CN214788550U - 能够提高轴系稳定运行能力的径向箔片动压空气轴承 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了能够提高轴系稳定运行能力的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，于波箔的环向上，至少被分割出一段在自由状态向内翘起的悬翘段，所述悬翘段环向的一端与波箔的主体连接，其余边与波箔的主体分割断。在该结构中，仅将波箔装入轴承座内孔以后，由于波箔处于一种自由状态，故波箔会与轴承座孔内壁脱离，处于一种半悬臂状态，在将顶箔装入轴承座以后，由于顶箔与轴承座内径尺寸较为接近，故顶箔会将波箔挤压至于轴承座内孔壁贴合，从而使轴承在未运行时，波箔与顶箔已处于一种预紧状态，由于两者之间已存在一定的挤压作用，从而提高了轴承整体的阻尼效果，提高了轴系运行的稳定性。
Description
技术领域
本实用新型涉及空气轴承领域，尤其涉及一种能够提高轴系稳定运行能力的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，波箔可对顶箔提供弹性支撑。但传统径向箔片动压空气轴承的波箔与顶箔之间无预紧作用，在轴承未运行时相互挤压程度较小，阻尼效果较差，不利于轴系运行的稳定性。
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。
从几何尺寸上来看，传统径向轴承的波箔与顶箔仅是放置在指定的位置，波箔与顶箔仅仅是一个几何上的相切接触，波箔与顶箔之间并没有相互作用力，也即没有一个预紧力，这样轴承仅仅在受到载荷时波箔才会与顶箔接触并产生摩擦，也即在受到载荷时轴承才会有阻尼出现。
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提高轴承整体的阻尼效果，从而提高轴系运行稳定性的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：
能够提高轴系稳定运行能力的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：于波箔的环向上，至少被分割出一段在自由状态向内翘起的悬翘段，所述悬翘段环向的一端与波箔的主体连接，其余边与波箔的主体分割断。
进一步的技术方案在于：所述顶箔的内壁上具有凹陷的凹陷部。
进一步的技术方案在于：所述凹陷部为贯通顶箔的通孔。
进一步的技术方案在于：所述通孔具有多个，多个通孔沿轴向至少排列成一排。
进一步的技术方案在于：
所述轴承座的内壁上沿其轴向并行开设有第一插槽和第二插槽；
所述波箔的两端均向离心方向共同弯折形成折弯一，两折弯一分别位于第一插槽和第二插槽内；
所述顶箔的两端均向离心方向共同弯折形成折弯二，两折弯二分别位于第一插槽和第二插槽内；
其中，位于第一插槽内的折弯一和折弯二相互紧贴并环向填充满第一插槽；位于第二插槽内的折弯一和折弯二分别紧贴于第二插槽的两内壁，且二者间具有活动间隙；
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：
所述轴承座的内壁上沿其轴向开设有第三插槽；
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折弯三，所述折弯三插入第三插槽内，并环向填充满第三插槽；所述波箔和顶箔的另一端沿轴承座内圆周壁延伸形成自由端；
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：所述顶箔的厚度不小于2mm，所述弹性挡圈的内缘延伸至顶箔处，与顶箔相接触。
进一步的技术方案在于：所述顶箔的厚度不小于2mm，所述凹陷部为轴向贯通的凹槽。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
