CN214465604U - 动压轴承及空调机组 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种动压轴承及空调机组。轴承主体的中部形成有旋转空腔，转子安装在旋转空腔内。动压轴承件安装在旋转空腔内，并位于转子和轴承主体之间。转子盘固定安装在转子的两端随转子转动，并与轴承主体的两个端面相对。静压轴承件分别安装在轴承主体的两个端面上，并位于转子盘和轴承主体之间，在径向方向上，静压轴承件位于动压轴承件的外侧。应用本实施例的技术方案，通过上述的静压轴承件的结构设置，使得静压轴承件在轴向方向起到轴承支撑作用的同时，还可以让静压轴承件封住动压轴承件的外侧的间隙，减少气膜端泄问题，提高动压轴承的轴承承载力。

Description

动压轴承及空调机组

技术领域

本实用新型涉及轴承技术领域，具体而言，涉及一种动压轴承及空调机组。

背景技术

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。

气体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、粘性和热传导性)和可压缩性等特点，在摩擦时，在流体动压效应、静压效应和挤压效应的作用下，形成一层气膜使之支承载荷、减少摩擦。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。

箔片动压气体径向轴承一般由轴承壳、顶箔、波箔组成。其中，波箔为具有特殊波形的弹性箔片，工作时，通过波形的弹性变化产生支撑力，为轴承提供主要刚度和部分阻尼。顶箔为长筒形的箔片，在径向上，顶箔一面均匀地搭接在波箔片的每个波纹顶端，通过与波箔的接触产生的摩擦力，为轴承提供另一部分阻尼；顶箔的另一面与转子间隙配合，形成动压效应所需的气膜空间。箔片动压气体轴承的工作原理为，转轴在重力作用下相对轴承发生偏心，进而与轴承内表面形成楔形间隙。当转轴在做高速旋转运动时，不断将具有一定粘度的气体带入楔形间隙，而气体的不断进入使得气膜产生一定的压力，当气膜力足以平衡转轴载荷时，轴与轴承完全分离，上述气膜产生的过程称为动压效应。

根据上述描述可知，波箔型动压气体动压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。故有必要采用措施解决动压轴承在启动、停止过程中的磨损问题。此外，由于进气和出气的需要，动压轴承两端无密封结构，故形成的气膜可以从轴承两端泄漏，存在端泄问题，导致轴承承载力下降。

实用新型内容

本实用新型实施例提供了一种动压轴承及空调机组，以解决现有技术中动压轴承存在的气膜容易泄露的技术问题。

本实用新型实施方式提供了一种动压轴承，包括：轴承主体，轴承主体的中部形成有旋转空腔；转子，安装在旋转空腔内；动压轴承件，安装在旋转空腔内，并位于转子和轴承主体之间，动压轴承件用于对转子提供动压支撑；动压轴承还包括：转子盘，固定安装在转子的两端随转子转动，并在轴向上与轴承主体的两个端面相对；静压轴承件，分别安装在轴承主体的两个端面上，并位于转子盘和轴承主体之间，在径向方向上，静压轴承件位于动压轴承件的外侧。

