CN211525329U - 动压气体轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种动压气体轴承，包括轴承套及分布于轴承套内侧的多组箔片组；轴承套内壁上沿周向分布有多个固定位，每组箔片组均包括第一箔片及第二箔片，每一个第一箔片的第一固定端固定于其中一个固定位上，并自固定位周向延伸至下两个固定位之间，其第一自由端搭接于下一个第一箔片上；每一个第二箔片设于轴承套与上一个第一箔片之间，第二箔片的第二固定端与对应的第一固定端固定于同一固定位上，并自固定位沿与第一箔片相反的方向周向延伸至固定位与上一个固定位之间，第二自由端支承于上一个第一箔片下。本申请的动压气体轴承通过第二箔片的设置，增加了第一箔片的支承点，提高了动压气体轴承的阻尼特性、运行时稳定性和抗冲击能力。

Description

动压气体轴承

技术领域

本实用新型属于气体轴承技术领域，更具体地说，是涉及一种动压气体轴承。

背景技术

气体轴承可分为静压气体轴承与动压气体轴承两大类。相较于静压气体轴承，动压气体轴承不需要额外提供高压气源，且具有结构简单，体积小等优点，因此动压气体轴承在微型燃气轮机、微型涡喷发动机等领域得到广泛运用。

动压气体轴承与转子之间存在楔形间隙或其他特殊形式的间隙，当转子旋转时，该间隙中产生气体动压力。动压气体轴承包括轴承套，轴承套内一般具有弹性支承结构例如箔片结构，以提高转子系统的稳定性，且在承受不稳定载荷时，箔片结构由于变形而产生相对滑动从而产生库伦摩擦。箔片结构能够承受垂直于轴线的不同方向上的载荷，但由于箔片结构的抗弯刚度较小，因此其承载刚度较小，影响整个动压气体轴承工作的稳定性及使用寿命。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种动压气体轴承，以解决现有技术中存在的动压气体轴承内的箔片结构承载刚度不足的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：提供了一种动压气体轴承，动压气体轴承，包括轴承套及分布于所述轴承套内侧的多组箔片组；所述轴承套的内壁上沿周向分布有多个固定位，所述固定位的数量与所述箔片组的数量相等；每组所述箔片组均包括第一箔片及第二箔片，所述第一箔片具有第一固定端和第一自由端，所述第二箔片具有第二固定端和第二自由端；每一个所述第一箔片的第一固定端固定于其中一个所述固定位上，并自所述固定位周向延伸至下两个固定位之间，且其第一自由端搭接于下一个所述第一箔片上；每一个所述第二箔片设于所述轴承套与上一个第一箔片之间，所述第二箔片的第二固定端与对应的第一固定端固定于同一所述固定位上，并自所述固定位沿与第一箔片相反的方向周向延伸至所述固定位与上一个所述固定位之间，且其第二自由端支承于上一个第一箔片下。

可选地，所述第一箔片与上一个第一箔片之间抵接有第一支承点，所述第一箔片与下一个所述第二箔片之间抵接有第二支承点，所述第一箔片与下一个第一箔片抵接有第三支承点；

其中，所述第二支承点位于所述第一支承点与所述第三支承点之间；

或者，所述第一支承点位于所述第二支承点与所述第三支承点之间。

可选地，相邻两所述固定位之间具有第一周向距离，所述第一箔片覆盖1.35～1.75倍的第一周向距离；所述第二箔片覆盖0.35～0.75倍的第一周向距离。

可选地，所述第一箔片覆盖1.5倍的第一周向距离；所述第二箔片覆盖0.5倍的第一周向距离。

可选地，所述第一箔片为圆弧片状结构，所述第一箔片的内径及外径均大于所述轴承套内径。

可选地，所述第一箔片在中部弯折并形成有内台阶和外台阶，所述内台阶的高度和所述外台阶的高度均与所述第一箔片的厚度相适配，上一个所述第一箔片的第一自由端止挡于所述外台阶，且下一个第二箔片的第二自由端止挡于所述内台阶。

