CN213088509U - 一种多定位径向箔片动压空气轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多定位径向箔片动压空气轴承，其顶箔的两端均具有折弯结构并置于轴承座的插槽内，通过两端弹性挡圈的设置，能够对折弯结构进行轴向限位，从而解决了径向箔片动压空气轴承在使用过程中，顶箔沿轴向错位的问题，从而提高了轴承的稳定性，提高了轴承的使用寿命。而且，顶箔的固定端还具有与其成直角的定位部，定位部能够限制顶箔沿径向的自由移动，可防止在极端工况时，顶箔具有与轴系一起旋转的趋势后，顶箔固定部慢慢变形从第一插槽内抽出与轴承座脱离的情况，可有效保证顶箔安装状态的稳定性。

Description

一种多定位径向箔片动压空气轴承

技术领域

本实用新型涉及空气轴承领域，尤其涉及一种多定位径向箔片动压空气轴承。

背景技术

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。

一般来说，径向箔片动压空气轴承由一个顶箔与一个波箔构成，波箔置于轴承座内孔中并且沿圆周方向与轴承座内孔壁贴合，顶箔置于波箔内并且沿圆周方向与波箔贴合，顶箔与波箔沿圆周方向均不闭合，为开口结构，其中一端称之为自由端，另一端称之为固定端，波箔可对顶箔提供弹性支撑。

从径向箔片动压空气轴承的安装方式来看，固定端被完全约束到轴承座上，沿圆周方向或者轴向均无法自由移动，而对于顶箔来说，其自由端并没有约束，顶箔自由端可以沿圆周方向小范围内移动，这对于径向箔片动压空气轴承的正常工作来说是必须的，因为箔片动压空气轴承在承受载荷时，波箔在承载区会发生弹性变形，必须通过顶箔沿圆周方向的自由移动与波箔的变形相匹配来保证轴承可以稳定承载，提高轴系运行的稳定性。但是顶箔自由端还可以沿轴向发生移动，也即顶箔会发生轴向错位，箔片动压空气轴承在正常工作时，顶箔自由端区域不可避免会受到轴系沿轴向振动的影响，顶箔容易沿着轴向发生错位，同时由于顶箔与波箔紧密接触，两者之间摩擦的存在导致波箔自由端也容易沿轴向发生错位，这会让承载区有效工作气膜分布不均匀，降低箔片动压空气轴承的承载能力及稳定性，导致轴系运行不稳，振动加剧，严重时甚至有可能发生轴系烧损。

另外，径向箔片动压空气轴承在使用过程中，在面对一些旋转机械的极端工况时，例如氢燃料电池用压缩机在高频的反复启停工况下，由于启停的瞬间，动压气膜会消失，轴系与径向箔片动压空气轴承的顶箔会有直接接触，也即处于干摩擦状态，受到摩擦力的影响，径向轴承顶箔会有与轴系一起旋转的趋势，在反复多次启停以后，顶箔固定端的第一个折弯有可能会发生变形从而脱离轴承座的固定安装位，导致箔片动压空气轴承失效。

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能够避免箔片轴向错位及与轴承座脱离的多定位径向箔片动压空气轴承。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