在一个实施方式中，轴承主体上开设有进气孔，轴承主体内形成有与进气孔相连通的进气通道，进气通道与静压轴承件相连通。

在一个实施方式中，进气通道包括主气道和支气道，主气道与进气孔相连，支气道的第一端与主气道相连，支气道的第二端与静压轴承件相连。

在一个实施方式中，轴承主体上开设有出气孔，轴承主体内形成有与出气孔相连通的出气通道，出气通道与旋转空腔相连通。

在一个实施方式中，静压轴承件上形成有环状凹槽，转子盘上形成有与环状凹槽相适配的环状凸起。

在一个实施方式中，环状凹槽为多条，多条环状凹槽相间隔并同心设置，环状凸起也为多条，每条环状凸起与环状凹槽对应设置。

在一个实施方式中，多条环状凹槽与多条环状凸起相配合形成环形波纹式阻隔气道或梳齿密封式阻隔气道。

在一个实施方式中，环状凹槽的侧壁上开设有楔形槽。

在一个实施方式中，环状凹槽的两个侧壁上均开设有楔形槽。

在一个实施方式中，楔形槽为多个，多个楔形槽沿环状凹槽的径向方向依次间隔设置。

在一个实施方式中，动压轴承件包括：至少一层波箔，设置在旋转空腔的内壁上；至少一层顶箔，安装在波箔之上。

在一个实施方式中，顶箔至少为两个，至少两个顶箔沿轴承主体的径向方向层叠设置。

在一个实施方式中，波箔、顶箔通过销固定在旋转空腔的内壁上。

本实用新型还提供了一种空调机组，包括动压轴承，动压轴承为上述的动压轴承。

在上述实施例中，通过上述的静压轴承件的结构设置，使得静压轴承件在轴向方向起到轴承支撑作用的同时，还可以让静压轴承件封住动压轴承件的外侧的间隙，减少气膜端泄问题，提高动压轴承的轴承承载力。

附图说明

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

图1是根据本实用新型的动压轴承的实施例的立体结构示意图；

图2是图1的动压轴承的剖视结构示意图及其局部放大结构示意图；

图3是图2的动压轴承的A-A视角剖视结构示意图及其局部放大结构示意图；

图4是图2的动压轴承的B-B视角剖视结构示意图及其局部放大结构示意图。

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明白，下面结合实施方式和附图，对本实用新型做进一步详细说明。在此，本实用新型的示意性实施方式及其说明用于解释本实用新型，但并不作为对本实用新型的限定。

图1和图2是出了本实用新型的动压轴承的实施方式，该动压轴承包括轴承主体10、转子20、动压轴承件30、静压轴承件40和转子盘50。其中，轴承主体10的中部形成有旋转空腔11，转子20安装在旋转空腔11内。动压轴承件30安装在旋转空腔11内，并位于转子20和轴承主体10之间，动压轴承件30用于对转子20提供动压支撑。转子盘50固定安装在转子20的两端随转子20转动，并在轴向上与轴承主体10的两个端面相对。静压轴承件40分别安装在轴承主体10的两个端面上，并位于转子盘50和轴承主体10之间，在径向方向上，静压轴承件40位于动压轴承件30的外侧。

应用本实施例的技术方案，通过上述的静压轴承件40的结构设置，使得静压轴承件40在轴向方向起到轴承支撑作用的同时，还可以让静压轴承件40封住动压轴承件30的外侧的间隙，减少气膜端泄问题，提高动压轴承的轴承承载力。

需要说明的是，在本实施例的技术方案中，如图1所示，轴承主体10的两个端面上形成有安装槽，静压轴承件40安装在该安装槽内。作为其他的可选的实施方式，也可以同时在轴承主体10和转子盘50上形成安装结构，借助轴承主体10和转子盘50上的安装结构共同实现对静压轴承件40的安装。作为另一种可选的实施方式，也可以仅在转子盘50上形成安装结构，将静压轴承件40安装在转子盘50上的安装结构内也是可行的。

优选的，在径向方向上，转子盘50与转子20一般为过盈配合，工作时随着转子20高速旋转。

优选的，静压轴承件40由多孔质材料制成。可选的，静压轴承件40通过高温胶固定在轴承主体10的两端。

如图2所示，轴承主体10上开设有进气孔12，轴承主体10内形成有与进气孔12相连通的进气通道13，进气通道13与静压轴承件40相连通。通过进气孔12和进气通道13对静压轴承件40提供高压气源，让静压轴承件40表面产生气膜，对转子盘50起到静压支撑的作用。需要说明的是，静压轴承件40为多孔工件，对静压轴承件40供气，静压轴承件40与转子盘50相对的表面就能产生气膜进行支撑。可选的，进气通道13包括主气道和支气道，主气道与进气孔相连，支气道的第一端与主气道相连，支气道的第二端与静压轴承件40相连。