可选地，所述固定位开设有卡槽，所述第一固定端延伸有第一弯折部，所述第二固定端延伸有第二弯折部，所述第一弯折部及所述第二弯折部分别卡设于所述卡槽中，并通过塞块卡紧。

可选地，所述第一固定端通过铰接、螺钉连接、铆钉铆接、焊接或粘贴的方式固定于所述轴承套内壁上；

所述第二固定端通过铰接、螺钉连接、铆钉铆接、焊接或粘贴的方式固定于所述轴承套内壁上。

可选地，所述轴承套沿轴向上的宽度、所述第一箔片沿轴向上的宽度及所述第二箔片沿轴向上的宽度均相等。

可选地，所述第一箔片的背离所述轴承套的一侧表面铺设有耐磨材料层。

本实用新型提供的动压气体轴承的有益效果在于：与现有技术相比，本实用新型的动压气体轴承包括轴承套及多组箔片组，每组箔片组包括第一箔片及第二箔片，第一箔片与第二箔片沿相反的方向周向延伸，且每一个第一箔片的自由端搭接于下一个第一箔片上，每一个第二箔片的自由端支承于上一个第一箔片下，如此，使得每一个第一箔片不仅可以通过下一个第一箔片进行支承，还可以通过下一个第二箔片进行支承，如此增加了第一箔片的支承点，增加了第一箔片的抗弯刚度，进而提高了整个动压气体轴承的支承刚度，并改善了该动压气体轴承的阻尼性，提高了该动压气体轴承的运动稳定性及使用寿命。

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，下面将对实施例或现有技术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性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的动压气体轴承的立体示意图；

图2为本实用新型实施例提供的动压气体轴承的分解示意图；

图3为本实用新型实施例提供的动压气体轴承的轴向示意图；

图4为图3中的动压气体轴承去掉各第二箔片后的轴向示意图；

图5为图3中第一箔片的结构示意图；

图6为图3中第二箔片的结构示意图；

图7为图3中轴承套的结构示意图；

图8为本实用新型另一个实施例提供的动压气体轴承的轴向示意图；

图9为图8中第一箔片与第二箔片的安装示意图；

图10为图8中的第一箔片的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

200-转子；10-轴承套；20-箔片组；30-塞块；11-固定位；12-卡槽；21-第一箔片；22-第二箔片；211-第一固定端；212-第一自由端；213-内台阶；214-外台阶；215-第一弯折部；221-第二固定端；222-第二固定端；223-第二弯折部；P-第一间隙；O1-第一支承点；O2-第二支承点；O3-第三支承点；L1-第一周向距离。

具体实施方式

为了使本实用新型所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

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。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

现对本实用新型提供的动压气体轴承进行说明。

请参阅图1，该动压气体轴承包括轴承套10及八组箔片组20。轴承套10呈圆筒状，八组箔片组20沿周向均匀分布于轴承套10内侧，并在工作时，抵持于转子200与轴承套10之间以提高转子200与轴承套10之间运行的稳定性。可以理解地，在本实用新型的实施例中，根据轴承套10的具体径向尺寸及箔片组20的实际支承强度，上述轴承套10内侧也可以设置四组、六组、九组及九组以上的箔片组20，此处不做唯一限定。

轴承套10的内壁上沿周向分布有八个固定位11，固定位11的数量与箔片组20的数量相等，也即是固定位11的数量随着箔片组20数量的改变而改变。

请参阅图2及图3，每组箔片组20均包括第一箔片21及第二箔片22，第一箔片21及第二箔片22均为悬臂片状结构，第一箔片21具有第一固定端211和第一自由端212，第二箔片22具有第二固定端221及第二自由端222。

请参阅图4，为轴承套10与各第一箔片21的安装示意图，每一个第一箔片21的第一固定端211固定于其中一个固定位11上，并自该固定位11逆时针周向延伸至下两个固定位11之间，且其第一自由端212搭接于下一个第一箔片21上。由图4可知，各第一箔片21与轴承套10之间形成有第一间隙P，且该第一间隙P处于第一箔片21与转子200之间收敛的楔形间隙的区域下方，因此在该区域内的第一箔片21支承强度较为薄弱。

