CN214424901U - 止推轴承及空调机组 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种止推轴承及空调机组。该止推轴承包括轴承盘、转子盘和动压轴承件，转子盘相对于轴承盘可转动。其中，动压轴承件安装在轴承盘和转子盘之间，动压轴承件用于对转子盘提供动压支撑。动压轴承件包括波箔和顶箔，波箔设置在轴承盘上，顶箔安装在波箔上，轴承盘上开设有与动压气孔。通过在轴承盘上开设有与动压气孔，让动压气孔供气对波箔提供支撑力，可以提高波箔的刚度，从而提高止推轴承的动压支撑刚度。

Description

止推轴承及空调机组

技术领域

本发明涉及机械部件技术领域，具体而言，涉及一种止推轴承及空调机组。

背景技术

气体润滑轴承是指把气体作为润滑剂，并利用气体的吸附性、传输性、扩散性、粘性、热传导性和可压缩性等特点，在摩擦时，在流体动压效应、静压效应的作用下，形成一层气膜使之支承载荷、减少摩擦。气体润滑技术在十九世纪中叶被初次提出，并在20世纪中期迅速发展，它的出现打破了液体润滑技术统治性的地位，使得润滑技术产生了质的飞跃。而气体轴承就是基于这项高新润滑技术产生的新型轴承，有着摩擦损耗小、稳定性好、振动小、无油润滑等一系列优点，在高速透平、机床制造和空间技术等领域有着十分广阔的应用前景。

根据润滑气膜生成机理的不同分为动压气体轴承、静压气体轴承和挤压型气体轴承。其中波箔型动压气体轴承是目前可查研究文献最多的动压气体轴承，小孔节流静压轴承和多孔质静压轴承是研究较多的静压气体轴承。典型的波箔型动压气体止推轴承主要由轴承盘、波箔片和顶层箔片组成，波箔片和顶层箔片作为扇形推力瓦块在周向均匀分布。波箔片具有特殊波形结构，充当类似弹簧的弹性支承作用，是止推轴承刚度和阻尼的主要来源。顶层箔片安装在波箔片之上，两者构成了箔片止推轴承的柔性支撑表面。波箔片与顶层箔片一样，一端固定在轴承座上，另一端可以在承载力之下发生自由滑动。顶层箔片的前端与轴承壳体之间存在一定的夹角，顶层箔片的后端与轴承壳体平行，在上述夹角的作用下，通过动压原理形成气膜。

在波箔型动压气体轴承工作时，转子盘高速旋转运动，当达到设计转速时，在间隙形成动压气膜，支撑转子盘旋转。但是，在此过程中，顶箔会在动压气膜的压力下抵压波箔从而会让波箔容易变形，长期以往波箔就不能恢复而失效，从而对波箔型动压气体轴承的工作造成影响。

发明内容

本发明实施例提供了一种止推轴承及空调机组，以解决现有技术中止推轴承存在的波箔容易变形失效的技术问题。

本发明实施方式提供了一种止推轴承，包括：轴承盘；转子盘，相对于轴承盘可转动；动压轴承件，安装在轴承盘和转子盘之间，动压轴承件用于对转子盘提供动压支撑，动压轴承件包括：波箔，设置在轴承盘上；顶箔，安装在波箔上；轴承盘上开设有与动压气孔，动压气孔供气对波箔提供支撑力。

在一个实施方式中，波箔包括波形结构和连接在波形结构之间的直边结构，动压气孔与直边结构相对应，动压气孔供气对直边结构提供支撑力。

在一个实施方式中，动压气孔与直边结构的中部相对应。

在一个实施方式中，轴承盘中形成有储气腔，轴承盘上开设有与储气腔相连通的进气孔，动压气孔与储气腔相连通。

在一个实施方式中，储气腔呈扇形或者圆环形分布在轴承盘中。

在一个实施方式中，轴承盘包括盘体和底座，储气腔形成在盘体和底座之间，进气孔开设在底座上。

在一个实施方式中，盘体和底座之间设置有密封部件。

在一个实施方式中，止推轴承还包括：静压轴承件，静压轴承件设置在轴承盘上，并位于轴承盘和转子盘之间，静压轴承件上还开设有静压气孔，静压轴承件通过静压气孔供气对转子盘提供静压支撑。

