CN108980198A - 一种悬臂型止推箔片轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种悬臂型止推箔片轴承包括：轴承座、扇形弹性支撑元件、扇形悬臂箔片、销钉，轴承座包括支座、扇形瓦块；其中，支座呈圆筒形状，支座上端沿周向开设有定位卡槽，扇形瓦块、扇形弹性支撑元件、扇形悬臂箔片、定位卡槽、销钉一一对应；扇形瓦块组成的圆形结构、扇形弹性支撑元件组成的圆形结构、扇形悬臂箔片组成的圆形结构完全重合，且重合后的圆心处开设有用于穿设主轴的圆心孔；在支座上端按照由内到外的顺序，依次安装对应的扇形瓦块、扇形弹性支撑元件、扇形悬臂箔片，扇形弹性支撑元件与扇形瓦块上表面贴合，相邻扇形悬臂箔片搭接。本发明具有多重刚度、载荷力较高、缓和冲击振动的能力较强等特点，可广泛应用于轴承领域。
Description
技术领域
本发明涉及动压气体轴承技术领域，特别是涉及一种悬臂型止推箔片轴承。
背景技术
在实际应用中，承载的动压气体轴承运行时会出现轴的角度偏差，导致其承载力降低、磨损严重。箔片气体轴承是一种具有自作用柔性表面的动压气体轴承，其柔性表面一般采用金属箔片制成。箔片气体轴承因其柔性表面而具有一定的刚度和阻尼，可根据载荷情况自适应地改变轴承内的气膜厚度，从而使轴承可以在一定范围内适应轴的角度偏差，提高轴承的承载能力与缓和冲击振动的能力。近年来，精密机械以及航空工业的飞速发展对轴承***的要求也越来越高，为了提高旋转运动机械高速性、精密性，气体轴承的研究与生产得到了越来越多的关注，使箔片轴承在近年来实现了飞跃性的发展。气体轴承的工程产品已经实际应用在航空装置以及相关高速旋转机械产品上，比如，极低温用涡轮压缩机、氦透平膨胀机、航空器空调等，箔片轴承的优异使用性能得到了检验。但是，传统的悬臂型箔片轴承由于支撑结构单一，故不能很好的通过箔片变形应对运转过程中的冲击载荷和涡动，易造成主轴与箔片间的摩擦损坏。
由此可见，在现有技术中，箔片只能为悬臂型箔片轴承提供单一刚度，使得悬臂型箔片轴承的载荷力较低，且缓和冲击振动的能力也较低。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种具有多重刚度、载荷力较高、缓和冲击振动的能力较强的悬臂型止推箔片轴承。
为了达到上述目的，本发明提出的技术方案为：
一种悬臂型止推箔片轴承，包括：轴承座、三个以上的扇形弹性支撑元件、三个以上的扇形悬臂箔片、三个以上的销钉；其中，轴承座包括圆筒状的支座、三个以上的扇形瓦块；
支座上端沿周向均匀开设有三个以上与主轴垂直的定位卡槽，三个以上的扇形瓦块安装于支座上端；扇形瓦块的数目、扇形弹性支撑元件的数目、扇形悬臂箔片的数目、定位卡槽的数目与销钉的数目均相同，扇形瓦块、扇形弹性支撑元件、扇形悬臂箔片、定位卡槽、销钉一一对应；三个以上的扇形瓦块组成的圆形结构、三个以上的扇形弹性支撑元件组成的圆形结构、三个以上的扇形悬臂箔片组成的圆形结构完全重合，且重合后的圆心处开设有用于穿设主轴的圆心孔；在支座上端按照由内到外的顺序，依次安装对应的扇形瓦块、扇形弹性支撑元件、扇形悬臂箔片；对于三个以上的定位卡槽，相邻的定位卡槽之间均固定装设有一个与主轴垂直的扇形瓦块和一个与主轴垂直的对应的扇形弹性支撑元件，且扇形弹性支撑元件与对应的扇形瓦块上表面贴合；扇形悬臂箔片叠合在对应的扇形弹性支撑元件上，且扇形悬臂箔片的一扇形侧作为固定侧通过销钉叠合固定在对应的定位卡槽内，扇形悬臂箔片的另一扇形侧作为自由侧处于自由状态，每个扇形悬臂箔片的自由侧均沿周向自由搭接在相邻扇形悬臂箔片上；扇形弹性支撑元件与对应的扇形悬臂箔片线接触或面接触，相邻的扇形悬臂箔片之间分段线接触或面接触。
