CN208651423U - 弹性箔片空气轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于空气轴承技术领域，尤其涉及一种弹性箔片空气轴承。该轴承包括轴承座、支撑组件以及平箔，平箔同轴套装在轴承座内，支撑组件装配在轴承座和平箔之间，支撑组件包括装配套以及多个弹性箔片，装配套设置在轴承座的内壁上，多个弹性箔片设置在装配套的内壁上，平箔通过多个弹性箔片支撑。本实用新型通过调整弹性箔片的宽度、密度、厚度以及组合方式，再将其装配在装配套中，即可实现弹性箔片空气轴承的刚度以及阻尼的调整。本实用新型能缩短其研发周期，并降低制造成本。

Description

弹性箔片空气轴承

技术领域

本实用新型属于空气轴承技术领域，尤其涉及一种弹性箔片空气轴承

背景技术

弹性箔片空气轴承是一种新型的弹性支承动压空气轴承，图1为现有技术的弹性箔片空气轴承的结构示意图，参见图1，该弹性箔片空气轴承包括轴承座1、支撑组件2以及平箔3，平箔3同轴套装在轴承座1内，支撑组件2装配在轴承座1和平箔3之间，转轴4活动设置在平箔3内。

随着转轴的旋转，与转轴接触的空气被挤入平箔3和转轴4之间的空隙中，当转轴4达到一定转速后，转轴和平箔之间会产生气体动压力，在转轴和平箔之间形成气膜。在轴承工作过程中，支撑组件2与平箔3所组成的弹性支承结构会自适应的产生变形，使轴承的气膜厚度增加，工作更加稳定。配备弹性箔片空气轴承的旋转机械不需要额外的润滑系统，降低了系统的复杂性，提高了经济性和可靠性。相对于传统的空气动压轴承，弹性箔片空气轴承具有承载能力大、轴承稳定性高、使用寿命长等优势。

刚度和阻尼是轴承的重要性能参数，直接影响了转子系统的稳定性，弹性箔片空气轴承的刚度和阻尼是由支撑组件2与平箔3所组成的弹性支承结构决定的，合理的分布轴承的支撑刚度，增大结构阻尼，是弹性箔片空气轴承设计的关键。

在实现本实用新型的过程中，申请人发现现有技术中至少具有以下不足：

现有技术中，每一类弹性箔片空气轴承的刚度和阻尼确定的，若需要不同刚度和阻尼的弹性箔片空气轴承，则需根据待开发的弹性箔片空气轴承的刚度和阻尼，重新开发一套弹性支承结构的模具。但模具开发的制造工艺复杂，周期长，且效率低下，因此，需对现有技术进行改进。

实用新型内容

针对上述现有技术存在的问题，本实用新型提供一种弹性箔片空气轴承以及其刚度和阻尼的调整方法。

本实用新型通过以下技术方案来实现上述目的：

一方面，本实用新型提供了一种弹性箔片空气轴承，所述轴承包括轴承座、支撑组件以及平箔，所述平箔同轴套装在所述轴承座内，所述支撑组件装配在所述轴承座和所述平箔之间，所述支撑组件包括装配套以及多个弹性箔片，多个所述弹性箔片设置在所述装配套的内壁上，所述平箔通过多个所述弹性箔片支撑。

进一步地，每个所述弹性箔片均呈弧形，每个所述弹性箔片的一端均固定设置在所述装配套上，所述平箔通过每个所述弹性箔片的另一端支撑。

优选地，多个所述弹性箔片沿平行于所述轴承座的轴向设置有多排。

优选地，每排所述弹性箔片中的每个所述弹性箔片的一端均位于平行于所述轴承座的中心轴的同一直线上。

优选地，每排所述弹性箔片分为第一类型弹性箔片和第二类型弹性箔片，所述第一类型弹性箔片和所述第二类型弹性箔片交错布置，每个所述第一类型弹性箔片的一端均位于平行于所述轴承座的中心轴的第一条直线上，每个所述第二类型弹性箔片的一端均位于平行于所述轴承座的中心轴的第二条直线上，所述第一直线与所述第二直线为不同的直线。

优选地，每个所述弹性箔片的圆心角为15°～60°。

进一步地，所述装配套的外壁上沿所述装配套的轴向设置有一个以上的定位槽；

所述轴承座的内壁上沿所述轴承座的轴向设置有一个以上的定位凸起，所述定位凸起对应设置在所述定位槽内。

更进一步地，所述定位槽设置有两个，两个所述定位槽以所述装配套的中心轴为中心相对设置；

所述定位凸起也设置有两个，两个所述定位凸起以所述轴承座的中心轴为中心相对设置。

优选地，所述定位槽和所述定位凸起均呈相互配合的弧形。

另一方面，本实用新型还提供了一种弹性箔片空气轴承的刚度和阻尼调整方法，所述方法包括：

提供不同宽度的弹性箔片、提供沿所述装配套周向上不同密度的弹性箔片、或/和提供不同厚度的所述弹性箔片，将所提供的弹性箔片装配在装配套内，并将装配有弹性箔片的装配套装配在轴承座以及平箔之间，实现轴承的周向刚度的调整；