在一个实施方式中，静压轴承件呈环形设置。

在一个实施方式中，静压轴承件包括内环静压轴承件和外环静压轴承件，内环静压轴承件和外环静压轴承件同心设置，外环静压轴承件的直径大于内环静压轴承件的直径。

在一个实施方式中，动压轴承件设置在内环静压轴承件和外环静压轴承件之间。

本发明还提供了一种空调机组，包括止推轴承，止推轴承为上述的止推轴承。

在上述实施例中，工作时，转子盘高速旋转运动，当达到设计转速时，在间隙形成动压气膜，支撑转子盘旋转。在此过程中，顶箔抵压波箔会让波箔容易变形，通过在轴承盘上开设有与动压气孔，让动压气孔供气对波箔提供支撑力，可以提高波箔的刚度，从而提高止推轴承的动压支撑刚度。

附图说明

构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1是根据本发明的止推轴承的实施例的主视图及立体剖视结构示意图；

图2是图1的止推轴承的A-A处剖视图及其放大结构示意图；

图3是图1的止推轴承的B-B处剖视示意图；

图4是图3的止推轴承的C-C处剖视示意图；

图5是图4的止推轴承的部分透视结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

为了解决现有技术中止推轴承存在的波箔容易变形失效的技术问题，本发明提供了一种止推轴承，如图1、图2和图5所示，该止推轴承包括轴承盘10、转子盘20和动压轴承件40，转子盘20相对于轴承盘10可转动。其中，动压轴承件40安装在轴承盘10和转子盘20之间，动压轴承件40用于对转子盘20提供动压支撑。动压轴承件40包括波箔42和顶箔41，波箔42设置在轴承盘10上，顶箔41安装在波箔42上。轴承盘10上开设有与动压气孔11，动压气孔11供气对波箔42提供支撑力。

在安装时，波箔42一般通过点焊的方式固定在轴承盘10。在转子盘20相对于轴承盘10高速运转时，会带动气流在轴承盘10和顶箔41之间产生气膜，从而实现动压支撑。转子盘20的底端与顶箔41的顶部之间形成配合间隙，即图2中h。工作时，转子盘20高速旋转运动，当达到设计转速时，在间隙h形成动压气膜，支撑转子盘20旋转。在此过程中，顶箔41抵压波箔42会让波箔42容易变形，通过在轴承盘10上开设有与动压气孔11，让动压气孔11供气对波箔42提供支撑力，可以提高波箔42的刚度，从而提高止推轴承的动压支撑刚度。

如图2所示，在本实施方式的技术方案中，波箔42包括波形结构421和连接在波形结构421之间的直边结构422，动压气孔11与直边结构422相对应，动压气孔11供气对直边结构422提供支撑力。工作时，波箔42在形成气膜支撑的同时，本身也受到反作用力，使得直边结构422贴紧轴承盘10，通过动压气孔11提供高压气体，对直边结构422形成支撑，抵消部分来支撑力的反作用力，使得波箔42能提供更大的刚度。

更为优选的，动压气孔11与直边结构422的中部相对应。需要说明的是，直边结构422的中部为直边结构422长度方向上的中部。最为优选的，中部为直边结构422的中心位置。可选的，中部也可以是直边结构422长度方向上中心线处的其他位置。

可选的，动压气孔11通过激光打孔加工而成，动压气孔11的直径在15～50um之间。需要说明的是，在本发明的技术方案中，静压气孔31和动压气孔11的分布数量可以根据实际工作需要做相应的调整。

如图1和图3所示，在本实施方式的技术方案中，轴承盘10中形成有储气腔c，轴承盘10上开设有与储气腔c相连通的进气孔c1，动压气孔11与储气腔c相连通。这样，来自储气腔c的高压气体通过动压气孔11的节流作用后形成高压气体，可以更好的支撑波箔42。