综上所述，本发明所述悬臂型止推箔片轴承中，圆筒状的支座上端内按照由外到内的顺序，依次安装对应的依次安装对应的扇形瓦块、扇形弹性支撑元件、扇形悬臂箔片，扇形弹性支撑元件与扇形瓦块贴合。在所述悬臂型止推箔片轴承承受载荷时，扇形弹性支撑元件或扇形悬臂箔片发生延展。当载荷较小时，在气膜压力的作用下仅扇形悬臂箔片延展，也仅有扇形悬臂箔片起支撑作用，这时所述悬臂型止推箔片轴承存在扇形悬臂箔片结构阻尼、相邻扇形悬臂箔片之间存在摩擦阻尼。随着载荷的增大，所述悬臂型止推箔片轴承存在扇形悬臂箔片的结构阻尼、相邻扇形悬臂箔片之间存在的摩擦阻尼也逐渐增大。随着载荷的进一步增大，在气膜压力的作用下扇形弹性支撑元件和扇形悬臂箔片延展，扇形弹性支撑元件和扇形悬臂箔片共同起支撑作用，这时所述悬臂型止推箔片轴承存在扇形弹性支撑元件结构阻尼、扇形悬臂箔片的结构阻尼、扇形弹性支撑元件与扇形悬臂箔片之间的摩擦阻尼、相邻扇形臂箔片之间存在摩擦阻尼；而且，随着载荷的增大，上述这些摩擦阻尼也逐渐增大。由此可见，随着载荷的增加，扇形弹性支撑元件与对应的扇形悬臂箔片线接触或面接触、相邻的扇形悬臂箔片之间分段线接触或面接触进一步加强，扇形弹性支撑元件与扇形悬臂箔片的耦合刚度也逐渐加强，本发明所述悬臂型止推箔片轴承具有明显的非线性分段多重刚性特性与非线性分段阻尼变化特征，使得本发明所述悬臂型止推箔片轴承承载力和运行稳定性有了很大的提高；同时，随着载荷的增加，扇形悬臂箔片与扇形弹性支撑元件的相互耦合，使得本发明所述悬臂型止推箔片轴承表现出分段变化的非线性刚度特性，进一步使得主轴角度偏差被恢复、不稳定涡动也被消除；这样，轴承间隙、压力分布等沿周向基本保持一致，从而使得本发明所述悬臂型止推箔片轴承具有更好的承载特性和应对冲击的能力。
附图说明
图1是本发明所述悬臂型止推箔片轴承的总体组成结构示意图。
图2(a)是本发明所述悬臂型止推箔片轴承在装配状态下弹性支撑元件与悬臂箔片、悬臂箔片间接触状态下的结构示意图。
图2(b)是本发明所述悬臂型止推箔片轴承受气膜压力发生整体弯曲变形、止推箔片中间区域与弹性支撑元件逐渐发生接触的结构示意图。
图2(c)是本发明所述悬臂型止推箔片与弹性支撑元件完全贴合状态下的结构示意图。
图3(a)是等高弹性支撑元件的结构示意图。
图3(b)是变高弹性支撑元件的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例对本发明作进一步地详细描述。
图1是本发明所述悬臂型止推箔片轴承的总体组成结构示意图。如图1所示，本发明所述悬臂型止推箔片轴承包括：轴承座1、三个以上的扇形弹性支撑元件2、三个以上的扇形悬臂箔片3、三个以上的销钉4；其中，轴承座1包括圆筒状的支座、三个以上的扇形瓦块；
支座上端沿周向均匀开设有三个以上与主轴垂直的定位卡槽，三个以上的扇形瓦块安装于支座上端；扇形瓦块的数目、扇形弹性支撑元件2的数目、扇形悬臂箔片3的数目、定位卡槽的数目与销钉的数目均相同，扇形瓦块、扇形弹性支撑元件2、扇形悬臂箔片3、定位卡槽、销钉一一对应；三个以上的扇形瓦块组成的圆形结构、三个以上的扇形弹性支撑元件2组成的圆形结构、三个以上的扇形悬臂箔片3组成的圆形结构完全重合，且在重合后的圆心处开设有用于穿设主轴的圆心孔；在支座上端按照由内到外的顺序，依次安装对应的扇形瓦块、扇形弹性支撑元件2、扇形悬臂箔片3；对于三个以上的定位卡槽，相邻的定位卡槽之间均固定装设有一个与主轴垂直的扇形瓦块和一个与主轴垂直的对应的扇形弹性支撑元件2，且扇形弹性支撑元件2与对应的扇形瓦块上表面贴合；扇形悬臂箔片3叠合在对应的扇形弹性支撑元件2上，且扇形悬臂箔片3的一扇形侧作为固定侧通过销钉4叠合固定在对应的定位卡槽内，扇形悬臂箔片3的另一扇形侧作为自由侧处于自由状态，每个扇形悬臂箔片3的自由侧均沿周向自由搭接在相邻扇形悬臂箔片3上；扇形弹性支撑元件2与对应的扇形悬臂箔片3线接触或面接触，相邻的扇形悬臂箔片3之间分段线接触或面接触。
