CN212028330U - 优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，涉及气体箔片轴承技术领域，解决了径向箔片轴承的顶箔刚度分布不合理，易导致顶箔变形不平滑增大磨损的技术问题；该装置包括顶箔，顶箔的需降低刚度区设置有槽部或其厚度较附近区域减小；需降低刚度区为顶箔的用于插入轴承套内的固定端，和/或顶箔的靠近轴承套两端的周向区域，或顶箔的用于焊接固定的焊接端本实用新型径向箔片轴承，在对应的顶箔的固定端和/或顶箔的靠近轴承套两端的周向区域或顶箔的焊接端，上述刚度过大的区域设置槽部或减小其厚度，削减顶箔轴向方向的刚度增强效应，无需增加其他辅助装置，结构简单，使得箔片轴承在变形时，保持顶箔变形均匀平滑，减少轴承磨损。

Description

优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承

技术领域

本实用新型涉及气体箔片轴承技术领域，尤其是涉及一种优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承。

背景技术

箔片轴承是一种气体悬浮轴承，目前主要应用于鼓风机、微型燃气轮机和飞机用空气循环机等高速涡轮机械。气体箔片轴承属于动压型流体润滑轴承，其工作原理是利用转子表面与轴承内表面间的高速相对运动，带动周围的气体形成楔形动压效应，从而实现转子在轴承中间的悬浮的效果。

箔片式结构可以为轴承提供弹性的支承条件，一定程度上易于转子和轴承间的楔形效应的形成。箔片轴承结构简单，通常包括轴承套、波箔和顶箔三部分。参见图1所示，图1是现有技术中插槽型径向箔片轴承的结构示意图；插槽型径向箔片轴承包括轴承套1、波箔2、顶箔3以及插销4，其中，顶箔3的固定端31弯折并延伸至轴承套1的安装槽内由插销4固定。

气体箔片轴承在高转速、高低温环境仍然能保持良好的性能，相比于传统的轴承而言，具有更轻更小、便于维修和功率损失低等优点。

目前在实际的箔片轴承应用过程中发现，本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题，由于电机的制造精度不足和装配误差，导致轴承转子的平行不对中或角度不对中，从而引起转子在静止和旋转过程中会一定程度的挤压轴承，引起轴承结构弹性及塑性变形，尤其是在径向箔片轴承的轴向两端波箔和顶箔变形，但是轴承的刚度分布不合理和结构限制会导致顶箔变形不够平滑，从而增大轴承顶箔的磨损，缩减轴承的使用寿命，影响产品质量，严重的甚至导致轴承报废进而引发整机故障。

如何对径向箔片轴承中顶箔的刚度进行优化，在需要其刚度低的区域减小其刚度，以防止顶箔变形不平滑、增大磨损的现象发生已成为亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，以解决现有技术中存在的径向箔片轴承的顶箔刚度分布不合理，易导致顶箔变形不平滑增大磨损的技术问题；本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，包括顶箔，所述顶箔的需降低刚度区设置有槽部或其厚度较附近区域减小；其中:

