CN208702898U - 一种动压径向气体轴承 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种动压径向气体轴承，其包括轴承座和设于轴承座内周侧的至少一组箔片组件；每组箔片组件包括沿轴承座的径向由外至内依次叠置的第一波箔片、第一平箔片、第二波箔片和第二平箔片，第一波箔片的一端、第一平箔片的一端、第二波箔片的一端和第二平箔片的一端均相对于轴承座固定，第一波箔片的另一端、第一平箔片的另一端、第二波箔片的另一端和第二平箔片的另一端均为自由端。本实用新型的动压径向气体轴承具有均匀的结构刚度和良好的阻尼特性，能适应较大范围的载荷变化。

Description

一种动压径向气体轴承

技术领域

本实用新型涉及动压气体轴承技术领域，尤其是一种动压径向气体轴承。

背景技术

液体润滑轴承在工业设备中起着举足轻重的作用，然而受到洁净度、工作寿命、高温高速等方面的影响，液体润滑轴承的应用受到限制，采用气体润滑技术的气体轴承得到迅速发展。

气体轴承利用气体粘性来提高其间隙内的气体压力，而使转子浮起，按其工作原理可分为静压气体轴承和动压气体轴承两种。静压气体轴承利用外部气源提供高压气体，需要额外的供气***，增加了整体***的复杂性，同时供气***压缩产生高压气体，使***的经济性降低，限制了静压气体轴承的应用范围。动压气体轴承是利用转轴运动时，轴承楔形间隙里粘性气体产生的气膜压力来支承载荷，其最大的特点是不需要额外的供气***，结构简单，拓展了气体轴承的应用领域，尤其是涡轮增压机、航空燃气透平、空间透平膨胀机等航空航天领域。

根据轴承表面是否变形，动压气体轴承可分为刚性表面气体轴承和柔性表面气体轴承。刚性轴承对装配精度和加工精度要求较高，安装对中难度大，轴承运行稳定性低，易发生失稳现象。柔性表面气体轴承，即箔片气体轴承，一般采用金属箔片作为轴承的支承面，其柔性表面有利于气膜间隙的形成。当转轴载荷发生变化时，柔性表面气体轴承会发生适应性形变以调节气膜间隙，建立起与载荷相匹配的气膜厚度，使轴承具有较好的高速稳定性。同时，柔性表面气体轴承的这一特性，使得转轴和轴承壳体存在一定的热变形、机械变形和不对中，降低了轴承和转轴的加工精度和装配精度，因此，柔性表面气体轴承在高速旋转机械中得到广泛应用。

然而由于结构的限制，现有柔性表面气体轴承的结构刚度不均匀、荷载适应范围小，结构复杂、精度要求高，轴承的性能与安装的情况有很大的关系，而且现有柔性表面气体轴承制造困难，从设计准则到结构尺寸的确定需开展大量的工作。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种动压径向气体轴承，以解决现有柔性表面气体轴承存在的结构刚度不均匀、载荷适应范围小的问题。

为达到上述目的，本实用新型提出一种动压径向气体轴承，其包括轴承座和设于所述轴承座内周侧的至少一组箔片组件；每组所述箔片组件包括沿所述轴承座的径向由外至内依次叠置的第一波箔片、第一平箔片、第二波箔片和第二平箔片，所述第一波箔片的一端、所述第一平箔片的一端、所述第二波箔片的一端和所述第二平箔片的一端均相对于所述轴承座固定，所述第一波箔片的另一端、所述第一平箔片的另一端、所述第二波箔片的另一端和所述第二平箔片的另一端均为自由端。

如上所述的动压径向气体轴承，其中，所述动压径向气体轴承包括多组所述箔片组件，多组所述箔片组件沿所述轴承座的圆周方向间隔排列。

如上所述的动压径向气体轴承，其中，所述动压径向气体轴承包括一组所述箔片组件。

如上所述的动压径向气体轴承，其中，所述第一平箔片和所述第二平箔片均沿所述轴承座的内壁面延伸；所述第一波箔片具有交替连接的多个第一突起段和多个第一过渡段，各所述第一过渡段与所述轴承座的内壁面贴合，各所述第一突起段突出于所述第一过渡段并与所述第一平箔片接触；所述第二波箔片具有交替连接的多个第二突起段和多个第二过渡段，各所述第二过渡段与所述第二平箔片贴合，各所述第二突起段突出于所述第二过渡段并与所述第一平箔片接触。