本发明中，所述悬臂型止推箔片轴承的内径、外径分别为25毫米、50毫米。
总之，本发明所述悬臂型止推箔片轴承中，圆筒状的支座上端内按照由外到内的顺序，依次安装对应的依次安装对应的扇形瓦块、扇形弹性支撑元件、扇形悬臂箔片，扇形弹性支撑元件与扇形瓦块贴合。在所述悬臂型止推箔片轴承承受载荷时，扇形弹性支撑元件或扇形悬臂箔片发生延展。当载荷较小时，在气膜压力的作用下仅扇形悬臂箔片延展，也仅有扇形悬臂箔片起支撑作用，这时所述悬臂型止推箔片轴承存在扇形悬臂箔片结构阻尼、相邻扇形悬臂箔片之间存在摩擦阻尼。随着载荷的增大，所述悬臂型止推箔片轴承存在扇形悬臂箔片的结构阻尼、相邻扇形悬臂箔片之间存在的摩擦阻尼也逐渐增大。随着载荷的进一步增大，在气膜压力的作用下扇形弹性支撑元件和扇形悬臂箔片延展，扇形弹性支撑元件和扇形悬臂箔片共同起支撑作用，这时所述悬臂型止推箔片轴承存在扇形弹性支撑元件结构阻尼、扇形悬臂箔片的结构阻尼、扇形弹性支撑元件与扇形悬臂箔片之间的摩擦阻尼、相邻扇形臂箔片之间存在摩擦阻尼；而且，随着载荷的增大，上述这些摩擦阻尼也逐渐增大。由此可见，随着载荷的增加，扇形弹性支撑元件与对应的扇形悬臂箔片线接触或面接触、相邻的扇形悬臂箔片之间分段线接触或面接触进一步加强，扇形弹性支撑元件与扇形悬臂箔片的耦合刚度也逐渐加强，本发明所述悬臂型止推箔片轴承具有明显的非线性分段多重刚性特性与非线性分段阻尼变化特征，使得本发明所述悬臂型止推箔片轴承承载力和运行稳定性有了很大的提高；同时，随着载荷的增加，扇形悬臂箔片与扇形弹性支撑元件的相互耦合，使得本发明所述悬臂型止推箔片轴承表现出分段变化的非线性刚度特性，进一步使得主轴角度偏差被恢复且不稳定涡动也被消除；这样，轴承间隙、压力分布等沿周向基本保持一致，从而使得本发明所述悬臂型止推箔片轴承具有更好的承载特性和应对冲击的能力。
图2(a)是本发明所述悬臂型止推箔片轴承在装配状态下弹性支撑元件与悬臂箔片、悬臂箔片间接触状态下的结构示意图。图2(b)是本发明所述悬臂型止推箔片轴承受气膜压力发生整体弯曲变形、止推箔片中间区域与弹性支撑元件逐渐发生接触的结构示意图。图2(c)是本发明所述悬臂型止推箔片与弹性支撑元件完全贴合状态下的结构示意图。如图2(a)、图2(b)、图2(c)所示，本发明所述扇形弹性支撑元件2与对应的扇形悬臂箔片3线接触或面接触，相邻的扇形悬臂箔片3之间分段线接触或面接触，具体为：
当所述悬臂型止推箔片轴承承受空载时，扇形弹性支撑元件2与对应的扇形悬臂箔片3在固定侧处线接触、扇形弹性支撑元件2与对应的扇形悬臂箔片3在除固定侧处外的其它部分不接触，相邻的扇形悬臂箔片3之间在自由搭接处线接触。
实际应用中，由于所述悬臂型止推箔片轴承不承受载荷或装配时，扇形弹性支撑元件2与扇形悬臂箔片3均不承受压力，扇形弹性支撑元件2与扇形悬臂箔片3没有发生延展，呈自由状态，且相邻扇形悬臂箔片3只在搭接处发生线接触。
当所述悬臂型止推箔片轴承载荷处于第一载荷范围时，扇形悬臂箔片3与对应的扇形弹性支撑元件2在固定侧处、在扇形弹性支撑元件2中线附近处均线接触，扇形弹性支撑元件2与对应的扇形悬臂箔片3在其它部分不接触，相邻的扇形悬臂箔片3之间在其延展搭接处线接触。
实际应用中，由于所述悬臂型止推箔片轴承载荷较小，仅扇形悬臂箔片3起支撑作用，楔形气膜的压力使得扇形悬臂箔片3发生延展。除固定侧外，扇形悬臂箔片3与对应的扇形弹性支撑元件2在扇形弹性支撑元件2中线附近发生线接触，且相邻扇形悬臂箔片3只在延展处发生线接触。