如图2所示，轴承主体10上开设有出气孔14，轴承主体10内形成有与出气孔14相连通的出气通道15，出气通道15与旋转空腔11相连通。通过出气通道15和出气孔14可以平衡旋转空腔11内的气压，避免气压持续增高。为了避免气体引出速度过快、影响轴承气膜的稳定，出气孔14的直径应小于进气孔12直径的四分之一。

如图2和图3所示，在本实施例的技术方案中，静压轴承件40上形成有环状凹槽41，转子盘50上形成有与环状凹槽41相适配的环状凸起51。环状凹槽41与环状凸起51的配合方式，可以让静压轴承件40和转子盘50配合的更加紧密，同时阻隔动压轴承件30气膜端泄的效果也更好。使用时，在径向方向上，在转子20启停及低速阶段，利用静压气体径向轴承实现支撑，以免动压轴承件30发生干摩擦；而在高速阶段，利用动压轴承件30的动压气体径向轴承实现支撑，以提供更大的刚度与阻尼。此外，在轴向方向，则采用静压轴承件40，一方面承受轴向力，另一方面对动压轴承件30形成端面密封，降低端泄，进一步提升动压气体径向轴承承载力。

更为优选的，环状凹槽41为多条，多条环状凹槽41相间隔并同心设置，环状凸起51也为多条，每条环状凸起51与环状凹槽41对应设置。这样，可以进一步提高静压轴承件40和转子盘50配合效果，也可以进一步提高阻隔动压轴承件30气膜端泄的效果。

如图2所示，在本实施方式的技术方案中，多条环状凹槽41与多条环状凸起51相配合形成环形波纹式阻隔气道。环形波纹式阻隔气道连续弯折，使得动压轴承件30的气膜很难端泄，阻隔效果更好。

作为另一种可选的实施方式，多条环状凹槽41与多条环状凸起51也可以相配合形成梳齿密封式阻隔气道。

如图3所示，在本实施例的技术方案中，环状凹槽41的侧壁上开设有楔形槽411。楔形槽411可以在转子盘50相对静压轴承件40转动时产生动压效应。当转子盘50在做高速旋转运动时，不断将具有一定粘度的气体带入楔形槽411，而气体的不断进入使得气膜产生一定的气膜压力，故上述气膜压力可对转子盘50形成支撑力，提高了动压轴承的径向承载力。即使在高速阶段，也能在动压轴承件30失效时，静压轴承件40的径向支撑也能对转子20起到二次保护作用。更为优选的，环状凹槽41的两个侧壁上均开设有楔形槽411。这样，动压效应更好，进一步增强对转子盘50的径向承载力。优选的，在本实施例的技术方案中，如图3所示，楔形槽411为多个，多个楔形槽411沿环状凹槽41的径向方向依次间隔设置。

如图4所示，在本实施例的技术方案中，动压轴承件30包括波箔31、第一顶箔32和第二顶箔33，波箔31设置在旋转空腔11的内壁上，第一顶箔32安装在波箔31之上，第二顶箔33安装在第一顶箔32之上。在高速阶段，利用动压气膜对转子20实现径向支撑，波箔31第一顶箔32、和第二顶箔33的配合提供了更好的刚度与阻尼，保证转子20稳定性。

作为其他的可选的实施方式，波箔31和顶箔也可以为更多层，波箔31或者顶箔沿轴承主体的径向方向层叠设置即可。

可选的，如图4所示，在本实施例的技术方案中，波箔31、第一顶箔32和第二顶箔33通过销34固定在旋转空腔11的内壁上。作为其他的可选的实施方式，波箔31、第一顶箔32和第二顶箔33也可以通过焊接的方式连接在旋转空腔11的内壁。

