CN214788551U - 一种具有良好阻尼效果的径向箔片动压空气轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种具有良好阻尼效果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，于波箔的环向上具有多段与轴承座内圈接触的弧形段，于相邻的两弧形段间设有一段波峰与顶箔接触的波形段。波形段环向的一端与对应侧的弧形段固定，另一端与对应侧的弧形段之间具有间距。该空气轴承中，由于每个波拱与每个波拱均独立，因此在变形时，不受其临近波拱的影响，因此波拱变形更容易，可以提供更好的阻尼，以提高轴系运行的稳定性。

Description

一种具有良好阻尼效果的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，尤其涉及一种具有良好阻尼效果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。

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。

传统空气轴承波箔，仅自由端的第一个波拱在变形时，不受其它波拱的影响，而在靠近固定端的波拱，在变形时，必须要保证其临近位置的波箔发生滑动，才能变形，由于摩擦力的累计作用，变形往往比较困难，因此该种结构的波箔其阻尼效果较差，往往不能提供足够的阻尼来抑制振动。

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具有良好阻尼效果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：

一种具有良好阻尼效果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，于波箔的环向上具有多段与轴承座内圈接触的弧形段，于相邻的两弧形段间设有一段波峰与顶箔接触的波形段，其特征在于：所述波形段环向的一端与对应侧的弧形段固定，另一端与对应侧的弧形段之间具有间距。

进一步的技术方案在于：所述波形段于轴向上被分割成多段。

进一步的技术方案在于：所述波箔和顶波于环向上被均分成多段独立的单体，于每段单体中，波箔和顶箔的两端贴合并向外弯折形成插接部，所述插接部斜插入轴承座内。

进一步的技术方案在于：所述波箔和顶波于环向上被均分成三段独立的单体。

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插槽一；

所述波箔的两端均向离心方向弯折形成有折弯一；

所述顶箔的一端向离心方向弯折形成有折弯二，另一端沿轴承座内圆周壁延伸形成自由端；

所述折弯一和折弯二均位于插槽一内，并环向填充满插槽一。

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插槽二和插槽三；

所述波箔的两端均向离心方向弯折形成有折弯三，并分别位于插槽二和插槽三中；

所述波箔的两端均向离心方向弯折形成有折弯四，并分别位于插槽二和插槽三中；

其中，位于插槽二内的折弯三和折弯四相互紧贴并环向填充满插槽二；位于插槽三内的折弯三和折弯四分别紧贴于插槽三的两内壁，且二者间具有活动间隙。

进一步的技术方案在于：所述波箔和顶波的两端均相互贴合、并向外弯折后斜插入轴承座内。

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一通槽，所述通槽内具有将其环向分隔成插槽四和插槽五的隔块；

所述波箔的两端均向离心方向弯折形成有折弯五，并分别位于插槽四和插槽五中；

所述波箔的两端均向离心方向弯折形成有折弯六，并分别位于插槽四和插槽五中；

其中，位于插槽四内的折弯五和折弯六相贴合并靠近隔块设置，位于插槽五内的折弯五和折弯六分别紧贴于隔块和插槽五的内壁，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。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：

该空气轴承中，由于每个波拱与每个波拱均独立，因此在变形时，不受其临近波拱的影响，因此波拱变形更容易，可以提供更好的阻尼，以提高轴系运行的稳定性。

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是本公开的具体实施例一中波箔的结构示意图；

图2是本公开的具体实施例二中径向箔片动压空气轴承的结构示意图；

图3是本公开的具体实施例二中轴承座的结构示意图；

图4是本公开的具体实施例二中波箔的结构示意图；

图5是本公开的具体实施例三中径向箔片动压空气轴承的结构示意图；

图6是本公开的具体实施例四中径向箔片动压空气轴承的结构示意图；

图7是本公开的具体实施例五中径向箔片动压空气轴承的结构示意图；

图8是本公开的具体实施例六中径向箔片动压空气轴承的结构示意图；

图9是本公开的具体实施例六中径向箔片动压空气轴承隐去弹性挡圈后的结构示意图。

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。

实施例一

一种具有良好阻尼效果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，波箔2预紧装配于轴承座11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11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。