如图2和图5所示，在本实施方式的技术方案中，顶箔41为瓦块形状，在圆周方向上呈8个均布。为了形成动压效应，顶箔41包括斜平面411和直平面412，两者之间形成夹角的补角为θ，θ一般取2～8°。其中，顶箔41斜平面411主要为了提升动压效应，顶箔41直平面412与转子盘20底面之间的配合间隙形成气膜对转子盘20起主要支撑作用。波箔42结构与顶箔41匹配，动压轴承波箔42同为瓦块形状，在圆周方向上呈8个均布。类似的，为了形成动压效应，并且匹配的顶箔41的斜平面411和顶箔41的直平面412，如图2，设置了不同高度的波形421a、波形421b、波形421c、以及起到主要支撑作用的波形结构421，波形421a、波形421b、波形421c用于支撑斜平面411，波形结构421用于支撑的直平面412。

优选的，在本实施方式的技术方案中，储气腔c呈圆环形分布在轴承盘10中。作为其他的可选的实施方式，储气腔c还可以呈扇形分布在轴承盘10中。

如图1所示，轴承盘10包括盘体12和底座13，储气腔c形成在盘体12和底座13之间，进气孔c1开设在底座13上。在本实施方式的技术方案中，储气腔c加工在底座13上，盘体12覆盖在底座13上。更为优选的，为了保证盘体12和底座13之间的密闭性，盘体12和底座13之间设置有密封部件14。

作为其他的可选的实施方式，也可以将储气腔c同时加工在盘体12和底座13上。

一般情况下，波箔型动压气体止推轴承其实属于动压滑动轴承的一种，在动压效应下，转速越高，轴承的承载能力越高，但是在启动、停止过程中，由于转速不足，无法通过动压原理形成气膜，此时轴承的顶箔与转子发生干摩擦，影响轴承寿命。因此，在本发明的技术方案中，止推轴承还包括静压轴承件30，静压轴承件30设置在轴承盘10上，并位于轴承盘10和转子盘20之间，静压轴承件30上还开设有静压气孔31，静压轴承件30通过静压气孔31供气对转子盘20提供静压支撑。在转子盘20启停及低速阶段时，使用静压轴承件30上的静压气孔31供气对转子盘20提供静压支撑，以免发生干摩擦，利用了静压轴承具有承载能力大、工作稳定、寿命长等优点；在转子盘20转速较高时，利用动压轴承件40对转子盘20提供动压支撑，以提供更大的刚度与阻尼。这样一来，本发明的止推轴承就兼容高速运转和低速运转，提高止推轴承的使用效果。

需要说明的是，静压气孔31同样与储气腔c相连通。这样，来自储气腔c的高压气体通过静压气孔31的节流作用后形成高压气体，可以更好的支撑转子盘20。更为优选的，在本发明的技术方案中，静压气孔31和动压气孔11均为多个，分布密度可以根据实际工作需要做相应的调整。需要说明的是，设置储气腔c的原因是为了储存部分高压气体，避免在静压使用或者时出现断气情况。进气孔c1在使用时，连接外部供气流道及供气系统，由于本专利主要涉及轴承结构，故不对供气流道及供气系统做具体描述。

此外，由于本发明的技术方案的动、静压混合气体止推轴承采用集成设计，即将动压气体止推轴承和静压气体止推轴承设计成一个轴承，有效提高轴承结构紧凑。

如图3和图4所示，在本实施方式的技术方案中，静压轴承件30呈环形设置。为了使得静压轴承件30可以更为稳定的支撑转子盘20，静压轴承件30包括内环静压轴承件30a和外环静压轴承件30b，内环静压轴承件30a和外环静压轴承件30b同心设置，外环静压轴承件30b的直径大于内环静压轴承件30a的直径。采用上述结构可以避免转子盘20倾斜，实现更稳定的支撑。作为其他的可选的实施方式，静压轴承件30也可以采用更多环数的设计。静压轴承件30的支撑面积可以根据设计需要合理选择。

作为其他的可选的实施方式，静压轴承件30也可以不是整个环形设置，静压轴承件30也可以呈弧形设置。更为优选的，也可以将呈弧形设置的静压轴承件30设置为多段，从而实现对转子盘20的稳定支撑。

如图3所示，在本实施方式的技术方案中，动压轴承件40设置在内环静压轴承件30a和外环静压轴承件30b之间。这样可以充分的利用止推轴承上的空间，让止推轴承的结构更加紧凑。