一种多定位径向箔片动压空气轴承，包括由外至内依次嵌套的轴承座、波箔和顶箔，其特征在于：

所述轴承座的内壁上沿其轴向开设有一通槽，所述通槽内具有将其环向分隔成第一插槽和第二插槽的隔块,于第一插槽的外端具有与其成直角并连通的定位槽；

所述波箔和顶箔的一端相贴合并向离心方向共同弯折形成固定部，所述固定部插入第一插槽内；

所述波箔的另一端沿轴承座内圆周壁延伸形成自由端；

所述顶箔的另一端沿轴承座内圆周壁延伸并向离心方向弯折形成活动部，所述活动部插入第二插槽内并贴紧隔块设置，且第二插槽内具有供活动部远离隔块运动的环向活动间隙；

所述顶箔固定部的末端还具有与其呈直角的定位部，所述定位部置于定位槽内并与其内侧壁贴合，且定位槽内具有供定位部向外运动的径向活动间隙；

所述轴承座的两端面上具有外扩的环形槽，于环形槽内设有一与其过盈配合的弹性挡圈。

进一步的技术方案在于：所述固定部插入第一插槽内后贴紧隔块设置，且第一插槽和定位槽内具有供固定部远离隔块运动的自适应间隙。

进一步的技术方案在于：所述自适应间隙为0.5～1.5mm。

进一步的技术方案在于：所述波箔包括多个波形段和连接两波形段的平直段，所述波形段向内侧鼓起，其波谷与顶箔接触，所述平直段与轴承座内壁接触。

进一步的技术方案在于：所述顶箔的内壁上设有耐磨层。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

该空气轴承中，顶箔的两端均具有折弯结构并置于轴承座的插槽内，通过两端弹性挡圈的设置，能够对折弯结构进行轴向限位，从而解决了径向箔片动压空气轴承在使用过程中，顶箔沿轴向错位的问题，从而提高了轴承的稳定性，提高了轴承的使用寿命。

而且在该空气轴承中，顶箔的固定端还具有与其成直角的定位部，定位部能够限制顶箔沿径向的自由移动，可防止在极端工况时，顶箔具有与轴系一起旋转的趋势后，顶箔固定部慢慢变形从第一插槽内抽出与轴承座脱离的情况，可有效保证顶箔安装状态的稳定性，使箔片动压空气轴承保持稳定、有效的工作。

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是本实用新型的结构示意图；

图2是本实用新型的主视结构示意图(未示出弹性挡圈)；

图3是本实用新型中通槽的结构示意图；

图4是本实用新型中顶箔的结构示意图；

图5是本实用新型中轴承座的结构示意图。

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5所示，径向箔片动压空气轴承，包括由外至内依次嵌套的轴承座10、波箔20和顶箔30。其中，轴承座10通过机加工制作而成，波箔20及顶箔30采用激光切割下料及模具液压成型、卷圆机卷圆加工而成，弹性挡圈40为标准件。波箔20为弹性支承构件，用于对平箔进行弹性支撑。当转子高速运转时，由于顶箔30和转子间楔形压缩气膜力的周期性作用，在气膜作用力下波箔20会发生微小弹性变形，与顶箔30和轴承座10内表面发生微滑动，为轴承高速运转提供足够的阻尼，保证转子运转的稳定性。

本公开来的多定位径向箔片动压空气轴承的一实施方式，轴承座10的内壁上沿其轴向开设有一通槽，所述通槽内具有将其环向分隔成第一插槽11和第二插槽12的隔块13,于第一插槽11的外端具有与其成直角并连通的定位槽14。

波箔20和顶箔30的一端相贴合并向离心方向共同弯折形成固定部31，所述固定部31插入第一插槽11内。波箔20的另一端沿轴承座10内圆周壁延伸形成自由端，波箔20的自由端与固定端之间具有缺口，不闭合。顶箔30的另一端沿轴承座10内圆周壁延伸并向离心方向弯折形成活动部32，所述活动部32插入第二插槽12内并贴紧隔块13设置，且第二插槽12内具有供活动部32远离隔块13运动的环向活动间隙，活动间隙优选为1.5～2.5mm，为箔片提供变形量。

轴承座10的两端面上具有外扩的环形槽15，于环形槽15内设有一与其过盈配合的弹性挡圈40。环形槽15内径略小于弹性挡圈40的外径，环形槽15的深度略大于弹性挡圈40的厚度，弹性挡圈40安装后会紧紧贴在环形槽15的内壁上，从而起到对弹性挡圈40的轴向和环向限位作用，防止弹性挡圈40转送与箔片的翻折段产生摩擦，以及带动箔片位移。其中，在弹性挡圈40上具有遮挡住通槽11端口的挡片，避免通槽内进入杂质。