请参阅图3，为轴承套10、各第一箔片21及各第二箔片22的安装示意图，本申请通过在每一个第一间隙P中设置一个第二箔片22来支承第一箔片21。具体的，每一个第二箔片22设于轴承套10与上一个第一箔片21之间，该第二箔片22的第二固定端221与对应的第一箔片21的第一固定端211固定于同一个固定位11上，并自该固定位11沿与第一箔片21相反的方向(即顺时针方向)周向延伸至该固定位11与上一个固定位11之间，且其第二自由端222支承于上一个第一箔片21下。由上可知，对于每一个第一箔片21，其第一自由端212可搭接于下一个第一箔片21上，且该第一箔片21的悬空部位还可以通过第二箔片22进行支承。可以理解地，在本申请的其他实施例中，同一组箔片组20中，也可以是第一箔片21沿顺时针周向延伸，第二箔片22沿逆时针周向延伸，此处不做唯一限定。

该动压气体轴承在实际工作过程中，转子200与第一箔片21之间形成的多个楔形间隙之间形成气膜压力，各个楔形间隙的气膜间隙将会随载荷大小和方向的不同而有所差异。由于结构的对称性，具有多个第一箔片21的动压气体轴承可以承受垂直于轴线的各个方向的载荷。轴承承受载荷时，第一箔片21受气膜压力而产生变形，由于传统的动压气体轴承只有一层第一箔片21，第一箔片21与轴承套10之间的第一间隙P没有支承，因此第一箔片21的支承刚度较小，从而导致承载能力较小。本实用新型动压气体轴承中，第二箔片22处在第一箔片21与转子200之间收敛的楔形间隙的区域下方，可减小第一箔片21受压区域的变形量，从而增大支承刚度。

本实用新型提供的动压气体轴承包括轴承套10及多组箔片组20，每组箔片组20包括第一箔片21及第二箔片22，第一箔片21与第二箔片22沿相反的方向周向延伸，且每一个第一箔片21的自由端211搭接于下一个第一箔片21上，每一个第二箔片22的自由端221支承于上一个第一箔片21下，如此，使得每一个第一箔片21不仅可以通过下一个第一箔片21进行支承，还可以通过下一个第二箔片22进行支承，如此增加了第一箔片21的支承点，使得各箔片之间的相互接触点增多，从而提高了动压气体轴承的阻尼特性，提高了动压气体轴承运行时的稳定性和抗冲击能力。

在本实施例中，请参阅图3，第一箔片21与上一个第一箔片21之间抵接有第一支承点O1，第一箔片21与下一个第二箔片22之间抵接有第二支承点O2，第一箔片21与下一个第一箔片21之间抵接有第三支承点O3；其中，第二支承点O2位于第一支承点O1与第三支承点O3之间，也即是，第一箔片21对上一个第一箔片21进行支承的位置靠近第一固定端211，如此增强了该第一箔片21对上一个第一箔片21的支承强度及支承稳定性，而第二箔片22对第一箔片21的支承位置靠近第一箔片21的大致中间位置，也即是第一箔片21的支承强度最为薄弱的位置，换言之，第二箔片22物尽其用，使得第二箔片22的支承效果达到最佳化。可以理解地，在本实用新型的其他实施例中，根据第一箔片21的具体周向长度，上述第一支承点O1也可以位于第二支承点O2与第三支承点O3之间，此处不做唯一限定。

第一箔片21的周向长度越长则其支承强度就越薄弱，而第一箔片21的周向长度越短则其与相邻的第一箔片21的重叠部分就越少，其对相邻第一箔片21的支承强度就越弱，因此第一箔片21的周向长度尤为重要。在本实施例中，请参阅图3，相邻两固定位11之间具有第一周向距离L1，则第一箔片21覆盖1.5倍的第一周向距离L1，也即是第一箔片21自一个固定位11延伸到下一个固定位11，并超过下一个固定位0.5倍的第一周向距离L1，如此，不仅可保证相邻两个第一箔片21能够重叠0.5倍的第一周向距离L1，且第一箔片21的周向长度适中，能够保证其自身的支承强度。可以理解地，在本申请的其他实施例中，第一箔片21也可以覆盖1.35倍、1.4倍、1.6倍及1.75倍的第一周向距离L1，只要第一箔片21覆盖1.35～1.75范围内的第一周向距离L1，均能够保证第一箔片21的支承强度，此处不做唯一限定。

