CN214465605U - 一种分体式多弹片气浮轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种分体式多弹片气浮轴承，包括轴承座和转轴，还包括轴承外圈和外弹片环，外弹片环包括五个依次连接的拱形弹片，其中：轴座弹片和拱形弹片数量一一对应，轴座弹片和拱形弹片之间互相固定连接。拱形弹片和轴座弹片组成的弹性支撑结构，在本结构中，通过弹性支撑结构将系统所受径向往复振动能量转化为往复运动能量和周向运动能量，实现弹片内部阻尼耗散和圆周阻尼耗散两种能量耗散模式，大幅度降低弹性系统振幅，以维持刚性轴承在系统气动部件小间隙设计上的优势，调整在不同振动特性下的系统各向振动模态特性，获取最佳能量耗散所需弹性支撑系统阻尼模态特性，保证轴承最佳工作状态。

Description

一种分体式多弹片气浮轴承

技术领域

本发明涉及使用箔片式轴承领域，具体地为一种分体式多弹片气浮轴承。

背景技术

空气轴承在工业领域中有着广泛地应用。常规的机械接触式滚动轴承转速越高，对轴承精度，润滑等要求越高，使用寿命越短。空气轴承把主轴在空气中悬浮起来，没有机械接触，使用清洁空气作为润滑剂，磨损程度降到了最低，因而其可以提供极高的径向和轴向旋转精度，在高速、低摩擦、高温、低温及有辐射性的场合，显示了独具的优越性。开槽气浮轴承以其气膜稳定性好而发展迅速。

但是目前大量应用在非道路、无强外激振动场景，在强外激振动场景如道路使用过程中的中面临挑战。不同的应用场景对空气轴承的要求差异很大，移动式机械由于有外加振动与非移动式机械运行工况差异比较大，特别是车用领域，道路的不平度所引起的车辆振动会通过轮胎、车身给空气轴承一个较强的外部激励。这种激励比较复杂，其载荷谱由道路状态、车辆状态以及车辆运行状态相关。这种激励往往造成空气轴承载荷变化较大，造成轴承承载气膜变化、波动、破碎，进而使空气轴承损伤乃至失效。

发明所要解决的问题：移动式旋转机械因其运行时工况差异较大，因道路环境恶劣、人为因素等工作时受到的外激振动传导至在现有的箔片式轴承中，这种外激振动的振动加速度变化范围大，振动频率变化也非常大，振动加速度的最大值往往超过现有箔片轴承的最大承载力。而箔片本身是由一种非常细薄的弹性金属片构成，这种金属片非常容易受振动力影响而产生形变。细薄的箔片在外激振动下变形导致“气膜形成边界”变形，这种变形沿旋转轴周向不均匀，造成气膜变化、波动、破碎，不能维持连续、规则、稳定的结构，进而导致轴不能正常旋转。需要从结构设计、箔片刚度等方面确保气膜边界变形符合流体动力学要求，确保气膜正常高效工作。

发明内容

本实用新型的目的是为了改进现有的箔片轴承稳定性差的问题，提供了一种分体式多弹片气浮轴承，气膜在环境稳定时，气膜稳定性好，系统气动部件可以以较小的气动间隙而获得较高的气动效率，使开槽轴承能够随着弹片运动，进而使开槽轴承与轴之间的气膜保持连续稳定，确保轴承系统工作稳定。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种分体式多弹片气浮轴承，包括轴承座和转轴，还包括轴承外圈和外弹片环，所述外弹片环包括若干个依次连接的拱形弹片，各拱形弹片向内凸起，所述轴承座处于外弹片环内，所述轴承座外壁上设有若干轴座弹片，其中：轴座弹片和拱形弹片数量一一对应，轴座弹片和拱形弹片之间互相固定连接。拱形弹片和轴座弹片组成的弹性支撑结构，在本结构中，通过弹性支撑结构将系统所受径向往复振动能量转化为往复运动能量和周向运动能量，实现弹片内部阻尼耗散和圆周阻尼耗散两种能量耗散模式，大幅度降低弹性系统振幅，以维持刚性轴承在系统气动部件小间隙设计上的优势，调整在不同振动特性下的系统各向振动模态特性，获取最佳能量耗散所需弹性支撑系统阻尼模态特性，保证轴承最佳工作状态。

作为优选，在各轴承弹片中：轴座弹片包括中部承载部和两个对称设置的弹性支撑脚，中部承载部为圆弧形，所述轴承座外壁上设有多个楔形卡槽，弹性支撑脚卡接在楔形卡槽上。受到外激振动时，轴承外圈先发生位移，之后与轴承外圈相连的拱形弹片发生变形，轴承座的位置也因此移动，这样的结构保证了轴承在受到外激振动时仍然能跟随振动运动，开槽轴承与轴之间的气膜不会再因为外激振动而不稳定、破碎。

