CN215928114U - 气体止推轴承、压缩机和空调系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种气体止推轴承、压缩机和空调系统，气体止推轴承包括：轴承壳体(1)；平滑箔片(4)，沿周向的一端为与所述轴承壳体(1)连接的固定端；第一波箔片(3)，设在所述平滑箔片(4)和所述轴承壳体(1)之间且沿所述周向延伸，且所述第一波箔片(3)的靠近所述平滑箔片(4)的固定端的一端与轴承壳体(1)连接所述第一波箔片(3)的远离所述平滑箔片(4)的固定端的一端为自由端；以及第二波箔片(2)，设在所述第一波箔片(3)所述轴承壳体(1)之间，并位于所述第一波箔片(3)的自由端。应用本实用新型的技术方案，气体止推轴承包括两层波箔片，有利于避免因波箔片变形过大而失效的问题。

Description

气体止推轴承、压缩机和空调系统

技术领域

本实用新型涉及机械零件领域，具体而言，涉及一种气体止推轴承、压缩机和空调系统。

背景技术

轴承是旋转机械中必不可少的基础零部件，常见的轴承有滚动轴承、滑动轴承、磁悬浮轴承等。随时科技的发展，人们对轴承在无油化和高精度方面提出更高的要求，新型气浮轴承技术应运而生。

气浮轴承根据润滑气膜生成机理的不同分为静压气体轴承和动压气体轴承，如图1所示,波箔型动压气体止推轴承是动压气体箔片轴承的一种，如图1所示,典型的波箔型动压气体止推轴承包括轴承壳体1、波箔片2和顶层箔片3，波箔型动压气体止推轴承为转子系统提供轴向刚度和阻尼。与润滑油推止推轴承的瓦块类似，波箔型动压气体止推轴承的顶层箔片3一般设计成扇形形状，充当瓦块作用。为了受力均匀，顶层箔片3在圆周向方向均匀分布。

顶层箔片3下的波箔片2具有特殊波纹结构，起到弹性支承作用，波箔片2是动压气体止推轴承刚度和阻尼的主要来源。如图1所示，波箔片2与顶层箔片3的一端固定在轴承壳体1上，另一端为自由端。如图1所示，波箔片2与顶层箔片3沿周向的一端设有用于连接波箔片2和顶层箔片3与轴承壳体1的焊点4。如图2所示，并且顶层箔片3的前端与轴承壳体1之间存在一个收敛夹角以形成用于气体进入的楔形间隙6，而顶层箔片3的后端与轴承壳体1平行，当转子高速旋转时，在上述收敛夹角的作用下，形成动压气膜，对转子进行支撑。上述的后端在转动方向A上位于前端的下游。

由上述描述可知，波箔型动压气体止推轴承的工作关键是形成动压气膜。如图3至5所示，动压气膜形成的原理是：动压气体止推轴承静止不动，转子7带动推力盘5高速转动，从而带动推力盘5与止推轴承之间的气体沿图3、4和5中箭头A方向运动。气体从较高间隙的楔形间隙6进入，然后随着顶层箔片3与推力盘5之间的间隙变小，气体压力随之变高，形成有一定支撑作用的动压气膜8。顶层箔片3靠近楔形间隙6的一端的与轴承壳体1之间的距离沿靠近内侧的方向逐渐增加，以形成上述的楔形间隙6，波箔片2的靠近楔形间隙6的一端设有高度渐变段9。

然而，对于上述典型的波箔型动压气体止推轴承，如果波箔片2承载过大，超过其弹性极限，把波箔片的波纹形状压平，且无法恢复波纹形状，动压气体止推轴承则会因为波箔片变形而无法有效形成动压气膜。这在实际工作过程中，动压气膜一旦失效，而转子继续高速转动，止推轴承和动压气体止推轴承则会发生碰撞，导致转子和轴承被破坏。

实用新型内容

本实用新型旨在提供一种气体止推轴承、压缩机和空调系统，以改善相关技术中存在气体止推轴承的波箔片在负载过大时容易失效的问题。

根据本实用新型实施例的一个方面，提供了一种气体止推轴承，气体止推轴承包括：

轴承壳体；

平滑箔片，沿气体止推轴承的周向的一端为与轴承壳体连接的固定端；

第一波箔片，设在平滑箔片和轴承壳体之间且沿周向延伸，且第一波箔片的靠近平滑箔片的固定端的一端与轴承壳体连接，第一波箔片的远离平滑箔片的固定端的一端为自由端；以及

第二波箔片，设在第一波箔片和轴承壳体之间，位于第一波箔片的自由端。

在一些实施例中，第二波箔片的刚度不同于第一波箔片的刚度。

在一些实施例中，第二波箔片的刚度大于第一波箔片的刚度。

在一些实施例中，

第一波箔片的波长大于第二波箔片的波长；和/或

第一波箔片的高度大于第二波箔片的高度。

在一些实施例中，第二波箔片的材料的刚度大于第一波箔片的材料刚度。

在一些实施例中，平滑箔片的沿周向的远离固定端的一端为自由端。

在一些实施例中，平滑箔片的靠近固定端的一部分为相对轴承壳体倾斜的倾斜部，倾斜部与轴承壳体的之间的间距沿远离固定端的方向逐渐增大，以形成引入气体的进气部。

在一些实施例中，

第一波箔片包括沿周向并排布置的多个第一波形结构；和/或

第二波箔片包括沿周向并排布置的多个第二波形结构。

在一些实施例中，气体止推轴承包括动压气体止推轴承。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种压缩机，在一些实施例中，压缩机包括上述的气体止推轴承。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种空调系统，空调系统包括上述的气体止推轴承。