第二箔片22的周向长度越长，其自身支承强度就越弱，且对第一箔片21的支承强度也就越弱，而第二箔片22的周向长度越短，则其对第一箔片21的支承位置并不是第一箔片21支承强度最微弱的位置，也即是第二箔片22没有起到应有的支承效果，因此第二箔片22的周向长度尤为重要。在本实施例中，第二箔片22覆盖0.5倍的第一周向距离L1，也即是第二箔片22自该固定位11反向延伸0.5倍的第一周向距离L1，如此，第二箔片22刚好支承到第一箔片21的最微弱的位置，且第二箔片22的支承强度较高，对第一箔片21的支承效果更好。可以理解地，在本实用新型的其他实施例中，第二箔片22也可以覆盖0.35倍、0.4倍、0.6倍及0.75倍的第一周向距离L1，只要第二箔片22覆盖0.35～0.75范围内的第一周向距离L1，均能够保证对第一箔片21的支承强度，此处不做唯一限定。

请参阅图6，第二箔片22为圆弧片状结构，其内径可大于、小于或等于轴承套10的内径。

在本实施例中，请参阅图4及图5，第一箔片21为圆弧片状结构，第一箔片21具有第一圆柱面及第二圆柱面，第一圆柱面面向轴承套10内壁，第二圆柱面背离轴承套10内壁，且第一圆柱面及第二圆柱面的直径均大于轴承套10内径，如此，使得当第一固定端211固定于固定位11后，第一自由端212能够翘起以支承转子200。

在本实用新型的另一个实施例中，请参阅图8至图10，第一箔片21在中部弯折并形成有内台阶213和外台阶214，内台阶213的高度和外台阶214的高度均与第一箔片21的厚度相适配，上一个第一箔片21的第一自由端212止挡于外台阶214，且下一个第二箔片22的第二自由端222止挡于内台阶213，即第一支承点O1和第二支承点O2分别位于台阶的两侧。具体的，第一箔片21包括两段圆弧片状结构，两段圆弧片状结构之间沿母线连接，连接处弯折成类似台阶的形状，上一个第一箔片21的第一自由端212与该第一箔片21搭接的位置靠近外台阶214处但不能越过外台阶214，因此第一箔片21与转子200接触表面在第一箔片21的搭接处过渡更加平滑，第一箔片21中部做弯折处理的方案，使得第一箔片21相互搭接处过渡更加平滑，使转子200与第一箔片21之间的气膜间隙分布更加均匀，这也在一定程度上提高了第一箔片21的承载能力。

在本实施例中，请参阅图3及图7，轴承套10的内侧壁分布有八个卡槽12，卡槽12的数量与固定位11的数量相等，卡槽12开设于固定位11处，卡槽12呈U型且开口朝向轴承套10的中心，卡槽12沿轴承贯穿轴承套10。第一固定端211延伸有第一弯折部215，第一弯折部215向卡槽12方向延伸，且第一弯折部215弯折的角度略大于90°。第二固定端221延伸有第二弯折部223，第二弯折部223向卡槽12方向延伸，且第二弯折部223弯折的角度略大于90°第一弯折部215及第二弯折部223分别卡设于卡槽12中，并通过塞块30卡紧。本实施例通过塞块30将第一弯折部215及第二弯折部223塞紧于卡槽12中，从而实现第一箔片21及第二箔片22的安装，其结构简单，且安装方便。

具体的，卡槽12采用线切割等工艺加工，卡槽12的宽度和深度均为2～3mm，塞块30呈长方体状，安装时，将第一弯折部215及第二弯折部223分别抵靠于卡槽12沿周向上的相对两内壁上，然后将塞块30塞进第一弯折部215与第二弯折部223之间，实现第一弯折部215与第二弯折部223的固定。