如图1所示，于波箔2的环向上具有多段与轴承座1内圈接触的弧形段201，于相邻的两弧形段201间设有一段波峰与顶箔3接触的波形段202，本公开的径向箔片动压空气轴承中，波形段202环向的一端与对应侧的弧形段201固定，另一端与对应侧的弧形段201之间具有间距。由于每个波拱与每个波拱均独立，因此在变形时，不受其临近波拱的影响，因此波拱变形更容易，可以提供更好的阻尼，以提高轴系运行的稳定性。

进一步的，波形段202于轴向上被分割成多段，进一步保证波箔2与顶部间的预紧状态。

另外，还可以降低波箔承载段(即与波箔开口相对的一侧)的刚度，使其受力后更容易变形。

实施例二

如图2～图4所示，本公开的径向箔片动压空气轴承中，波箔2和顶波于环向上被均分成多段独立的单体，优选为三段，比起整周顶箔，本实施例可以打破随轴一起运行的气体速度的一致性，可以有效抑制高速气流带来的扰动，对轴系运行有帮助。于每段单体中，波箔2和顶箔3的两端贴合并向外弯折形成插接部，所述插接部斜插入轴承座1内。

实施例三

如图5所示，本公开的径向箔片动压空气轴承中，在轴承座1的内壁上沿其轴向开设有插槽一101；波箔2的两端均向离心方向弯折形成有折弯一；顶箔3的一端向离心方向弯折形成有折弯二，另一端沿轴承座1内圆周壁延伸形成自由端。即波箔2为双折弯，顶箔3为单侧折弯。两折弯一和折弯二均位于插槽一101内，并环向填充满插槽一101。

该实施例中，波箔2的自由端与固定端均为双折弯结构，这样在安装到轴承座1上后，由于自由端与固定端相互支撑贴合，使得波箔2与轴承座1内孔壁紧密贴合，从而使轴承座1内孔更好地支撑住波箔2。

实施例四

如图6所示，本公开的径向箔片动压空气轴承中，在轴承座1的内壁上沿其轴向并行开设有插槽二102和插槽三103；波箔2的两端均向离心方向弯折形成有折弯三，并分别位于插槽二102和插槽三103中；波箔2的两端均向离心方向弯折形成有折弯四，并分别位于插槽二102和插槽三103中。即波箔2和顶波均为双折弯。

其中，位于插槽二102内的折弯三和折弯四相互紧贴并环向填充满插槽二102；位于插槽三103内的折弯三和折弯四分别紧贴于插槽三103的两内壁，且二者间具有活动间隙，为箔片在挤压受力时提供变形量。

顶箔3与波箔2紧密贴合，顶箔3与波箔2之间存在一个预紧力，阻尼效果更好。

实施例五

如图7所示，本公开的径向箔片动压空气轴承中，波箔2和顶波的两端均相互贴合、并向外弯折后斜插入轴承座1内。相比起实施例四中顶箔3直插入轴承座1中，斜插的形式使顶箔3与波箔2之间存在一个预紧力，两者之间有挤压作用，阻尼效果更好，提高了轴系运行的稳定性。

实施例六

在实际运行时，发现径向轴承的波箔2自由端会有沿轴向错位的现象发生，一方面是因为轴系在高速运行时，径向轴承不仅沿径向受力，而且由于轴系沿轴向也会有一定的窜动，因此沿轴向径向轴承也会受到复杂的交变力作用，这样波箔2在顶箔3挤压及摩擦力作用下，加之自由端远离固定端，波箔2自身存在一定的柔顺性，因此波箔2自由端区域经常发生沿轴向错位的现象。当波箔2发生轴承错位以后，会导致气膜压力分布发生变化，降低轴承承载能力。偶尔还会发生错位的波箔2与高速运转的轴系发生接触，从而导致轴系运行失稳。