如上所述的动压径向气体轴承，其中，所述第一突起段呈弧形，所述第一突起段自与其连接的所述第一过渡段朝所述第一平箔片突出，所述第一突起段的顶端与所述第一平箔片接触；所述第二突起段呈弧形，所述第二突起段自与其连接的所述第二过渡段朝所述第一平箔片突出，所述第二突起段的顶端与所述第一平箔片接触。

如上所述的动压径向气体轴承，其中，所述第一突起段和所述第二突起段均呈半圆弧形。

如上所述的动压径向气体轴承，其中，每组所述箔片组件的第二波箔片的第二过渡段与第二平箔片固定连接。

如上所述的动压径向气体轴承，其中，每组所述箔片组件的第一突起段的数量与第二突起段的数量相等，每组所述箔片组件的各第一突起段与各第二突起段在所述轴承座的径向方向上一一对应；每组所述箔片组件的第一过渡段的数量与第二过渡段的数量相等，每组所述箔片组件的各第一过渡段与各第二过渡段在所述轴承座的径向方向上一一对应。

如上所述的动压径向气体轴承，其中，所述第二平箔片的一端、所述第二波箔片的一端、所述第一平箔片的一端和所述第一波箔片的一端均弯折并依次连接，所述轴承座的内壁面上开设有凹槽，所述第一波箔片的一端嵌入所述凹槽内，并与所述凹槽的内壁固定连接。

如上所述的动压径向气体轴承，其中，所述箔片组件内侧具有供转轴穿过的安装空间，所述箔片组件的第二平箔片与所述转轴之间具有间隙。

本实用新型的动压径向气体轴承的特点和优点是：

1、本实用新型的动压径向气体轴承设有两层波箔片，两层波箔片之间由平箔片隔开，工作时，最内侧的第二平箔片的变形和滑移可使载荷转移到第二波箔片，第二波箔片再将载荷转移到第一平箔片，第一平箔片能将所受到的力均匀传递到第一波箔片上，第一波箔片再将载荷转移到轴承座上，通过设置多层箔片，能产生较大范围的变形和滑移，转轴与轴承最内侧平箔(第二平箔片)之间形成压力和气膜厚度分布，从而获得均匀的结构刚度和良好的阻尼特性，能适应较大范围的载荷变化；

2、本实用新型的动压径向气体轴承，采用多组箔片组件形成多段式结构，相邻两组箔片组件之间的空隙可以接受一定程度的弹性形变量，因此可以进一步增大承载力，能适应更大范围的载荷变化，并且多段式的结构设置还便于维修更换，在部分箔片损坏后，只需更换受损部分即可，不需要整体更换，节约成本，延长设备的整体寿命；

3、本实用新型的动压径向气体轴承，采用多层箔片叠置的结构设置，结构简单，精度要求低，容易制作，便于安装，成本低。

附图说明

以下附图仅旨在于对本实用新型做示意性说明和解释，并不限定本实用新型的范围。其中：

图1是本实用新型的动压径向气体轴承的一个实施例的示意图；

图2是本实用新型中箔片组件的一个实施例的示意图。

主要元件标号说明：

1轴承座

2箔片组件

21第一波箔片 211第一突起段 212第一过渡段

22第一平箔片

23第二波箔片 231第二突起段 232第二过渡段

24第二平箔片

3空隙

100转轴

200间隙

具体实施方式

为了对本实用新型的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本实用新型的具体实施方式。

如图1所示，本实用新型提出一种动压径向气体轴承，其包括圆筒状的轴承座1(或称为轴承套)和设于轴承座1内周侧的至少一组箔片组件2，每组箔片组件2包括沿轴承座1的径向由外至内依次叠置的第一波箔片21、第一平箔片22、第二波箔片23和第二平箔片24，第一波箔片21的一端、第一平箔片22的一端、第二波箔片23的一端和第二平箔片24的一端相对于轴承座1固定，均为固定端，第一波箔片21的另一端、第一平箔片22的另一端、第二波箔片23的另一端和第二平箔片24的另一端均能相对于轴承座1滑移，均为自由端。

其中，箔片组件2内侧形成供转轴100穿过的安装空间，箔片组件2的第二平箔片24与转轴100之间具有间隙200，工作时，该间隙200内形成气膜，通过气膜压力来支撑转轴100。