提供位于所述装配套的轴向上的且不同刚度参数的弹性箔片，将所提供的弹性箔片装配在装配套内，并将装配有弹性箔片的装配套装配在轴承座以及平箔之间，实现轴承轴向任意点的刚度的调整；

提供多个区域内的弹性箔片，且不同区域的弹性箔片的高度不同，将所提供的弹性箔片装配在装配套内，并将装配有弹性箔片的装配套装配在轴承座以及平箔之间，实现轴承径向上的刚度的调整；

提供多排弹性箔片，将多排弹性箔片装配在装配套内，装配套内同一排的弹性箔片中相邻的弹性箔片交错布置，并将装配有弹性箔片的装配套装配在轴承座以及平箔之间，实现轴承的阻尼的调整。

本实用新型的有益效果是：

本实用新型所提供的一种弹性箔片空气轴承，其中的支撑组件作为弹性支撑结构，由于支撑组件包括装配套以及多个弹性箔片，装配套固定在轴承座的内壁上，多个弹性箔片固定在装配套的内壁上，平箔通过多个弹性箔片支撑，因此，若需要不同刚度和阻尼的弹性箔片空气轴承时，只需要选择不同宽度、密度、厚度或组合方式的弹性箔片，装配到装配套中，然后再将装配套装配到轴承座和平箔之间，即可获得不同刚度以及阻尼的轴承，不需要再开发制造整个弹性支撑结构模具，解决了现有技术中需要从新开发制造整个弹性支撑结构模具，导致制造成本增加，制造周期加长，制造效率低的技术问题。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1为现有技术的弹性箔片空气轴承的结构示意图；

图2为本实用新型实施例的一种弹性箔片空气轴承的结构示意图；

图3为图2的正视结构示意图；

图4为图2中的支撑组件的结构示意图；

图5为本实用新型实施例中的支撑组件的一种结构示意图；

图6为本实用新型实施例中的支撑组件的另一种结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

图2为本实用新型实施例的一种弹性箔片空气轴承的结构示意图，图3为图2的正视结构示意图，图4为图2中的支撑组件的结构示意图参见图2、图3以及图4，本实用新型实施例的轴承包括轴承座1、支撑组件2以及平箔3，平箔3同轴套装在轴承座1内，支撑组件2装配在轴承座1和平箔3之间。图3为图2中的支撑组件的结构示意图，结合图2及图3，本实用新型实施例的支撑组件2包括装配套2.1以及多个弹性箔片2.2，装配套2.1设置在轴承座1的内壁上，多个弹性箔片2.2设置在装配套2.1的内壁上，平箔3通过多个弹性箔片2.2支撑。

本实用新型实施例中，弹性箔片2.2具有弹性，转轴装配在平箔3内后，在转轴旋转的过程中，支撑组件与平箔所组成的弹性支承结构会自适应的产生变形，使轴承的气膜厚度增加，工作更加稳定。

进一步地，本实用新型实施例中，每个弹性箔片2.2均呈弧形，每个弹性箔片2.2的一端均固定设置在装配套2.1上，平箔3通过每个弹性箔片2.2的另一端支撑，实现对平箔的弹性支撑。

本实用新型实施例中，多个弹性箔片2.2可以沿平行于轴承座1的轴向设置有多排，多排弹性箔片2.2绕轴承座1的中心轴等角度间隔设置在装配套2.1的内壁上。

结图5为本实用新型实施例中的支撑组件的一种结构示意图，结合图5，本实用新型实施例的一种实现方式为：每排弹性箔片2.2中的每个弹性箔片2.2的一端均位于平行于轴承座1的中心轴的同一直线上。

图6为本实用新型实施例中的支撑组件的另一种结构示意图，结合图6，本实用新型实施例的另一种实现方式为：每排弹性箔片2.2的弹性箔片2.2分为第一类型弹性箔片和第二类型弹性箔片，第一类型弹性箔片和第二类型弹性箔片交错布置，每个第一类型弹性箔片的一端均位于平行于轴承座1的中心轴的第一条直线上，每个第二类型弹性箔片的一端均位于平行于轴承座1的中心轴的第二条直线上，且第一条直线和第二条直线不为同一直线。