当所述悬臂型止推箔片轴承载荷处于第二载荷范围时，扇形悬臂箔片3与对应的扇形弹性支撑元件2从固定端开始部分面接触，相邻的扇形悬臂箔片3之间在其延展搭接处部分面接触。
实际应用中，由于所述悬臂型止推箔片轴承载荷较大，楔形气膜的压力使得扇形弹性支撑元件2、扇形悬臂箔片3共同起支撑作用，但此时扇形弹性支撑元件2的支撑作用较小，仍以扇形悬臂箔片3为主要支撑，扇形弹性支撑元件2发生一定程度的延展，扇形悬臂箔片3延展程度进一步加强，扇形弹性支撑元件2与扇形悬臂箔片3之间发生一定程度的面接触，相邻扇形悬臂箔片3在延展处也发生一定程度的面接触。而且，在第二载荷范围内，所述悬臂型止推箔片轴承载荷越大，扇形弹性支撑元件2与扇形悬臂箔片3之间的面接触程度、相邻扇形悬臂箔片3之间的面接触越大。
当所述悬臂型止推箔片轴承载荷处于第三载荷范围时，扇形悬臂箔片3与对应的扇形弹性支撑元件2完全贴合，相邻的扇形悬臂箔片3之间在延展搭接部分完全贴合。
实际应用中，由于所述悬臂型止推箔片轴承载荷进一步增大，楔形气膜的压力使得扇形弹性支撑元件2、扇形悬臂箔片3共同起支撑作用，但此时扇形弹性支撑元件2的支撑作用增强，扇形悬臂箔片3的支撑作用也有一定程度的加强，扇形弹性支撑元件2与扇形悬臂箔片3发生贴合、延展，相邻扇形悬臂箔片3在延展处的面接触程度也进一步加大。在第三载荷范围内，所述悬臂型止推箔片轴承载荷越大，扇形弹性支撑元件2与扇形悬臂箔片3之间贴合越紧、延展性越强、相邻扇形悬臂箔片3之间的面接触越大，直至扇形弹性支撑元件2与扇形悬臂箔片3之间的共同支撑作用、相邻扇形悬臂箔片3之间的共同支撑作用得到完全释放。
本发明中，第一载荷范围、第二载荷范围、第三载荷范围的区间最大值与最小值依次逐渐增大。在不同的工况条件下，第一载荷范围、第二载荷范围、第三载荷范围会有较大的变化，需要根据实际情况具体确定，举例说明如下：
当所述悬臂型止推箔片轴承载的参数配置为：所述悬臂型止推箔片轴承的内径、外径分别为12毫米、34毫米；扇形悬臂箔片的数目为4片，扇形悬臂箔片的张角为120°；斜坡占空比为20％，斜坡高度为0.2毫米；扇形悬臂箔片材质为镍基合金，扇形悬臂箔片的厚度均为0.1毫米；作为弹性支撑元件的两层鼓泡箔片的材质为铍青铜，两层鼓泡箔片的厚度均为0.07毫米，两层鼓泡箔片的鼓泡高度为0.2毫米；两层鼓泡箔片的鼓泡周向均匀分布、轴向插排，且每片鼓泡箔片采用两圈鼓泡：内圈为3个鼓泡，外圈为6个鼓泡。在该工况条件下，第一载荷范围为0N＜T≤8N、第二载荷范围为8N＜T≤30N、第三载荷范围为T＞30N；其中，T为所述悬臂型径向箔片轴承的载荷。
当所述悬臂型止推箔片轴承载的参数配置为：所述悬臂型止推箔片轴承的内径、外径分别为12毫米、34毫米；扇形悬臂箔片的数目为6片，扇形悬臂箔片的张角为80°；斜坡占空比为20％，斜坡高度为0.2毫米；扇形悬臂箔片的材质为镍基合金，扇形悬臂箔片的厚度均为0.1毫米；作为弹性支撑元件的两层鼓泡箔片的材质为铍青铜，两层鼓泡箔片的厚度均为0.07毫米，两层鼓泡箔片的鼓泡高度为0.2毫米；两层鼓泡箔片的鼓泡周向均匀分布、轴向插排，且每片鼓泡箔片采用两圈鼓泡：内圈为2个鼓泡，外圈为4个鼓泡。在该工况条件下，第一载荷范围为0N＜T≤15N、第二载荷范围为15N＜T≤40N、第三载荷范围为T＞40N。
当所述悬臂型止推箔片轴承载的参数配置为：所述悬臂型止推箔片轴承的内径、外径分别为12毫米、34毫米；扇形悬臂箔片的数目为4片，扇形悬臂箔片的张角为120°；斜坡占空比为20％，斜坡高度为0.2毫米；扇形悬臂箔片的材质为镍基合金，扇形悬臂箔片的厚度均为0.12毫米；作为弹性支撑元件的两层鼓泡箔片的材质为铍青铜，两层鼓泡箔片的厚度均为0.07毫米，两层鼓泡箔片的鼓泡高度为0.2毫米；两层鼓泡箔片的鼓泡周向均匀分布、轴向插排，且每片鼓泡箔片采用两圈鼓泡：内圈为3个鼓泡，外圈为6个鼓泡。在该工况条件下，第一载荷范围为0N＜T≤10N、第二载荷范围为10N＜T≤35N、第三载荷范围为T＞35N。