应用本实用新型的技术方案，气体止推轴承包括两层波箔片，有利于避免因波箔片变形过大而失效的问题。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或相关技术中的技术方案，下面将对实施例或相关技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出了相关技术的气体止推轴承的结构示意图；

图2示出了图1中B处的截面结构示意图；

图3示出了相关技术的气体止推轴承和转子的结构示意图；

图4示出了相关技术的气体止推轴承和转子的剖视结构示意图；

图5示出了相关技术的气体止推轴承和转子的剖视结构示意图；

图6示出了本实用新型的实施例的气体止推轴承的截面结构示意图。

具体实施方式

下面将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，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。

如图6所示，本实施例的气体止推轴承包括轴承壳体1、平滑箔片4、第一波箔片3和第二波箔片2。本实施例的气体止推轴承包括动压气体止推轴承。

其中，平滑箔片4沿气体止推轴承的周向的一端为与轴承壳体1连接的固定端。平滑箔片4的沿周向的另一端为自由端。平滑箔片4位于第一波箔片3和第二波箔片2的外侧，平滑箔片4也称为顶层箔片。

第一波箔片3设在平滑箔片4和轴承壳体1之间且沿周向延伸，且第一波箔片3的靠近平滑箔片4的固定端的一端与轴承壳体1连接。第二波箔片2设在轴承壳体1和第一波箔片3之间。

随着气体止推轴承所受的推力的增大，第一波箔片3变形量不断增大，相对应地第一波箔片3施加给第二波箔片2的力也不断增加，第二波箔片2也产生相应的变形，因此，气体推力轴承所承受的推力等于第一波箔片3和第二波箔片2的变形量所产生的弹性力之和，因此，有利于改善相关技术中存在的波箔片在推力轴承所受的推力过大时因变形量过大而失效的问题。

在一些实施例中，第一波箔片3包括沿周向并排布置的多个第一波形结构；第二波箔片2包括沿周向并排布置的多个第二波形结构。

第一波箔片3的远离平滑箔片4的固定端的一端为自由端，第二波箔片2设在第一波箔片3的靠近自由端的一部分和轴承壳体1之间。

在本实施例中，端部(例如固定端、自由端)是指邻近部件的端点的一块区域，并非仅指端点。也就是说，“第二波箔片2设在所述第一波箔片3和所述轴承壳体1之间并位于所述第一波箔片3的自由端”等同于“第二波箔片2设在第一波箔片3的靠近自由端的一部分和轴承壳体1之间”。

在实际工作过程中，荷载并非均匀分布在平滑箔片4上的，而是主要集中在靠近平滑箔片4的自由端的区域上。因此，气体止推轴承的刚度和可靠性主要取决于靠近自由端的波箔片的承载能力，在本实施例中，针对上述情况，第二波箔片2设在靠近平滑箔片4和第一波箔片3的自由端位置，能够在提高轴承的承载能力的前提下节约材料、降低成本。进一步地，在靠近平滑箔片4的固定端的部分仅具有一层波箔片，因此有利于在推力盘6低转速转动时在止推盘6和平滑箔片4之间形成气膜。

转子在更高转速转动时，随转子转动的止推盘和平滑箔片4之间的气膜的压力也就越大，相应地动压气体止推轴承的刚度要求越高。此时如果只提高波箔片的刚度，动压气体轴承难以在转子低转速时形成动压气膜，从而导致平滑箔片4与推力盘发生干摩擦，降低轴承的使用寿命。为了解决该问题，本实施例的气体止推轴承包括两层波箔片，且第二波箔片2的刚度不同于第一波箔片3的刚度，在转子速度较低时由于第二波箔片2和第一波箔片3中的一个的刚度较低，因此气体推力轴承可在转速较低时就可形成动压气膜。

在一些实施例中，第二波箔片2的刚度大于所述第一波箔片的刚度。

在一些实施例中，第一波箔片3的波长大于第二波箔片2的波长，以使第二波箔片2的刚度大于第一波箔片3的刚度。在另一些实施例中，第一波箔片3的高度大于第二波箔片2的高度，以使第二波箔片2的刚度大于第一波箔片的刚度。