所述需降低刚度区为所述顶箔的用于插入轴承套内的固定端，和/或顶箔的靠近轴承套两端的周向区域，或所述顶箔的用于焊接固定的焊接端。

优选的，所述槽部为径向或轴向切割槽。

优选的，所述固定端的弯折处设置有沿所述轴承套的轴向延伸的切割槽。

优选的，所述固定端的沿所述轴承套的轴向延伸长度小于与其连接的箔片长度。

优选的，所述顶箔的焊接端的中部设置有多个焊点，且所述槽部设置于所述焊点的轴向两侧。

优选的，所述焊接端上的槽部为沿所述轴承套的周向延伸的切割槽。

优选的，所述顶箔的靠近轴承套两端的周向区域上设置有多个排列的切割槽。

优选的，圆角矩形、圆形或不规则形状。

优选的，所述槽部间隔布置或连续排列。

优选的，所述槽部的延伸长度等长或不等长。

本实用新型提供的优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，与现有技术相比，具有如下有益效果：在顶箔的需要低刚度的区域，实际刚度可能偏大；上述径向箔片轴承，在对应的顶箔的固定端，和/或顶箔的靠近轴承套两端的周向区域，或顶箔的焊接端，上述刚度过大的区域设置槽部或减小其厚度，削减顶箔轴向方向的刚度增强效应，无需增加其他辅助装置，结构简单，优化顶箔的刚度分布；使得箔片轴承在变形时，保持顶箔变形均匀平滑，从而减少顶箔变形不光滑带来的轴承磨损。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是现有技术中插槽型径向箔片轴承的结构示意图；

图2是本实用新型优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承第一种实施例的示意图；

图3是本实用新型优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承第二种实施例的示意图；

图4是本实用新型优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承第三种实施例的示意图；

图5本实用新型优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承第四种实施例的示意图；

图6本实用新型优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承第五种实施例的示意图；

图中1、轴承套；2、波箔；3、顶箔；31、固定端；4、插销；5、切割槽； 6、焊接端；7、焊点。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“高度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“侧”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设备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。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

结合图1和图2-图6所示，图1是现有技术中插槽型径向箔片轴承的结构示意图；图2是本实用新型优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承第一种实施例的示意图；图3是本实用新型优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承第二种实施例的示意图；图4是本实用新型优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承第三种实施例的示意图；图5本实用新型优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承第四种实施例的示意图；图6本实用新型优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承第五种实施例的示意图；其中，图2-图6所示的结构时顶箔展开的结构示意图，在安装时将顶箔3 弯曲并通过固定端31插入轴承套1的安装槽内，或通过焊接端6焊接装配。

本实施例提供了一种优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，包括顶箔3，顶箔3的需降低刚度区设置有槽部或其厚度较附近区域减小；其中:

需降低刚度区为顶箔3的用于插入轴承套1内的固定端31，和/或顶箔3 的靠近轴承套1两端的周向区域，或顶箔3的用于焊接固定的焊接端6。

作为可选的实施方式，槽部为径向或轴向切割槽5。

径向箔片轴承在具体使用时，在顶箔的需要低刚度的区域，实际刚度可能偏大；经过实际工作经验的总结发现在以下几个区域位置处顶箔的刚度应当相应进行减小：其一，径向箔片轴承的轴向两端和对应顶箔3的固定端31，为气膜压力的泄漏区，气膜压力较小，因此对应区域需要较小的轴承结构刚度，才能使得轴承结构的变形均匀平滑。其二，在顶箔固定端31附近，无论是焊接固定或是插销固定的方式，都对顶箔固定端31附近的刚度有一定的增强效应。其三，在平滑的顶箔3上，靠近轴承端两端的边缘部位(顶箔3的靠近轴承套1两端的周向区域)受中间部位的支持，刚度会偏大。

因此，在上述发现的基础上，本实施例通过在对应区域设置切割槽5或减小其厚度两种方式，切断上述增强效应，从而优化刚度分布，能够解决顶箔3 变形不光滑带来的轴承磨损问题。

在此提供几种具体实施方式，如下所示：

实施例1

参见图2所示，对于插片式径向箔片轴承，由于径向箔片轴承的轴向两端和对应顶箔3的固定端31，为气膜压力的泄漏区，气膜压力较小，且插销固定的方式，对顶箔固定端31附近的刚度有一定的增强效应；因此，本实施例在顶箔3的固定端31的弯折处设置有沿轴承套1的轴向延伸的切割槽5。

通过上述切割槽5的设置能够一定程度上减小该区域的刚性，使得整体轴承结构的变形均匀平滑，防止轴承磨损。

其中，上述切割槽5的长度与固定端31变形区大小相适应。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于，参见图3所示，固定端31的沿轴承套1 的轴向延伸长度小于与其连接的箔片长度。换言之，在固定端31上切去两端的部分，减小固定端31的延伸长度(相当于在固定端31的两端设置槽部)。