其中，N表示力的单位牛顿。
本发明中，扇形弹性支撑元件2为多层鼓泡箔片或波箔，且多层鼓泡箔片的厚度为0.1毫米，多层鼓泡箔片的鼓泡高度大于或等于1.2毫米。图3(a)是等高弹性支撑元件的结构示意图。图3(b)是变高弹性支撑元件的结构示意图。如图3(a)、图3(b)所示，从扇形弹性支撑元件2的固定侧到自由侧，扇形弹性支撑元件2的高度相等；或者，从扇形弹性支撑元件2的固定侧到自由侧，扇形弹性支撑元件2的高度为由低到高再到低。
实际应用中，本发明中所述悬臂型止推箔片轴承还可通过改变扇形弹性支撑元件2的结构特性，优化轴承内楔形间隙，以提高轴承的承载力、保证轴承在大冲击载荷下具有更好的稳定性和抗冲击性、缓解传统悬臂型止推箔片轴承在重载和冲击载荷下的箔片磨损问题。当采用波箔作为扇形弹性支撑元件时，可改变的结构参数包括波箔厚度、波拱半径、单位长度上的波拱数量、波拱角度等；当采用多层鼓泡箔片为扇形弹性支撑元件时，可改变的结构参数包括鼓泡箔片厚度、鼓泡箔片层数、单位面积上鼓泡数量、鼓泡插排或顺排的布置方式、鼓泡的形状、鼓泡的高度等。
实际使用时可通过扇形弹性支撑元件2的高度分布使扇形悬臂箔片3与扇形弹性支撑元件2获得不同的接触状态。扇形弹性支撑元件等高度与高度逐渐升高再降低相比，在相同的载荷增长过程中等高度的扇形弹性支撑元件具有更大的非线性刚度特征。实际应用中，可根据需要对扇形弹性支撑元件的高度分布进行选择。如通过增大扇形弹性支撑元件2的高度，可以使轴承在相同的载荷变化过程中更快的出现扇形悬臂箔片3与扇形弹性支撑元件2相接触的情况，并在更小的载荷下即可达到扇形悬臂箔片3与扇形弹性支撑元件2的接触区域最大化。
实际应用中，不同卡槽对应的扇形弹性支撑元件可采用不同结构参数，控制大载荷下所述悬臂型止推箔片轴承的刚度，进一步优化轴承内楔形间隙而使承载区域增大，进一步提高轴承的承载力。
本发明中，扇形悬臂箔片3的材质为不锈钢、铍青铜或镍基合金，扇形悬臂箔片3的厚度为0.1毫米。
本发明中，扇形瓦块的张角α、扇形弹性支撑元件2的张角β为扇形悬臂箔片3的张角γ为其中，M表示扇形瓦块的数目、扇形弹性支撑元件2的数目或者扇形悬臂箔片3的数目，且M为自然数。这里，扇形悬臂箔片3的张角γ满足的条件，是为了保证相邻扇形悬臂箔片3搭接。
本发明中，轴承座的材质为不锈钢、铍青铜或镍基合金。
实施例
上述类型的悬臂型止推箔片轴承中，支座为圆筒状，支座上端面周向均布有6片扇形瓦块、6片扇形弹性支撑元件、6片扇形悬臂箔片，扇形悬臂箔片厚度为0.1毫米，扇形悬臂箔片张角为90°，扇形悬臂箔片材料为镍基合金；扇形弹性支撑元件为鼓泡箔片，鼓泡箔片厚度为0.1毫米，鼓泡高度为1.2毫米。通过实验发现，采用双层鼓泡箔片作为弹性支撑元件，轴直径为25毫米的所述悬臂型径向箔片轴承在转速80千转/分钟、载荷30N的情况下，其主频振幅仅为相同参数下传统悬臂型止推箔片轴承的二分之一左右。这说明本发明所述悬臂型止推箔片轴承具有更好的耗散涡动能量、保持主轴稳定运行的能力。同时，在80千转/分钟转速下，本发明所述悬臂型止推箔片轴承测得的极限承载力比相同参数下传统悬臂型止推箔片轴承提高约40％。
综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种悬臂型止推箔片轴承，其特征在于，所述悬臂型止推箔片轴承包括：轴承座、三个以上的扇形弹性支撑元件、三个以上的扇形悬臂箔片、三个以上的销钉；其中，轴承座包括圆筒状的支座、三个以上的扇形瓦块；