在顶箔30固定部31的末端还具有与其呈直角的定位部33，所述定位部33置于定位槽14内并与其内侧壁贴合，且定位槽14内具有供定位部33向外运动的径向活动间隙，在波箔20变形后为平箔提供径向的移动量。

该空气轴承中，顶箔30的两端均具有折弯结构并置于轴承座10的插槽内，通过两端弹性挡圈40的设置，能够对折弯结构进行轴向限位，从而解决了径向箔片动压空气轴承在使用过程中，顶箔30沿轴向错位的问题，从而提高了轴承的稳定性，提高了轴承的使用寿命。

而且在该空气轴承中，顶箔30的固定端还具有与其成直角的定位部33，定位部33能够限制顶箔30沿径向的自由移动，可防止在极端工况时，顶箔30具有与轴系一起旋转的趋势后，顶箔30固定部31慢慢变形从第一插槽11内抽出与轴承座10脱离的情况，可有效保证顶箔30安装状态的稳定性，使箔片动压空气轴承保持稳定、有效的工作。

固定部31插入第一插槽11内后贴紧隔块13设置，且第一插槽11和定位槽14内具有供固定部31远离隔块13运动的自适应间隙，自适应间隙为0.5～1.5mm，优选值为1mm。由于顶箔30和波箔20的固定端也可以沿圆周方向小范围自由移动，使在运动初始时，固定端具有随转子转动的微小调节量，进一步提高了轴承的自适应性和稳定性。

波箔20包括多个波形段和连接两波形段的平直段，所述波形段向内侧鼓起，其波谷与顶箔30接触，所述平直段与轴承座10内壁接触。

为减小转子启动转矩，降低磨损，提高使用寿命，在顶箔30的内壁上设有耐磨层，耐磨层为二硫化钼涂层或聚四氟乙烯涂层，可采用喷涂的方式层次耐摩擦。耐磨层的厚度为0.02～0.03mm。

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 (5)

1.一种多定位径向箔片动压空气轴承，包括由外至内依次嵌套的轴承座(10)、波箔(20)和顶箔(30)，其特征在于：

所述轴承座(10)的内壁上沿其轴向开设有一通槽，所述通槽内具有将其环向分隔成第一插槽(11)和第二插槽(12)的隔块(13),于第一插槽(11)的外端具有与其成直角并连通的定位槽(14)；

所述波箔(20)和顶箔(30)的一端相贴合并向离心方向共同弯折形成固定部(31)，所述固定部(31)插入第一插槽(11)内；

所述波箔(20)的另一端沿轴承座(10)内圆周壁延伸形成自由端；

所述顶箔(30)的另一端沿轴承座(10)内圆周壁延伸并向离心方向弯折形成活动部(32)，所述活动部(32)插入第二插槽(12)内并贴紧隔块(13)设置，且第二插槽(12)内具有供活动部(32)远离隔块(13)运动的环向活动间隙；

所述顶箔(30)固定部(31)的末端还具有与其呈直角的定位部(33)，所述定位部(33)置于定位槽(14)内并与其内侧壁贴合，且定位槽(14)内具有供定位部(33)向外运动的径向活动间隙；

所述轴承座(10)的两端面上具有外扩的环形槽(15)，于环形槽(15)内设有一与其过盈配合的弹性挡圈(40)。

2.根据权利要求1所述的多定位径向箔片动压空气轴承，其特征在于：所述固定部(31)插入第一插槽(11)内后贴紧隔块(13)设置，且第一插槽(11)和定位槽(14)内具有供固定部(31)远离隔块(13)运动的自适应间隙。

3.根据权利要求2所述的多定位径向箔片动压空气轴承，其特征在于：所述自适应间隙为0.5～1.5mm。

4.根据权利要求1所述的多定位径向箔片动压空气轴承，其特征在于：所述波箔(20)包括多个波形段和连接两波形段的平直段，所述波形段向内侧鼓起，其波谷与顶箔(30)接触，所述平直段与轴承座(10)内壁接触。

5.根据权利要求1所述的多定位径向箔片动压空气轴承，其特征在于：所述顶箔(30)的内壁上设有耐磨层。

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