本实用新型的动压径向气体轴承设有第一波箔片21和第二波箔片23两层波箔片，两层波箔片之间由第一平箔片22隔开，工作时，转轴100与最内侧的第二平箔片24之间的间隙200内形成气膜，并对第二平箔片24施加压力，第二平箔片24的变形和滑移可使载荷转移到第二波箔片23，第二波箔片23再将载荷转移到第一平箔片22，第一平箔片22能将所受到的力均匀传递到第一波箔片21上，第一波箔片21再将载荷转移到轴承座1上。本实用新型通过设置多层箔片，能产生较大范围的变形和滑移，在转轴100与轴承最内侧平箔(第二平箔片24)之间形成压力和气膜厚度分布，从而获得均匀的结构刚度，能适应较大范围的载荷变化。

如图1所示，在一个优选的实施例中，动压径向气体轴承包括多组箔片组件2，也就是两组以上箔片组件2，多组箔片组件2沿轴承座1的圆周方向间隔排列，即相邻两组箔片组件2之间具有空隙3。

本实施例中，多组箔片组件2形成多段式结构，相邻两组箔片组件2之间的空隙3可以接受一定程度的弹性形变量，因此可以进一步增大承载力，并且多段式的结构设置还便于维修更换，在部分箔片损坏后，只需更换受损部分即可，不需要整体更换，节约成本，延长设备的整体寿命。

但本实用新型并不以此为限，动压径向气体轴承还可以仅包括一组箔片组件2，该组箔片组件2的长度较长，其长度接近于轴承座1内壁面的周长，该组箔片组件2的两端相邻，且两端之间具有空隙。

如图1、图2所示，在一个具体实施例中，第一平箔片22和第二平箔片24均沿轴承座1的内壁面延伸，亦即沿轴承座1的周向延伸，第一平箔片22和第二平箔片24的表面平滑；

第一波箔片21具有交替连接的多个第一突起段211和多个第一过渡段212，各第一过渡段212与轴承座1的内壁面贴合，各第一突起段211突出于第一过渡段212并与第一平箔片22接触；

第二波箔片23具有交替连接的多个第二突起段231和多个第二过渡段232，各第二过渡段232与第二平箔片24贴合，各第二突起段231突出于第二过渡段232并与第一平箔片22接触。

本实施例中，第一波箔片21的第一突起段211与第二波箔片23的第二突起段231的突出方向相反，即第一波箔片21与第二波箔片23的设置方向相反，第一波箔片21也可称为正向波箔片，第二波箔片23也可称为反向波箔片，采用正、反波箔片的复合式结构，能进一步提高箔片承载力，充分利用反向波箔片弹性波箔的变形和滑移来调节轴承的刚度和阻尼，改善了轴承的刚度特性，可适应的载荷范围较大；第一平箔片22能将载荷均匀传递到第一波箔片21上，充分发挥了平箔片的优点，使得轴承表面受力分布均匀。

如图2所示，进一步，第一突起段211呈弧形，具有较好的弹性，第一突起段211自与其连接的第一过渡段212朝第一平箔片22突出，第一突起段211的顶端与第一平箔片22接触；

第二突起段231呈弧形，具有较好的弹性，第二突起段231自与其连接的第二过渡段232朝第一平箔片22突出，第二突起段231的顶端与第一平箔片22接触。

再如图2所示，更进一步，第一突起段211和第二突起段231均呈半圆弧形，弹性较大，形变范围更大，进一步扩大可适应的载荷范围，进一步提高波箔片的承载力。

进一步，每组箔片组件2的第二波箔片23的第二过渡段232与第二平箔片24固定连接，例如各第二过渡段232与第二平箔片24焊接。

如图2所示，进一步，每组箔片组件2的第一突起段211和第一过渡段212沿轴承座1的周向交替排列，每组箔片组件2的第二突起段231和第二过渡段232沿轴承座1的周向交替排列；

每组箔片组件2的第一突起段211的数量与第二突起段231的数量相等，每组箔片组件2的各第一突起段211与各第二突起段231在轴承座1的径向方向上一一对应(正对)；

每组箔片组件2的第一过渡段212的数量与第二过渡段232的数量相等，每组箔片组件2的各第一过渡段212与各第二过渡段232在轴承座1的径向方向上一一对应(正对)。