在该结构中，仅将波箔装入轴承座内孔以后，由于波箔处于一种自由状态，故波箔会与轴承座孔内壁脱离，处于一种半悬臂状态，在将顶箔装入轴承座以后，由于顶箔与轴承座内径尺寸较为接近，故顶箔会将波箔挤压至于轴承座内孔壁贴合，从而使轴承在未运行时，波箔与顶箔已处于一种预紧状态，由于两者之间已存在一定的挤压作用，可以保证在未受到载荷时，波箔与顶箔之间由于有预紧作用，产生摩擦阻尼，提高了轴系运行的稳定性。
另外，在顶箔的内壁上具有凹陷的凹陷部，运行时，由于有凹槽的存在，也即光滑的顶箔表面存在断点，打破了随轴一起运行的气体的速度的一致性，从而有效避免了高速气流涡动对轴系运行稳定性带来的影响。
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是本径向箔片动压空气轴承的一结构示意图；
图2是本径向箔片动压空气轴承中波箔的结构示意图；
图3是本径向箔片动压空气轴承中波箔端面的结构示意图；
图4是本径向箔片动压空气轴承中波箔于轴承座装配的结构示意图；
图5是本径向箔片动压空气轴承的另一结构示意图；
图6是图5隐去弹性挡圈的结构示意图；
图7是图1中顶箔一种形式的结构示意图(凹陷部为长孔)；
图8是图1中顶箔另一种形式的结构示意图(凹陷部为轴向排布的多个小孔)；
图9是图5中顶箔一种形式的结构示意图(凹陷部为凹槽)。
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9所示，能够提高轴系稳定运行能力的径向箔片动压空气轴承，包括由外至内依次嵌套的轴承座1、波箔2和顶箔3，所述波箔2预紧装配于轴承座1和顶部之间。
其中，轴承座1通过机加工制作而成，波箔2及顶箔3采用激光切割下料及模具液压成型、卷圆机卷圆加工而成。波箔2为弹性支承构件，用于对顶箔3进行弹性支撑。当转子高速运转时，由于顶箔3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2会发生微小弹性变形，与顶箔3和轴承座1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。
波箔2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3接触，所述平直段与轴承座1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3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，可采用喷涂的方式设置，耐磨层的厚度为0.02～0.03mm。
在本公开的径向箔片动压空气轴承的一实施方式中，如图2～4所示，于波箔2的环向上，至少被分割出一段在自由状态向内翘起的悬翘段201，所述悬翘段201环向的一端与波箔2的主体连接，其余边与波箔2的主体分割断。悬翘段201的数量优选为环向均布的三段，相邻两段悬翘段201的间距保证至少2mm即可。每段悬翘段201在轴向上还可以再被分割成多节。
在该结构中，仅将波箔2装入轴承座1内孔以后，由于波箔2处于一种自由状态，故波箔2会与轴承座1孔内壁脱离，处于一种半悬臂状态，在将顶箔3装入轴承座1以后，由于顶箔3与轴承座1内径尺寸较为接近，故顶箔3会将波箔2挤压至于轴承座1内孔壁贴合，从而使轴承在未运行时，波箔2与顶箔3已处于一种预紧状态，由于两者之间已存在一定的挤压作用，从而提高了轴承整体的阻尼效果，提高了轴系运行的稳定性。
如图7～9所示，在顶箔3的内壁上具有凹陷的凹陷部301。运行时，由于有凹槽的存在，也即光滑的顶箔3表面存在断点，打破了随轴一起运行的气体的速度的一致性，从而有效避免了高速气流涡动对轴系运行稳定性带来的影响。
凹陷部301可为贯通顶箔3的通孔形式，通孔可以为一个长孔，也可以具有多个小孔，多个通孔沿轴向至少排列成一排。通孔的设置还有助于冷却气体的通过，从而对轴承起到了一定的冷却作用。