支座上端沿周向均匀开设有三个以上与主轴垂直的定位卡槽，三个以上的扇形瓦块安装于支座上端；扇形瓦块的数目、扇形弹性支撑元件的数目、扇形悬臂箔片的数目、定位卡槽的数目与销钉的数目均相同，扇形瓦块、扇形弹性支撑元件、扇形悬臂箔片、定位卡槽、销钉一一对应；三个以上的扇形瓦块组成的圆形结构、三个以上的扇形弹性支撑元件组成的圆形结构、三个以上的扇形悬臂箔片组成的圆形结构完全重合，且重合后的圆心处开设有用于穿设主轴的圆心孔；在支座上端按照由内到外的顺序，依次安装对应的扇形瓦块、扇形弹性支撑元件、扇形悬臂箔片；对于三个以上的定位卡槽，相邻的定位卡槽之间均固定装设有一个与主轴垂直的扇形瓦块和一个与主轴垂直的对应的扇形弹性支撑元件，且扇形弹性支撑元件与对应的扇形瓦块上表面贴合；扇形悬臂箔片叠合在对应的扇形弹性支撑元件上，且扇形悬臂箔片的一扇形侧作为固定侧通过销钉叠合固定在对应的定位卡槽内，扇形悬臂箔片的另一扇形侧作为自由侧处于自由状态，每个扇形悬臂箔片的自由侧均沿周向自由搭接在相邻扇形悬臂箔片上；扇形弹性支撑元件与对应的扇形悬臂箔片线接触或面接触，相邻的扇形悬臂箔片之间分段线接触或面接触。
2.根据权利要求1所述的悬臂型止推箔片轴承，其特征在于，所述扇形弹性支撑元件与对应的扇形悬臂箔片线接触或面接触，相邻的扇形悬臂箔片之间分段线接触或面接触，具体为：
当所述悬臂型止推箔片轴承承受空载时，扇形弹性支撑元件与对应的扇形悬臂箔片在固定侧处线接触、扇形弹性支撑元件与对应的扇形悬臂箔片在除固定侧处外的其它部分不接触，相邻的扇形悬臂箔片之间在自由搭接处线接触；
当所述悬臂型止推箔片轴承载荷处于第一载荷范围时，扇形悬臂箔片与对应的扇形弹性支撑元件在固定侧处、在扇形弹性支撑元件中线附近处均线接触，扇形弹性支撑元件与对应的扇形悬臂箔片在其它部分不接触，相邻的扇形悬臂箔片之间在其延展搭接处线接触；
当所述悬臂型止推箔片轴承载荷处于第二载荷范围时，扇形悬臂箔片与对应的扇形弹性支撑元件从固定端开始部分面接触，相邻的扇形悬臂箔片之间在其延展搭接处部分面接触；
当所述悬臂型止推箔片轴承载荷处于第三载荷范围时，扇形悬臂箔片与对应的扇形弹性支撑元件完全贴合，相邻的扇形悬臂箔片之间在延展搭接部分完全贴合。
3.根据权利要求1或2所述的悬臂型止推箔片轴承，其特征在于，所述扇形弹性支撑元件为多层鼓泡箔片或波箔，且多层鼓泡箔片的厚度为0.1毫米，多层鼓泡箔片的鼓泡高度大于或等于0.2毫米。
4.根据权利要求3所述的悬臂型止推箔片轴承，其特征在于，从所述扇形弹性支撑元件的固定侧到自由侧，所述扇形弹性支撑元件的高度相等。
5.根据权利要求3所述的悬臂型止推箔片轴承，其特征在于，从所述扇形弹性支撑元件的固定侧到自由侧，所述扇形弹性支撑元件的高度为由低到高再到低。
6.根据权利要求1-5中的任一所述的悬臂型止推箔片轴承，其特征在于，所述扇形悬臂箔片的材质为不锈钢、铍青铜或镍基合金，所述扇形悬臂箔片的厚度为0.1毫米。
7.根据权利要求6中的任一所述的悬臂型止推箔片轴承，其特征在于，所述扇形瓦块的张角α、所述扇形弹性支撑元件的张角β为所述扇形悬臂箔片的张角γ为其中，M表示扇形瓦块的数目、扇形弹性支撑元件的数目或者扇形悬臂箔片的数目，且M为自然数。
8.根据权利要求1-7的任一所述的悬臂型止推箔片轴承，其特征在于，所述轴承座的材质为不锈钢、铍青铜或镍基合金。
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110067808A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-30 | 大连理工大学 | 一种圆柱销式的空气动压箔片轴承箔片固定结构 |
| CN113090645A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-07-09 | 北京前沿动力科技股份有限公司 | 一种箔片气体推力轴承 |
Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4348066A (en) * | 1979-06-11 | 1982-09-07 | The Garrett Corporation | Foil bearing mounting |
| US4462700A (en) * | 1981-11-23 | 1984-07-31 | United Technologies Corporation | Hydrodynamic fluid film thrust bearing |
| US20020097927A1 (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | Lee Yong Bok | Hybrid air foil journal bearing and manufacturing method thereof |
| JP2004108485A (ja) * | 2002-09-18 | 2004-04-08 | Koyo Seiko Co Ltd | スラスト動圧軸受 |
| CN1563732A (zh) * | 2004-03-18 | 2005-01-12 | 西安交通大学 | 高速透平机械弹性支承平箔型止推气体轴承 |
| JP2006057828A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-03-02 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | トップフォイル係止機構 |
| CN101839281A (zh) * | 2010-05-27 | 2010-09-22 | 西安交通大学 | 一种具有分段组合复合支承的箔片动压径向气体轴承 |
| JP2012092969A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-05-17 | Ntn Corp | フォイル軸受 |
| CN102753849A (zh) * | 2009-10-07 | 2012-10-24 | 扭力士有限公司 | 箔片空气止推轴承 |
| CN103267062A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-08-28 | 西安交通大学 | 一种多层鼓泡箔片动压气体止推轴承 |
| US20140321779A1 (en) * | 2013-04-30 | 2014-10-30 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Split combo bearing |
| CN104913064A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-16 | 浙江工业大学 | 一种悬臂型箔片端面气膜密封结构 |
| CN108350933A (zh) * | 2015-10-28 | 2018-07-31 | Ntn株式会社 | 推力箔片轴承 |
| CN209212776U (zh) * | 2018-08-12 | 2019-08-06 | 西安交通大学 | 一种悬臂型止推箔片轴承 |
-
2018
- 2018-08-12 CN CN201810939635.6A patent/CN108980198A/zh active Pending