可以理解地，在本实用新型的其他实施例中，上述第一固定端211也可以通过铰接、螺钉连接、铆钉铆接、焊接或粘贴的方式固定于轴承套10内壁上。同样的，第二固定端221也可以通过铰接、螺钉连接、铆钉铆接、焊接或粘贴的方式固定于轴承套10内壁上，此处不做唯一限定。

在本实施例中，请参阅图1，轴承套10沿轴向上的宽度、第一箔片21沿轴向上的宽度及第二箔片22沿周向上的宽度均相等，如此，可保证第一箔片21及第二箔片22的支承强度沿轴向分布均匀，保证该动压气体轴承运行稳定。

在本实施例中，第一箔片21的背离轴承套10的一侧表面铺设有耐磨材料层，通过耐磨材料层的设置，使得第一箔片21在转子200转动过程中，对转子200的耐磨性更高，使用寿命更长。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.动压气体轴承，其特征在于，包括轴承套及分布于所述轴承套内侧的多组箔片组；所述轴承套的内壁上沿周向分布有多个固定位，所述固定位的数量与所述箔片组的数量相等；每组所述箔片组均包括第一箔片及第二箔片，所述第一箔片具有第一固定端和第一自由端，所述第二箔片具有第二固定端和第二自由端；每一个所述第一箔片的第一固定端固定于其中一个所述固定位上，并自所述固定位周向延伸至下两个固定位之间，且其第一自由端搭接于下一个所述第一箔片上；每一个所述第二箔片设于所述轴承套与上一个第一箔片之间，所述第二箔片的第二固定端与对应的第一固定端固定于同一所述固定位上，并自所述固定位沿与第一箔片相反的方向周向延伸至所述固定位与上一个所述固定位之间，且其第二自由端支承于上一个第一箔片下。

2.如权利要求1所述的动压气体轴承，其特征在于，所述第一箔片与上一个第一箔片之间抵接有第一支承点，所述第一箔片与下一个所述第二箔片之间抵接有第二支承点，所述第一箔片与下一个第一箔片抵接有第三支承点；

其中，所述第二支承点位于所述第一支承点与所述第三支承点之间；

或者，所述第一支承点位于所述第二支承点与所述第三支承点之间。

3.如权利要求1所述的动压气体轴承，其特征在于，相邻两所述固定位之间具有第一周向距离，所述第一箔片覆盖1.35～1.75倍的第一周向距离；所述第二箔片覆盖0.35～0.75倍的第一周向距离。

4.如权利要求3所述的动压气体轴承，其特征在于，所述第一箔片覆盖1.5倍的第一周向距离；所述第二箔片覆盖0.5倍的第一周向距离。

5.如权利要求1至4任一项所述的动压气体轴承，其特征在于，所述第一箔片为圆弧片状结构，所述第一箔片的内径及外径均大于所述轴承套内径。

6.如权利要求1至4任一项所述的动压气体轴承，其特征在于，所述第一箔片在中部弯折并形成有内台阶和外台阶，所述内台阶的高度和所述外台阶的高度均与所述第一箔片的厚度相适配，上一个所述第一箔片的第一自由端止挡于所述外台阶，且下一个第二箔片的第二自由端止挡于所述内台阶。

7.如权利要求1至4任一项所述的动压气体轴承，其特征在于，所述固定位开设有卡槽，所述第一固定端延伸有第一弯折部，所述第二固定端延伸有第二弯折部，所述第一弯折部及所述第二弯折部分别卡设于所述卡槽中，并通过塞块卡紧。

8.如权利要求1至4任一项所述的动压气体轴承，其特征在于，所述第一固定端通过铰接、螺钉连接、铆钉铆接、焊接或粘贴的方式固定于所述轴承套内壁上；

所述第二固定端通过铰接、螺钉连接、铆钉铆接、焊接或粘贴的方式固定于所述轴承套内壁上。

9.如权利要求1至4任一项所述的动压气体轴承，其特征在于，所述轴承套沿轴向上的宽度、所述第一箔片沿轴向上的宽度及所述第二箔片沿轴向上的宽度均相等。

10.如权利要求1至4任一项所述的动压气体轴承，其特征在于，所述第一箔片的背离所述轴承套的一侧表面铺设有耐磨材料层。

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