验得到技术启示，属于公知常识。
本文中未详细说明的部件为现有技术。
上述虽然对本发明的具体实施例作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化，而不具备创造性劳动的修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
Claims (9)
1.一种承压效果好的空气动压箔片轴承，其特征在于：包括轴承主体层(2)，所述轴承主体层(2)上设有第一支架固定凹槽(4)，所述第一支架固定凹槽(4)内滑动连接有第一连接凸块(5)，所述第一连接凸块(5)上设有第一箔片支架(16)，所述第一箔片支架(16)上设有第一弧面放置凹槽(6)，所述第一弧面放置凹槽(6)上连接有第一弧形波纹箔片(7)，所述轴承主体层(2)上可拆卸连接有第二连接凸块(10)，还包括环状整体顶箔片(13)，所述环状整体顶箔片(13)设在所述轴承主体层(2)内，多个所述第一弧形波纹箔片(7)围合成筒状。
2.根据权利要求1所述的一种承压效果好的空气动压箔片轴承，其特征在于：所述轴承主体层(2)上设有第二支架固定凹槽(8)，所述第二支架固定凹槽(8)内滑动连接有第二连接凸块(10)，所述第二连接凸块(10)上连接有第二箔片支架(15)，所述第二箔片支架(15)上设有第二弧面放置凹槽(11)，所述第二弧面放置凹槽(11)上连接有第二弧形波纹箔片(12)，所述第二弧形波纹箔片(12)的数量为三个、四个、五个、六个或七个，所述第二弧形波纹箔片(12)的结构为波纹弧形结构。
3.根据权利要求2所述的一种承压效果好的空气动压箔片轴承，其特征在于：所述第一箔片支架(16)与所述第一连接凸块(5)为一体式成型设计，所述第二连接凸块(10)与所述第二箔片支架(15)为一体式成型设计。
4.根据权利要求2所述的一种承压效果好的空气动压箔片轴承，其特征在于：所述第二箔片支架(15)与所述第一箔片支架(16)均为弧形。
5.根据权利要求1所述的一种承压效果好的空气动压箔片轴承，其特征在于：所述轴承主体层(2)上设有支架限位杆(9)，所述支架限位杆(9)与所述第二连接凸块(10)滑动连接。
6.根据权利要求1所述的一种承压效果好的空气动压箔片轴承，其特征在于：所述第一连接凸块(5)的截面形状为梯形。
7.根据权利要求1所述的一种承压效果好的空气动压箔片轴承，其特征在于：所述环状整体顶箔片(13)上设有限位凸块(14)，所述限位凸块(14)关于所述环状整体顶箔片(13)的轴心圆周均布，所述限位凸块(14)位于两所述第二箔片支架(15)之间。
8.根据权利要求1所述的一种承压效果好的空气动压箔片轴承，其特征在于：所述轴承主体层(2)外侧设有轴承套(1)，所述轴承套(1)与所述轴承主体层(2)通过固定用螺母(3)相连接。
9.根据权利要求1所述的一种承压效果好的空气动压箔片轴承，其特征在于：所述第二连接凸块(10)与所述第一连接凸块(5)在所述轴承主体层(2)的圆周上间隔设置，且所述第二连接凸块(10)与所述第一连接凸块(5)的数目相同。
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Non-Patent Citations (1)
| Title |
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| 徐方程;刘占生;马瑞贤;闫佳佳;: "箔片摩擦对波箔型径向气体轴承静刚度和悬浮转速影响实验", 航空动力学报, no. 10, pages 41 - 48 * |
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