本实施例中上述结构减弱刚性的原理同实施例1中所述。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于，如图4所示，对于焊接式的径向箔片轴承(顶箔3焊接固定)，不同于插片式径向箔片轴承的固定方式，该顶箔卷曲呈圈状并焊在轴承套上，由于焊接固定的方式对顶箔3的焊接端6附近的刚度有一定的增强效应，而此处为气膜压力的泄漏区，气膜压力较小，为了减小此处的刚度，在顶箔3的焊接端6的中部设置有多个焊点7，且切割槽5设置于焊点7的轴向两侧。

本实施例的结构可减小径向箔片轴承中顶箔3的焊接端6处的刚性增强效应，更适应轴承工作时此处压力较小的环境，防止顶箔3变形不均匀导致轴承磨损。

作为可选的实施方式，参见图4所示，上述焊接端6上的槽部为沿轴承套 1的周向延伸的切割槽5。

其中，上述周向指的是顶箔3安装焊接后后相较于轴承套1的方向。

实施例4

由于在平滑的顶箔3上，靠近轴承端两端的边缘部位(顶箔3的靠近轴承套1两端的周向区域)受中间部位的支持，刚度会偏大。为了防止顶箔3在轴承工作时变形不均匀导致轴承磨损的问题，参见图5所示，本实施例与上述实施例的不同之处在于，在顶箔3的靠近轴承套1两端的周向区域上设置有多个排列的切割槽5。

如图5所示，该切割槽5为等长分布的槽。

实施例5

本实施例与实施例4的不同之处在于，参见图6所示，上述多个切割槽5 的长度不等。其槽部的形状和分布共同优化顶箔3在周向上的刚度分布。

其中，在上述实施例1-实施例5中，还可在相应的位置上削减厚度以较小顶箔3的刚性增强效应。

上述槽部可以为圆角矩形、圆形或不规则形状的切割槽5。

作为可选的实施方式，上述切割槽5间隔布置或连续排列。

本实施例中优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，在顶箔3的上述刚度过大的区域设置槽部或减小其厚度，削减顶箔3轴向方向的刚度增强效应，无需增加其他辅助装置，结构简单，优化顶箔3的刚度分布；使得箔片轴承在变形时，保持顶箔3变形均匀平滑，从而减少顶箔3变形不光滑带来的轴承磨损，增大了径向箔片轴承的使用寿命。

在本说明书的描述，具体特征、结构或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，其特征在于，包括顶箔，所述顶箔的需降低刚度区设置有槽部或其厚度较附近区域减小；其中:

所述需降低刚度区为所述顶箔的用于插入轴承套内的固定端，和/或顶箔的靠近轴承套两端的周向区域，或所述顶箔的用于焊接固定的焊接端。

2.根据权利要求1所述的优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，其特征在于，所述槽部为径向或轴向切割槽。

3.根据权利要求1所述的优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，其特征在于，所述固定端的弯折处设置有沿所述轴承套的轴向延伸的切割槽。

4.根据权利要求1所述的优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，其特征在于，所述固定端的沿所述轴承套的轴向延伸长度小于与其连接的箔片长度。

5.根据权利要求1所述的优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，其特征在于，所述顶箔的焊接端的中部设置有多个焊点，且所述槽部设置于所述焊点的轴向两侧。

6.根据权利要求5所述的优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，其特征在于，所述焊接端上的槽部为沿所述轴承套的周向延伸的切割槽。

7.根据权利要求1所述的优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，其特征在于，所述顶箔的靠近轴承套两端的周向区域上设置有多个排列的切割槽。

8.根据权利要求1所述的优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，其特征在于，所述槽部为圆角矩形或圆形。

9.根据权利要求1所述的优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，其特征在于，所述槽部间隔布置或连续排列。

10.根据权利要求1所述的优化顶箔刚度分布的径向箔片轴承，其特征在于，所述槽部的延伸长度等长或不等长。

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