当然，上述只是弹性箔片2.2的一种布置方式，当然，多排弹性箔片2.2也可以绕轴承座1的中心轴非等角度间隔设置在装配套2.1的内壁上，或者，弹性箔片2.2呈波浪形设置在装配套2.1的内壁上，即弹性箔片2.2的布置方式可以根据要达到的刚度或/和阻尼进行实际布置，本实用新型实施例对此不做限制。

优选地，本实用新型实施例中，每个弹性箔片2.2的圆心角为15°～60°，此种角度下的弹性支承结构对转轴的支撑效果较好。

本实用新型实施例中，装配套2.1可以过盈配合在轴承座1的内壁上，当然也可以采用键连接、螺钉连接或焊接的方式将装配套2.1装配在轴承座1的内壁上，本实用新型实施例对此不作限制。

进一步地，本实用新型实施例中，结合图2、图3及图4，装配套2.1的外壁上沿装配套2.1的轴向设置有一个以上的定位槽2.3，相应地，轴承座1的内壁上沿轴承座1的轴向设置有一个以上的定位凸起1.1，定位凸起1.1对应设置在定位槽2.3内，定位凸起1.1和定位槽2.3的相互配合，可以为装配套2.1的装配提供导向，方便安装。

更进一步地，本实用新型实施例的定位槽2.3的数量设置有两个，两个定位槽2.3以装配套2.1的中心轴为中心相对设置，相应地，定位凸起1.1也设置有两个，两个定位凸起1.1以轴承座1的中心轴为中心相对设置。

优选地，本实用新型实施例的定位槽2.3和定位凸起1.1均可呈相互配合的弧形，这样可以方便定位凸起1.1在定位槽2.3中的安装。

本实用新型实施例的弹性箔片空气轴承，其中的装配套2.1在装配前，可以是一个具有弹性的矩形载体，在装配时，先将弹性箔片2.2按照既定的顺序排列在装配套2.1上，矩形载体的两侧焊接形成一个柱状后，通过定位槽2.3和定位凸起1.1的配合，将装配套2.1装配在轴承座1的内壁上即可。

本实用新型实施例的弹性箔片空气轴承，其中的装配套2.1在装配前，也可以多个块状载体，每个弹性箔片2.2均安装在一个块状载体上，在装配时，先将弹性箔片2.2安装在对应的块状载体上，再通过定位槽2.3的和定位凸起1.1的配合，将块状载体装配在轴承座1的内壁上即可。

本实用新型实施例所提供的一种弹性箔片空气轴承，其中的支撑组件作为弹性支撑结构，由于支撑组件包括装配套以及多个弹性箔片，装配套设置在轴承座的内壁上，多个弹性箔片沿平行于轴承座的轴向设置有多排，多排弹性箔片绕轴承座的中心轴等角度间隔设置在装配套的内壁上，平箔通过多个弹性箔片支撑，这样调整弹性箔片的宽度、密度、厚度以及组合方式，再将其装配在装配套中，即可实现刚度以及阻尼的调整，相比于现有技术中的通过从新开发制造整个弹性支撑结构模具的方法来调整轴承刚度以及阻尼，本实用新型只需要预先制造出各种尺寸弹性箔片，再根据轴承的刚度和阻尼，选择合适的弹性箔片进行装配即可，能缩短其研发周期，并降低制造成本。

本实用新型实施例中，弹性箔片的宽度、沿周向弹性箔片的密度以及弹性箔片的厚度决定了每一个支撑点的刚度，通过增加弹性凸起的宽度、增加弹性凸起的个数以及增加每一片弹性片的厚度可以实现支撑刚度的增大，反之可以降低支撑刚度。

具体地：

提供不同宽度(即沿装配套2.1的径向的长度)的弹性箔片2.2、提供沿装配套2.1周向上不同密度的弹性箔片2.2、或/和提供不同厚度(即沿装配套2.1的轴向的长度)的弹性箔片2.2，将所提供的弹性箔片2.2装配在装配套2.1内，并将装配有弹性箔片2.2的装配套2.1装配在轴承座1以及平箔3之间，实现轴承的周向刚度的调整；

提供位于装配套2.1的轴向上的且不同刚度参数的弹性箔片2.2，将所提供的弹性箔片2.2装配在装配套2.1内，并将装配有弹性箔片2.2的装配套2.1装配在轴承座1以及平箔3之间，实现轴承轴向任意点的刚度的调整；