关于轴承座1、波箔2和顶箔3的具体安装方式，如图1所示，可以采用在轴承座1的内壁上沿其轴向并行开设有第一插槽101和第二插槽102。波箔2的两端均向离心方向共同弯折形成折弯一202，两折弯一202分别位于第一插槽101和第二插槽102内；顶箔3的两端均向离心方向共同弯折形成折弯二302，两折弯二302分别位于第一插槽101和第二插槽102内。其中，位于第一插槽101内的折弯一202和折弯二302相互紧贴并环向填充满第一插槽101；位于第二插槽102内的折弯一202和折弯二302分别紧贴于第二插槽102的两内壁，且二者间具有能够环向移动的活动间隙，轴承座1的两端面上具有外扩的环形槽104，于环形槽104内设有一与其过盈配合的弹性挡圈4，利用弹性挡圈4挡住折弯进行限位。
轴承座1、波箔2和顶箔3的具体安装方式，还可以采用如图5所示，在轴承座1的内壁上沿其轴向开设有第三插槽103。波箔2和顶箔3的一端相贴合并向离心方向共同弯折形成折弯三303，所述折弯三303插入第三插槽103内，并环向填充满第三插槽103；所述波箔2和顶箔3的另一端沿轴承座1内圆周壁延伸形成自由端。轴承座1的两端面上具有外扩的环形槽104，于环形槽104内设有一与其过盈配合的弹性挡圈4，弹性挡圈4为标准件。
当顶箔3的厚度不小于2mm，所述弹性挡圈4的内缘延伸至顶箔3处，与顶箔3相接触。由于该顶箔3为厚顶箔3，因此可以用无耳挡圈固定，从而也挡住了波箔2，避免了顶箔3及波箔2轴向错位的问题。
而且当顶箔3的厚度不小于2mm，所述凹陷部301还可设置为轴向贯通的凹槽，更便于加工。
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.能够提高轴系稳定运行能力的径向箔片动压空气轴承，包括由外至内依次嵌套的轴承座(1)、波箔(2)和顶箔(3)，其特征在于：于波箔(2)的环向上，至少被分割出一段在自由状态向内翘起的悬翘段(201)，所述悬翘段(201)环向的一端与波箔(2)的主体连接，其余边与波箔(2)的主体分割断。
2.根据权利要求1所述的径向箔片动压空气轴承，其特征在于：所述顶箔(3)的内壁上具有凹陷的凹陷部(301)。
3.根据权利要求2所述的径向箔片动压空气轴承，其特征在于：所述凹陷部(301)为贯通顶箔(3)的通孔。
4.根据权利要求3所述的径向箔片动压空气轴承，其特征在于：所述通孔具有多个，多个通孔沿轴向至少排列成一排。
5.根据权利要求1所述的径向箔片动压空气轴承，其特征在于：
所述轴承座(1)的内壁上沿其轴向并行开设有第一插槽(101)和第二插槽(102)；
所述波箔(2)的两端均向离心方向共同弯折形成折弯一(202)，两折弯一(202)分别位于第一插槽(101)和第二插槽(102)内；
所述顶箔(3)的两端均向离心方向共同弯折形成折弯二(302)，两折弯二(302)分别位于第一插槽(101)和第二插槽(102)内；
其中，位于第一插槽(101)内的折弯一(202)和折弯二(302)相互紧贴并环向填充满第一插槽(101)；位于第二插槽(102)内的折弯一(202)和折弯二(302)分别紧贴于第二插槽(102)的两内壁，且二者间具有活动间隙；
所述轴承座(1)的两端面上具有外扩的环形槽(104)，于环形槽(104)内设有一与其过盈配合的弹性挡圈(4)。
6.根据权利要求1所述的径向箔片动压空气轴承，其特征在于：
所述轴承座(1)的内壁上沿其轴向开设有第三插槽(103)；
所述波箔(2)和顶箔(3)的一端相贴合并向离心方向共同弯折形成折弯三(303)，所述折弯三(303)插入第三插槽(103)内，并环向填充满第三插槽(103)；所述波箔(2)和顶箔(3)的另一端沿轴承座(1)内圆周壁延伸形成自由端；
所述轴承座(1)的两端面上具有外扩的环形槽(104)，于环形槽(104)内设有一与其过盈配合的弹性挡圈(4)。
7.根据权利要求6所述的径向箔片动压空气轴承，其特征在于：所述顶箔(3)的厚度不小于2mm，所述弹性挡圈(4)的内缘延伸至顶箔(3)处，与顶箔(3)相接触。
8.根据权利要求3所述的径向箔片动压空气轴承，其特征在于：所述顶箔(3)的厚度不小于2mm，所述凹陷部(301)为轴向贯通的凹槽。
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