CN212389648U - 一种轴向止推箔片动压空气轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种轴向止推箔片动压空气轴承，包括一底板、多块平箔和多块弹性箔片，在平箔的自由端设置与底板勾连的翻边结构，挂钩部穿过底板并与底板的背面勾连，使得底板与平箔之间形成的最大容纳间隙固定，在顶层平箔承载区域受到气膜压力的作用，顶层平箔只能压缩容纳间隙，不会向外翘曲，从而使顶层平箔不再具有可以沿轴向向外一定距离的自由度或翘曲的特性，解决了在使用过程中顶箔的末端因为沿轴向外移或翘曲与止推盘接触磨损的问题，提高了轴承的使用寿命。

Description

一种轴向止推箔片动压空气轴承

技术领域

本实用新型涉及空气轴承领域，尤其涉及一种轴向止推箔片动压空气轴承。

背景技术

箔片空气轴承是一种采用空气作为润滑介质的自作用式动压空气轴承，20世纪70年代首先在飞机的环境控制系统(ACM)中得到应用,八九十年代逐步推广到小型涡喷发动机、透平制冷机、微型燃气轮机等领域，21 世纪逐渐在空气悬浮离心鼓风机、电子涡轮增压器以及氢燃料电池用压缩机等领域得到进一步的应用发展。箔片空气轴承与传统高速轴承相比，具有结构简单、转速高、摩擦功耗低、耐高低温、稳定性好和维护方便等优点，在未来的高速旋转机械领域具有广阔的应用前景。

在使用时，将两个轴向止推箔片动压空气轴承固定安装在机架上，转轴依次穿过两个轴向动压空气轴承，且在两个轴向动压空气轴承的平箔之间设有止推盘，随着转轴的旋转，与转轴接触的空气被挤入平箔和止推盘之间的空隙中，当转轴达到一定转速后，止推盘和平箔之间会产生气体动压力，在止推盘和平箔之间形成气膜。在轴承工作过程中，弹性箔片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。配备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，轴向动压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。

止推箔片空气轴承是利用顶层箔片和止推盘间楔形气膜的压缩效应来产生轴向承载力的。为保证轴承稳定工作并延长轴承的使用寿命，必须降低顶层箔片和止推盘之间的磨损。在正常工作时，虽然在轴承承载区域有气膜存在，轴承顶层箔片的承载区域与止推盘没有接触，但是由于顶层箔片承载区域受到气膜压力的作用，顶层箔片的末端(即自由端)会沿轴向发生移动或翘曲，末端会与止推盘接触，导致止推轴承顶层箔片末端和止推盘磨损。尤其在频繁启停的工况下，该磨损更为严重。这种情况严重降低了轴承的稳定性及使用寿命。目前，还没有有效的办法来解决止推轴承顶层箔片末端磨损的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种降低顶层箔片末端和止推盘磨损的轴向止推箔片动压空气轴承。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种轴向止推箔片动压空气轴承，其特征在于，包括：

一底板，其中部具有使轴穿过的穿孔，以穿孔为中心呈放射状均布有与穿孔连通的、径向的第一条孔；

多块平箔，每一平箔呈扇形并设于两第一条孔之间，所述平箔沿轴的旋转方向依次具有第一平段、弧形拱段和第二平段，所述第一平段与底板贴合固定，所述第二平段与底板平行，并通过弧形拱段的设置与底板之间形成有容纳间隙，所述第二平段径向侧边弯折形成挂钩部，所述挂钩部穿过第一条孔并勾接于底板的另一侧；及

多块弹性箔片，每一弹性箔片预紧置于一容纳间隙内，其一径向侧边与底板固定。

进一步的技术方案在于，所述弹性箔片的固定端与平箔的固定端交错设置。

进一步的技术方案在于，所述弹性箔片为波纹状弹性支承构件，具有与底板贴合的平段及波峰与平箔接触的波纹段。

进一步的技术方案在于，挂钩部包括与第二平段垂直并穿过第一条孔的第一钩部，以及与第一钩部呈直角并贴合于底板背面的第二钩部。

进一步的技术方案在于，所述平箔背向弹性箔片一侧的轴向端面上固定有耐磨层。

进一步的技术方案在于，所述耐磨层为二硫化钼涂层或聚四氟乙烯涂层。

进一步的技术方案在于，所述平箔和弹性箔片的固定端均与底板通过焊接固定。

进一步的技术方案在于，所述弹性箔片的径向上至少开设有一条与其弧度相匹配、且贯通其自由端的第二条孔。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