提供多个区域内的弹性箔片2.2，且不同区域的弹性箔片2.2的高度不同，将所提供的弹性箔片2.2装配在装配套2.1内，并将装配有弹性箔片2.2的装配套2.1装配在轴承座1以及平箔3之间，实现轴承径向上的刚度的调整，例如：将单数弹性箔片2.2和双数弹性箔片2.2设计成不同的高度，可实现轴承在径向的刚度变化，当转轴位移较小时会与高度较大的弹性凸起(单数片或双数片)接触，当转轴的位移增大后便会同时接触到两种高度的弹性箔片2.2(双数片或单数片)，从而实现了在径向方向的刚度变化，依次类推可以布置成3级甚至更多的刚度等级。

提供多排弹性箔片2.2，将多排弹性箔片2.2装配在装配套2.1内，装配套2.1内同一排的弹性箔片2.2中相邻的弹性箔片2.2交错布置，并将装配有弹性箔片2.2的装配套2.1装配在轴承座1以及平箔3之间，这样布置的结构使得转轴在一定位移下的弹性箔片2.2相对运动位移最大，最大限度的提高弹性支撑结构在变形过程中的摩擦损耗功，而轴承阻尼的来源主要来源于弹性结构变形过程中的损耗，所以轴承的阻尼在此结构下可以大大提高，即可调整轴承的阻尼。

通过调整轴承的周向刚度以及轴承轴向任意点的刚度，即可人为的控制轴承上任一点的刚度参数。

本实用新型实施例中的弹性箔片2.2在研发试验阶段可以采用高精度激光切割、蚀刻等方法制造，以缩短研发周期，在大规模生产阶段可以采用高速冲压的方式制造，降低成本。

以上所举实施例为本实用新型的较佳实施方式，仅用来方便说明本实用新型，并非对本实用新型作任何形式上的限制，任何所述技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本实用新型所提技术特征的范围内，利用本实用新型所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本实用新型的技术特征内容，均仍属于本实用新型技术特征的范围内。

Claims (9)

1.一种弹性箔片空气轴承，所述轴承包括轴承座(1)、支撑组件(2)以及平箔(3)，所述平箔(3)同轴套装在所述轴承座(1)内，所述支撑组件(2)装配在所述轴承座(1)和所述平箔(3)之间，其特征在于，

所述支撑组件(2)包括装配套(2.1)以及多个弹性箔片(2.2)，所述装配套(2.1)固定在所述轴承座(1)的内壁上，多个所述弹性箔片(2.2)固定在所述装配套(2.1)的内壁上，所述平箔(3)通过多个所述弹性箔片(2.2)支撑。

2.根据权利要求1所述的弹性箔片空气轴承，其特征在于，每个所述弹性箔片(2.2)均呈弧形，每个所述弹性箔片(2.2)的一端均固定设置在所述装配套(2.1)上，所述平箔(3)通过每个所述弹性箔片(2.2)的另一端支撑。

3.根据权利要求2所述的弹性箔片空气轴承，其特征在于，多个所述弹性箔片(2.2)沿平行于所述轴承座(1)的轴向设置有多排。

4.根据权利要求3所述的弹性箔片空气轴承，其特征在于，每排所述弹性箔片(2.2)中的每个所述弹性箔片(2.2)的一端均位于平行于所述轴承座(1)的中心轴的同一直线上。

5.根据权利要求3所述的弹性箔片空气轴承，其特征在于，每排所述弹性箔片(2.2)包括第一类型弹性箔片和第二类型弹性箔片，所述第一类型弹性箔片和所述第二类型弹性箔片交错布置，每个所述第一类型弹性箔片的一端均位于平行于所述轴承座(1)的中心轴的第一直线上，每个所述第二类型弹性箔片的一端均位于平行于所述轴承座(1)的中心轴的第二直线上，所述第一直线与所述第二直线为不同的直线。

6.根据权利要求1所述的弹性箔片空气轴承，其特征在于，每个所述弹性箔片(2.2)的圆心角为15°～60°。

7.根据权利要求1-6任一项所述的弹性箔片空气轴承，其特征在于，所述装配套(2.1)的外壁上沿所述装配套(2.1)的轴向设置有一个以上的定位槽(2.3)；

所述轴承座(1)的内壁上沿所述轴承座(1)的轴向设置有一个以上的定位凸起(1.1)，所述定位凸起(1.1)对应设置在所述定位槽(2.3)内。

8.根据权利要求7所述的弹性箔片空气轴承，其特征在于，所述定位槽(2.3)设置有两个，两个所述定位槽(2.3)以所述装配套(2.1)的中心轴为中心相对设置；

所述定位凸起(1.1)也设置有两个，两个所述定位凸起(1.1)以所述轴承座(1)的中心轴为中心相对设置。

9.根据权利要求7所述的弹性箔片空气轴承，其特征在于，所述定位槽(2.3)和所述定位凸起(1.1)均呈相互配合的弧形。