在本实施方式的技术方案中，静压轴承件30为多孔质静压轴承，材质为石墨，在静压轴承件30的内部分布无数静压气孔31。如图4所示，静压气孔31实际直径一般为20-50um。在轴承盘10的表面形成环形槽，静压轴承件30通过环形槽安装在轴承盘10上，一般使用高温胶粘住及密封径向面。工作时，来自储气腔c的高压气体通过气口沿着轴向进入静压轴承件30内部，流向静压气孔31，由于静压气孔31直径小，气体被挤压导致压力进一步升高，从而形成气膜，起到支撑转子的作用。作为其他的可选的实施方式，静压轴承件30也可以为小孔节流型静压轴承。

本发明还提供了一种空调机组，该空调机组包括上述的止推轴承。采用上述的止推轴承的空调机组在低功率运行或者高功率运行时，都可以保证较好的稳定性。

从上述内容可知，本发明的技术方案通过提供一种动静压混合的高刚度气体的止推轴承，实现轴承全速域无摩擦运行，而且轴承结构紧凑，轴承刚度较大。

以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种止推轴承，包括：

轴承盘(10)；

转子盘(20)，相对于所述轴承盘(10)可转动；

动压轴承件(40)，安装在所述轴承盘(10)和所述转子盘(20)之间，所述动压轴承件(40)用于对所述转子盘(20)提供动压支撑，所述动压轴承件(40)包括：

波箔(42)，设置在所述轴承盘(10)上；

顶箔(41)，安装在所述波箔(42)上；

其特征在于，所述轴承盘(10)上开设有与动压气孔(11)，所述动压气孔(11)供气对所述波箔(42)提供支撑力。

2.根据权利要求1所述的止推轴承，其特征在于，所述波箔(42)包括波形结构(421)和连接在所述波形结构(421)之间的直边结构(422)，所述动压气孔(11)与所述直边结构(422)相对应，所述动压气孔(11)供气对所述直边结构(422)提供支撑力。

3.根据权利要求2所述的止推轴承，其特征在于，所述动压气孔(11)与所述直边结构(422)的中部相对应。

4.根据权利要求1所述的止推轴承，其特征在于，所述轴承盘(10)中形成有储气腔(c)，所述轴承盘(10)上开设有与所述储气腔(c)相连通的进气孔(c1)，所述动压气孔(11)与所述储气腔(c)相连通。

5.根据权利要求4所述的止推轴承，其特征在于，所述储气腔(c)呈扇形或者圆环形分布在所述轴承盘(10)中。

6.根据权利要求5所述的止推轴承，其特征在于，所述轴承盘(10)包括盘体(12)和底座(13)，所述储气腔(c)形成在所述盘体(12)和所述底座(13)之间，所述进气孔(c1)开设在所述底座(13)上。

7.根据权利要求6所述的止推轴承，其特征在于，所述盘体(12)和所述底座(13)之间设置有密封部件(14)。

8.根据权利要求1所述的止推轴承，其特征在于，所述止推轴承还包括：静压轴承件(30)，所述静压轴承件(30)设置在所述轴承盘(10)上，并位于所述轴承盘(10)和所述转子盘(20)之间，所述静压轴承件(30)上还开设有静压气孔(31)，所述静压轴承件(30)通过所述静压气孔(31)供气对所述转子盘(20)提供静压支撑。

9.根据权利要求8所述的止推轴承，其特征在于，所述静压轴承件(30)呈环形设置。

10.根据权利要求9所述的止推轴承，其特征在于，所述静压轴承件(30)包括内环静压轴承件(30a)和外环静压轴承件(30b)，所述内环静压轴承件(30a)和所述外环静压轴承件(30b)同心设置，所述外环静压轴承件(30b)的直径大于所述内环静压轴承件(30a)的直径。

11.根据权利要求10所述的止推轴承，其特征在于，所述动压轴承件(40)设置在所述内环静压轴承件(30a)和所述外环静压轴承件(30b)之间。

12.一种空调机组，包括止推轴承，其特征在于，所述止推轴承为权利要求1至11中任一项所述的止推轴承。

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