在平箔的自由端设置与底板勾连的翻边结构，挂钩部穿过底板并与底板的背面勾连，使得底板与平箔之间形成的最大容纳间隙固定，在顶层平箔承载区域受到气膜压力的作用，顶层平箔只能压缩容纳间隙，不会向外翘曲，从而使顶层平箔不再具有可以沿轴向向外一定距离的自由度或翘曲的特性，解决了在使用过程中顶箔的末端因为沿轴向外移或翘曲与止推盘接触磨损的问题，提高了轴承的使用寿命。

其中，第一条孔的设置，在使用时，不仅起到安装挂钩部的作用，还能够便于冷却空气流过进而冷却轴承，在轴承组装时，还能够对平箔起到定位作用，以保证成品轴承顶层箔片位置的一致性。

而且，平箔的入口段为一段拱状圆弧，在与止推盘一起形成楔形间隙，保证可以形成气膜的同时，还可以提高入口段的承载能力，降低入口段的变形能力。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。

图1是本实用新型的正面结构示意图；

图2是本实用新型的背面结构示意图；

图3是图1隐去一块平箔的结构示意图；

图4是本实用新型的侧面部分结构示意图；

图5是本实用新型中底板的结构示意图；

图6是本实用新型中平箔的结构示意图；

图7是本实用新型中弹性箔片的结构示意图。

具体实施方式

下面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，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是本实用新型还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本实用新型内涵的情况下做类似推广，因此本实用新型不受下面公开的具体实施例的限制。

如图1～图7所示，一种轴向止推箔片动压空气轴承，包括一底板10、多块平箔20和多块弹性箔片30。

底板10的中部具有使轴穿过的穿孔11，以穿孔11为中心呈放射状均布有与穿孔11连通的、径向的第一条孔12，底板10的平面度不超过0.01mm。

多块平箔20以底板10中心为圆心围构呈一个环形，每一平箔20呈扇形并设于两第一条孔12之间，所述平箔20沿轴的旋转方向依次具有第一平段21、弧形拱段22和第二平段23，所述第一平段21与底板10贴合固定，所述第二平段23与底板10平行，并通过弧形拱段22的设置与底板10 之间形成有容纳间隙，所述第二平段23径向侧边弯折形成挂钩部24，所述挂钩部24穿过第一条孔12并勾接于底板10的另一侧。挂钩部24包括与第二平段23垂直并穿过第一条孔12的第一钩部，以及与第一钩部呈直角并贴合于底板10背面的第二钩部。

每一弹性箔片30预紧置于一容纳间隙内，其一径向侧边与底板10固定，用于支撑平箔20，具体的，弹性箔片30为波纹状弹性支承构件，预紧装配后具有与底板10贴合的平段及波峰与平箔20接触的波纹段。弹性箔片30的变形量为0.01～0.02mm。

其中，平箔20和弹性箔片30的固定端均与底板10通过焊接固定，底板10、平箔20和弹性箔片30三者可通过点焊的方式分别连接在一起。

在平箔20的自由端设置与底板10勾连的翻边结构，挂钩部24穿过底板10并与底板10的背面勾连，使得底板10与平箔20之间形成的最大容纳间隙固定，在顶层平箔20承载区域受到气膜压力的作用，顶层平箔20 只能压缩容纳间隙，第一钩部能够沿第一条孔12向底板10背面一侧移动，受挂钩部24限制使得平箔20不会向外翘曲，力消失后平箔20复位，受第二钩部的限制使容纳间隙保持预定的最大尺寸。从而使顶层平箔20不再具有可以沿轴向向外一定距离的自由度或翘曲的特性，解决了在使用过程中顶箔的末端因为沿轴向外移或翘曲与止推盘接触磨损的问题，提高了轴承的使用寿命。