如图8和图9所示，本公开的径向箔片动压空气轴承中，在轴承座1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插槽四104和插槽五105的隔块106；波箔2的两端均向离心方向弯折形成有折弯五，并分别位于插槽四104和插槽五105中；波箔2的两端均向离心方向弯折形成有折弯六，并分别位于插槽四104和插槽五105中。即波箔2和顶波均为双折弯。

轴承座1的两端面上具有外扩的环形槽107，于环形槽107内设有一与其过盈配合的弹性挡圈4。本实施例中，径向轴承波箔2自由端也增加了一个折弯，这样波箔2沿轴向用无耳挡圈固定下来，从而避免了波箔2沿轴向错位的问题。

其中，位于插槽四104内的折弯五和折弯六相贴合并靠近隔块106设置，即波箔2固定端的折弯，与顶箔3固定端的折弯相贴合。位于插槽五105内的折弯五和折弯六分别紧贴于隔块106和插槽五105的内壁，二者间具有活动间隙，波箔2折弯，与顶箔3折弯相远离，也即波箔2自由端折弯与顶箔3自由端折弯相远离，这是因为在考虑到运行时，波箔2会变形，其自由端会整体向内靠拢，而顶箔3自由端会向外移动，两者之间设有间隙，两者的运动不会互相干涉，保证轴系运行的稳定性。

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)

1.一种具有良好阻尼效果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)，于波箔(2)的环向上具有多段与轴承座(1)内圈接触的弧形段(201)，于相邻的两弧形段(201)间设有一段波峰与顶箔(3)接触的波形段(202)，其特征在于：所述波形段(202)环向的一端与对应侧的弧形段(201)固定，另一端与对应侧的弧形段(201)之间具有间距。

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：所述波形段(202)于轴向上被分割成多段。

3.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：所述波箔(2)和顶波于环向上被均分成多段独立的单体，于每段单体中，波箔(2)和顶箔(3)的两端贴合并向外弯折形成插接部，所述插接部斜插入轴承座(1)内。

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：所述波箔(2)和顶波于环向上被均分成三段独立的单体。

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)的内壁上沿其轴向开设有插槽一(101)；

所述波箔(2)的两端均向离心方向弯折形成有折弯一；

所述顶箔(3)的一端向离心方向弯折形成有折弯二，另一端沿轴承座(1)内圆周壁延伸形成自由端；

所述折弯一和折弯二均位于插槽一(101)内，并环向填充满插槽一(101)。

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)的内壁上沿其轴向并行开设有插槽二(102)和插槽三(103)；

所述波箔(2)的两端均向离心方向弯折形成有折弯三，并分别位于插槽二(102)和插槽三(103)中；

所述波箔(2)的两端均向离心方向弯折形成有折弯四，并分别位于插槽二(102)和插槽三(103)中；

其中，位于插槽二(102)内的折弯三和折弯四相互紧贴并环向填充满插槽二(102)；位于插槽三(103)内的折弯三和折弯四分别紧贴于插槽三(103)的两内壁，且二者间具有活动间隙。

7.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：所述波箔(2)和顶波的两端均相互贴合、并向外弯折后斜插入轴承座(1)内。

8.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一通槽，所述通槽内具有将其环向分隔成插槽四(104)和插槽五(105)的隔块(106)；

所述波箔(2)的两端均向离心方向弯折形成有折弯五，并分别位于插槽四(104)和插槽五(105)中；

所述波箔(2)的两端均向离心方向弯折形成有折弯六，并分别位于插槽四(104)和插槽五(105)中；

其中，位于插槽四(104)内的折弯五和折弯六相贴合并靠近隔块(106)设置，位于插槽五(105)内的折弯五和折弯六分别紧贴于隔块(106)和插槽五(105)的内壁，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(107)，于环形槽(107)内设有一与其过盈配合的弹性挡圈(4)。

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