Patent Citations (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4348066A (en) * | 1979-06-11 | 1982-09-07 | The Garrett Corporation | Foil bearing mounting |
| US4462700A (en) * | 1981-11-23 | 1984-07-31 | United Technologies Corporation | Hydrodynamic fluid film thrust bearing |
| US20020097927A1 (en) * | 2001-01-19 | 2002-07-25 | Lee Yong Bok | Hybrid air foil journal bearing and manufacturing method thereof |
| JP2004108485A (ja) * | 2002-09-18 | 2004-04-08 | Koyo Seiko Co Ltd | スラスト動圧軸受 |
| CN1563732A (zh) * | 2004-03-18 | 2005-01-12 | 西安交通大学 | 高速透平机械弹性支承平箔型止推气体轴承 |
| JP2006057828A (ja) * | 2004-12-02 | 2006-03-02 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | トップフォイル係止機構 |
| CN102753849A (zh) * | 2009-10-07 | 2012-10-24 | 扭力士有限公司 | 箔片空气止推轴承 |
| CN101839281A (zh) * | 2010-05-27 | 2010-09-22 | 西安交通大学 | 一种具有分段组合复合支承的箔片动压径向气体轴承 |
| JP2012092969A (ja) * | 2010-09-27 | 2012-05-17 | Ntn Corp | フォイル軸受 |
| US20140321779A1 (en) * | 2013-04-30 | 2014-10-30 | Korea Institute Of Machinery & Materials | Split combo bearing |
| CN103267062A (zh) * | 2013-05-16 | 2013-08-28 | 西安交通大学 | 一种多层鼓泡箔片动压气体止推轴承 |
| CN104913064A (zh) * | 2015-05-29 | 2015-09-16 | 浙江工业大学 | 一种悬臂型箔片端面气膜密封结构 |
| CN108350933A (zh) * | 2015-10-28 | 2018-07-31 | Ntn株式会社 | 推力箔片轴承 |
| CN209212776U (zh) * | 2018-08-12 | 2019-08-06 | 西安交通大学 | 一种悬臂型止推箔片轴承 |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110067808A (zh) * | 2019-05-13 | 2019-07-30 | 大连理工大学 | 一种圆柱销式的空气动压箔片轴承箔片固定结构 |
| CN113090645A (zh) * | 2021-04-21 | 2021-07-09 | 北京前沿动力科技股份有限公司 | 一种箔片气体推力轴承 |
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