其中，第一条孔12的设置，在使用时，不仅起到安装挂钩部24的作用，还能够便于冷却空气流过进而冷却轴承，在轴承组装焊接平箔20的第一平段21时，还能够对平箔20起到定位作用，以保证成品轴承顶层箔片位置的一致性。

而且，平箔20的入口段为一段拱状圆弧，在与止推盘一起形成楔形间隙，保证可以形成气膜的同时，还可以提高入口段的承载能力，降低入口段的变形能力。

弹性箔片30的固定端与平箔20的固定端交错设置，即平箔20的第一平段21为固定端，弹性箔片30上远离第一平段21的一端为固定端。由于平箔20和弹性箔片30采用预紧装配方式，并且两者的自由端在两个位置，这样轴承受载时两者会向相反的方向变形，增大了轴承阻尼，提高了轴承的运转稳定性。

为增加平箔20的耐磨强度，在平箔20背向弹性箔片30一侧的轴向端面上固定有耐磨层。耐磨层为二硫化钼涂层或聚四氟乙烯涂层，涂层厚度为0.02-0.05mm。

在弹性箔片30的径向上至少开设有一条与其弧度相匹配、且贯通其自由端的第二条孔31。每一第二条孔31沿环向开设，多个第二条孔31沿在弹性箔片30的径向上间距布置。第二条孔31的设置是为了调节弹性箔片 30的刚度分布，以确保和气膜的压力分布相匹配，考虑到端部泄漏等因素，平箔20与推力盘之间形成的气膜压力在平箔20上并不是均匀分布的，如果弹性箔片30刚度分布一致，则会导致弹性箔片30各处变形不一致，会影响轴承使用的稳定性。

以上仅是本实用新型的较佳实施例，任何人根据本实用新型的内容对本实用新型作出的些许的简单修改、变形及等同替换均落入本实用新型的保护范围。

Claims (8)

1.一种轴向止推箔片动压空气轴承，其特征在于，包括：

一底板(10)，其中部具有使轴穿过的穿孔(11)，以穿孔(11)为中心呈放射状均布有与穿孔(11)连通的、径向的第一条孔(12)；

多块平箔(20)，每一平箔(20)呈扇形并设于两第一条孔(12)之间，所述平箔(20)沿轴的旋转方向依次具有第一平段(21)、弧形拱段(22)和第二平段(23)，所述第一平段(21)与底板(10)贴合固定，所述第二平段(23)与底板(10)平行，并通过弧形拱段(22)的设置与底板(10)之间形成有容纳间隙，所述第二平段(23)径向侧边弯折形成挂钩部(24)，所述挂钩部(24)穿过第一条孔(12)并勾接于底板(10)的另一侧；及

多块弹性箔片(30)，每一弹性箔片(30)预紧置于一容纳间隙内，其一径向侧边与底板(10)固定。

2.根据权利要求1所述的轴向止推箔片动压空气轴承，其特征在于，所述弹性箔片(30)的固定端与平箔(20)的固定端交错设置。

3.根据权利要求1所述的轴向止推箔片动压空气轴承，其特征在于，所述弹性箔片(30)为波纹状弹性支承构件，具有与底板(10)贴合的平段及波峰与平箔(20)接触的波纹段。

4.根据权利要求1所述的轴向止推箔片动压空气轴承，其特征在于，挂钩部(24)包括与第二平段(23)垂直并穿过第一条孔(12)的第一钩部，以及与第一钩部呈直角并贴合于底板(10)背面的第二钩部。

5.根据权利要求1所述的轴向止推箔片动压空气轴承，其特征在于，所述平箔(20)背向弹性箔片(30)一侧的轴向端面上固定有耐磨层。

6.根据权利要求5所述的轴向止推箔片动压空气轴承，其特征在于，所述耐磨层为二硫化钼涂层或聚四氟乙烯涂层。

7.根据权利要求1所述的轴向止推箔片动压空气轴承，其特征在于，所述平箔(20)和弹性箔片(30)的固定端均与底板(10)通过焊接固定。

8.根据权利要求1所述的轴向止推箔片动压空气轴承，其特征在于，所述弹性箔片(30)的径向上至少开设有一条与其弧度相匹配、且贯通其自由端的第二条孔(31)。

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