需要说明的是，在本实用新型的技术方案中，固定安装在转子20的两端的转子盘50以及静压轴承件40为对称设计。上述的转子20在电磁场作用下做高速旋转运动。

本实用新型的动压轴承，在转子20启动、停机及低速等过程，利用静压轴承件40实现支撑，以免动压轴承件30发生干摩擦；而在高速阶段，利用动压轴承件30在径向实现支撑，以提供更大的刚度与阻尼，提高转子20稳定性。此外，通过利用环状凹槽41的侧壁上开设的楔形槽411，提高了静压轴承件40的径向承载力，即使在高速阶段，也能在动压径向轴承失效时对转子20起到二次保护作用。

本实用新型还提供了一种空调机组，该空调机组包括上述的动压轴承，采用上述动压轴承的空调机组运行更加稳定。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型实施例可以有各种更改和变化。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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种动压轴承，包括：

轴承主体(10)，所述轴承主体(10)的中部形成有旋转空腔(11)；

转子(20)，安装在所述旋转空腔(11)内；

动压轴承件(30)，安装在所述旋转空腔(11)内，并位于所述转子(20)和所述轴承主体(10)之间；

其特征在于，所述动压轴承还包括：

转子盘(50)，固定安装在所述转子(20)的两端随所述转子(20)转动，并在轴向上与所述轴承主体(10)的两个端面相对；

静压轴承件(40)，分别安装在所述轴承主体(10)的两个端面上，并位于所述转子盘(50)和所述轴承主体(10)之间，在径向方向上，所述静压轴承件(40)位于所述动压轴承件(30)的外侧。

2.根据权利要求1所述的动压轴承，其特征在于，所述轴承主体(10)上开设有进气孔(12)，所述轴承主体(10)内形成有与所述进气孔(12)相连通的进气通道(13)，所述进气通道(13)与所述静压轴承件(40)相连通。

3.根据权利要求2所述的动压轴承，其特征在于，所述进气通道(13)包括主气道和支气道，所述主气道与所述进气孔(12)相连，所述支气道的第一端与所述主气道相连，所述支气道的第二端与所述静压轴承件(40)相连。

4.根据权利要求2所述的动压轴承，其特征在于，所述轴承主体(10)上开设有出气孔(14)，所述轴承主体(10)内形成有与所述出气孔(14)相连通的出气通道(15)，所述出气通道(15)与所述旋转空腔(11)相连通。

5.根据权利要求1所述的动压轴承，其特征在于，所述静压轴承件(40)上形成有环状凹槽(41)，所述转子盘(50)上形成有与所述环状凹槽(41)相适配的环状凸起(51)。

6.根据权利要求5所述的动压轴承，其特征在于，所述环状凹槽(41)为多条，多条所述环状凹槽(41)相间隔并同心设置，所述环状凸起(51)也为多条，每条所述环状凸起(51)与所述环状凹槽(41)对应设置。

7.根据权利要求6所述的动压轴承，其特征在于，多条所述环状凹槽(41)与多条所述环状凸起(51)相配合形成环形波纹式阻隔气道或梳齿密封式阻隔气道。

8.根据权利要求5所述的动压轴承，其特征在于，所述环状凹槽(41)的侧壁上开设有楔形槽(411)。

9.根据权利要求8所述的动压轴承，其特征在于，所述环状凹槽(41)的两个侧壁上均开设有所述楔形槽(411)。

10.根据权利要求8所述的动压轴承，其特征在于，所述楔形槽(411)为多个，多个所述楔形槽(411)沿所述环状凹槽(41)的径向方向依次间隔设置。

11.根据权利要求1所述的动压轴承，其特征在于，所述动压轴承件(30)包括：

至少一层波箔(31)，设置在所述旋转空腔(11)的内壁上；

至少一层顶箔，安装在所述波箔(31)之上。

12.根据权利要求11所述的动压轴承，其特征在于，所述顶箔至少为两个，至少两个所述顶箔沿所述轴承主体(10)的径向方向层叠设置。

13.根据权利要求12所述的动压轴承，其特征在于，所述波箔(31)和/或所述顶箔通过销(34)固定在所述旋转空腔(11)的内壁上。

14.一种空调机组，包括动压轴承，其特征在于，所述动压轴承为权利要求1至13中任一项所述的动压轴承。

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