作为优选，中部承载部为圆弧状，各中部承载部的中点和对应的拱形弹片的中点互相固定。

作为优选，轴座弹片和拱形弹片之间焊接固定。

作为优选，所述轴承外圈截面为圆环形。

作为优选，拱形弹片和轴座弹片的数量均为五片。

本发明具备的有益技术效果是：轴座弹片和拱形弹片对向凸起，在每一个弹片的中点相互接触点都焊接住，轴承在受到外激振动时仍然能跟随振动运动，开槽轴承与轴之间的气膜不会再因为外激振动而不稳定、破碎，通过支撑系统构和材料特性设计使轴承弹性支承系统沿轴承周向有着不同刚度和固有频率，并沿着周向变化，使系统沿不同方向都保持着的不同的阻尼模态特性。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图；

图2是本实用新型横向截面示意图；

图3是本实用新型的轴座弹片结构示意图；

图中：轴承外圈1、外弹片环2、拱形弹片21、轴承座3、楔形卡槽30、轴座弹片4、中部承载部41、弹性支撑脚42、转轴5。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的描述，通过下面对实施例的描述，将更加有助于公众理解本发明，但不能也不应当将申请人所给出的具体的实施例视为对本发明技术方案的限制，任何对部件或技术特征的定义进行改变或对整体结构作形式的而非实质的变换都应视为本发明的技术方案所限定的保护范围。

实施例

如图1所示：一种分体式多弹片气浮轴承，包括轴承座3和转轴5，还包括轴承外圈1和外弹片环2，所述外弹片环2包括五个依次连接的拱形弹片21，各拱形弹片21向内凸起，所述轴承座3处于外弹片环2内，所述轴承座3外壁上设有五个轴座弹片4，其中：轴座弹片4和拱形弹片21数量一一对应，拱形弹片21和轴座弹片4的数量均为五片。

如图2所示：所述轴承外圈1截面为圆环形，拱形弹片21和轴座弹片4组成的弹性支撑结构，在本结构中，通过弹性支撑结构将系统所受径向往复振动能量转化为往复运动能量和周向运动能量，实现弹片内部阻尼耗散和圆周阻尼耗散两种能量耗散模式，大幅度降低弹性系统振幅，以维持刚性轴承在系统气动部件小间隙设计上的优势，调整在不同振动特性下的系统各向振动模态特性，获取最佳能量耗散所需弹性支撑系统阻尼模态特性，保证轴承最佳工作状态。

如图3所示：在各轴承弹片中：轴座弹片包括中部承载部41和两个对称设置的弹性支撑脚42，中部承载部41为圆弧状，各中部承载部41的中点和对应的拱形弹片21的中点互相焊接固定，中部承载部为圆弧形，所述轴承座3外壁上设有多个楔形卡槽30，弹性支撑脚卡接在楔形卡槽30上。

受到外激振动时，轴承外圈1先发生位移，之后与轴承外圈相连的拱形弹片21发生变形，轴承座3的位置也因此移动，这样的结构保证了整个轴承在受到外激振动时仍然能跟随振动运动，开槽轴承与转轴5之间的气膜不会再因为外激振动而不稳定、破碎。

本实施例中，轴座弹片和拱形弹片对向凸起，在每一个弹片的中点相互接触点都焊接住，轴承在受到外激振动时仍然能跟随振动运动，开槽轴承与轴之间的气膜不会再因为外激振动而不稳定、破碎，通过支撑系统构和材料特性设计使轴承弹性支承系统沿轴承周向有着不同刚度和固有频率，并沿着周向变化，使系统沿不同方向都保持着的不同的阻尼模态特性。

当然，本发明还可以有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可以根据本发明做出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims (6)

1.一种分体式多弹片气浮轴承，包括轴承座（3）和转轴（5），其特征在于：还包括轴承外圈（1）和外弹片环（2），所述外弹片环（2）包括若干个依次连接的拱形弹片（21），各拱形弹片（21）向内凸起，所述轴承座（3）处于外弹片环（2）内，所述轴承座（3）外壁上设有若干轴座弹片（4），其中：轴座弹片（4）和拱形弹片（21）数量一一对应，轴座弹片和拱形弹片之间互相固定连接。

2.根据权利要求1所述的一种分体式多弹片气浮轴承，其特征在于，在各轴承弹片中：轴座弹片包括中部承载部（41）和两个对称设置的弹性支撑脚（42），中部承载部为圆弧形，所述轴承座（3）外壁上设有多个楔形卡槽（30），弹性支撑脚卡接在楔形卡槽（30）上。

3.根据权利要求1或2所述的一种分体式多弹片气浮轴承，其特征在于，其中：中部承载部（41）为圆弧状，各中部承载部的中点和对应的拱形弹片的中点互相固定。

4.根据权利要求1所述的一种分体式多弹片气浮轴承，其特征在于，轴座弹片和拱形弹片之间焊接固定。

5.根据权利要求1所述的一种分体式多弹片气浮轴承，其特征在于，所述轴承外圈截面为圆环形。

6.根据权利要求1所述的一种分体式多弹片气浮轴承，其特征在于，拱形弹片（21）和轴座弹片（4）的数量均为五片。

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