在如图1所示的实施例中，第二平箔片24的一端、第二波箔片23的一端、第一平箔片22的一端和第一波箔片21的一端均朝轴承座1的离心侧弯折，并依次连接形成连接部，轴承座1的内壁面上开设有凹槽，第一波箔片21的一端嵌入凹槽内，并与凹槽的内壁固定连接，具体是，第一波箔片21的一端与凹槽相匹配，并焊接在凹槽的内壁上。

进一步，第一波箔片21、第一平箔片22和第二波箔片23通过销钉连接成一个整体，具体是，销钉嵌入到轴承座1内。

本实用新型的动压径向气体轴承与现有技术相比，具有均匀刚度、良好阻尼特性以及更大荷载适应范围。

以上所述仅为本实用新型示意性的具体实施方式，并非用以限定本实用新型的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本实用新型的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本实用新型保护的范围。而且需要说明的是，本实用新型的各组成部分并不仅限于上述整体应用，本实用新型的说明书中描述的各技术特征可以根据实际需要选择一项单独采用或选择多项组合起来使用，因此，本实用新型理所当然地涵盖了与本案发明点有关的其它组合及具体应用。

Claims (10)

1.一种动压径向气体轴承，其特征在于，所述动压径向气体轴承包括轴承座和设于所述轴承座内周侧的至少一组箔片组件；

每组所述箔片组件包括沿所述轴承座的径向由外至内依次叠置的第一波箔片、第一平箔片、第二波箔片和第二平箔片，所述第一波箔片的一端、所述第一平箔片的一端、所述第二波箔片的一端和所述第二平箔片的一端均相对于所述轴承座固定，所述第一波箔片的另一端、所述第一平箔片的另一端、所述第二波箔片的另一端和所述第二平箔片的另一端均为自由端。

2.如权利要求1所述的动压径向气体轴承，其特征在于，所述动压径向气体轴承包括多组所述箔片组件，多组所述箔片组件沿所述轴承座的圆周方向间隔排列。

3.如权利要求1所述的动压径向气体轴承，其特征在于，所述动压径向气体轴承包括一组所述箔片组件。

4.如权利要求1至3任一项所述的动压径向气体轴承，其特征在于，所述第一平箔片和所述第二平箔片均沿所述轴承座的内壁面延伸；

所述第一波箔片具有交替连接的多个第一突起段和多个第一过渡段，各所述第一过渡段与所述轴承座的内壁面贴合，各所述第一突起段突出于所述第一过渡段并与所述第一平箔片接触；

所述第二波箔片具有交替连接的多个第二突起段和多个第二过渡段，各所述第二过渡段与所述第二平箔片贴合，各所述第二突起段突出于所述第二过渡段并与所述第一平箔片接触。

5.如权利要求4所述的动压径向气体轴承，其特征在于，所述第一突起段呈弧形，所述第一突起段自与其连接的所述第一过渡段朝所述第一平箔片突出，所述第一突起段的顶端与所述第一平箔片接触；

所述第二突起段呈弧形，所述第二突起段自与其连接的所述第二过渡段朝所述第一平箔片突出，所述第二突起段的顶端与所述第一平箔片接触。

6.如权利要求4所述的动压径向气体轴承，其特征在于，所述第一突起段和所述第二突起段均呈半圆弧形。

7.如权利要求4所述的动压径向气体轴承，其特征在于，每组所述箔片组件的第二波箔片的第二过渡段与第二平箔片固定连接。

8.如权利要求4所述的动压径向气体轴承，其特征在于，每组所述箔片组件的第一突起段的数量与第二突起段的数量相等，每组所述箔片组件的各第一突起段与各第二突起段在所述轴承座的径向方向上一一对应；

每组所述箔片组件的第一过渡段的数量与第二过渡段的数量相等，每组所述箔片组件的各第一过渡段与各第二过渡段在所述轴承座的径向方向上一一对应。

9.如权利要求1至3任一项所述的动压径向气体轴承，其特征在于，所述第二平箔片的一端、所述第二波箔片的一端、所述第一平箔片的一端和所述第一波箔片的一端均弯折并依次连接，所述轴承座的内壁面上开设有凹槽，所述第一波箔片的一端嵌入所述凹槽内，并与所述凹槽的内壁固定连接。

10.如权利要求1至3任一项所述的动压径向气体轴承，其特征在于，所述箔片组件内侧具有供转轴穿过的安装空间，所述箔片组件的第二平箔片与所述转轴之间具有间隙。