在另一些实施例中，第二波箔片2的材料的刚度大于所述第一波箔片3的材料刚度，以使第二波箔片2的刚度大于第一波箔片的刚度。

为了使动压气体轴承在转子低转速时也能顺利形成动压气膜，本实施例的气体止推轴承包括层叠设置的第一波箔片3和第二波箔片2。对于波箔型动压气体轴承，波箔片的波形的跨度(波长)越小、高度越小，波箔片的刚度越大；反之，波箔片的跨度越大、高度越大，波箔的刚度越小。根据此特点，对双层波箔片进行不同刚度的结构设计：第一波箔片3的刚度小于第二波箔片2的刚度。

在工作过程中，转子转速逐渐提高，在转速较低时，所需的刚度要求较小，此时第一波箔片3先起到承载作用。根据上述波箔型动压气体轴承特点，将第一波箔片3设计为较高的高度和较大的跨度的波纹形状，以适应较低转速时形成动压气膜。

随着转子转速提高，所需的刚度要求提高，针对此时的工况，对第二波箔片2的波形结构的高度较低、跨度较小的设计，以提高刚度。在转子高速旋转时，较低刚度的第一波箔片3提供的承载力不足，第一波箔片3靠近自由端区域的波形结构受压变形，压到较高刚度的第二波箔片2上，此时采用低高度、小跨度的第二波箔片2能提供较高的刚度，同时在主要承载区域，上下两层波箔片波纹形状重叠，进一步提高轴承刚度。

如图6所示，平滑箔片4的靠近固定端的一部分为相对轴承壳体1倾斜的倾斜部，倾斜部与轴承壳体1的之间的间距沿远离固定端的方向逐渐增大，以形成引入气体的进气部8。第一波箔片3的包括位于平滑箔片4的倾斜部的下方的高度渐变段7。

第二波箔片2的靠近进气部8的一端5与轴承壳体1固定连接，第二波箔片2的另一端为自由端。

本实施例的气体止推轴承实现了以下的技术效果：

1.气体止推轴承包括两层波箔片，有利于避免因波箔片变形过大而失效的问题。

2.第二波箔片2设在靠近平滑箔片4的自由端的位置，减少因单层波箔片承载不均，局部受力过大，导致波纹被压平而失效的风险，从而提高动压气体止推轴承的可靠性。

3.位于上层的第一波箔片3的刚度小于位于下层的第二波箔片2的刚度，使得轴承的刚度性能具有较宽的范围，在保证了轴承具有足够的刚度以适应更高转速要求的前提下，在低转速时也可以顺利形成动压气膜。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种压缩机，其特征在于，包括上述的气体止推轴承。

根据本实用新型的另一方面，还提供了一种空调系统，其特征在于，包括上述的气体止推轴承。

以上仅为本实用新型的示例性实施例，并不用以限制本实用新型，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 (10)

1.一种气体止推轴承，其特征在于，包括：

轴承壳体(1)；

平滑箔片(4)，沿所述气体止推轴承的周向的一端为与所述轴承壳体(1)连接的固定端；

第一波箔片(3)，设在所述平滑箔片(4)和所述轴承壳体(1)之间且沿所述周向延伸，且所述第一波箔片(3)的靠近所述平滑箔片(4)的固定端的一端与轴承壳体(1)连接，所述第一波箔片(3)的远离所述平滑箔片(4)的固定端的一端为自由端；以及

第二波箔片(2)，设在所述第一波箔片(3)和所述轴承壳体(1)之间，并位于所述第一波箔片(3)的自由端。

2.根据权利要求1所述的气体止推轴承，其特征在于，所述第二波箔片(2)的刚度不同于所述第一波箔片(3)的刚度。

3.根据权利要求1或2所述的气体止推轴承，其特征在于，所述第二波箔片(2)的刚度大于所述第一波箔片(3)的刚度。

4.根据权利要求2所述的气体止推轴承，其特征在于，

所述第一波箔片(3)的波长大于所述第二波箔片(2)的波长；和/或

所述第一波箔片(3)的高度大于所述第二波箔片(2)的高度；和/或

所述第二波箔片(2)的材料的刚度大于所述第一波箔片(3)的材料刚度。

5.根据权利要求1所述的气体止推轴承，其特征在于，所述平滑箔片(4)的沿所述周向的远离所述固定端的一端为自由端。

6.根据权利要求1所述的气体止推轴承，其特征在于，所述平滑箔片(4)的靠近所述固定端的一部分为相对所述轴承壳体(1)倾斜的倾斜部，所述倾斜部与所述轴承壳体(1)的之间的间距沿远离所述固定端的方向逐渐增大，以形成引入气体的进气部(8)。

7.根据权利要求1所述的气体止推轴承，其特征在于，

所述第一波箔片(3)包括沿所述周向并排布置的多个第一波形结构；和/或

所述第二波箔片(2)包括沿所述周向并排布置的多个第二波形结构。

8.根据权利要求1所述的气体止推轴承，其特征在于，包括动压气体止推轴承。

9.一种压缩机，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的气体止推轴承。

10.一种空调系统，其特征在于，包括权利要求1至8中任一项所述的气体止推轴承。

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