CN217814534U - 一种推力空气箔片轴承及轴向支承结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种推力空气箔片轴承及轴向支承结构，推力空气箔片轴承包括背板、波箔和顶箔；波箔包括沿背板的周向排列的固定段和拱波段，固定段与背板贴合且固定连接，拱波段上设有多个拱波，拱波呈V型设置，且拱波的尖端背向固定段；顶箔覆盖于波箔背向背板的一侧。波箔的拱波段上设有多个V型的拱波，顶箔贴附在波箔的表面时在拱波处得到支撑，在相邻两个拱波之间形成V型的塌陷，且V型塌陷的尖端背向固定段。由于飞盘的旋转方向为从固定段指向拱波段的方向，故飞盘在旋转过程中会带动外部的气流从V型塌陷的两端流入，并在V型塌陷的尖端汇集，对飞盘的托举效果更佳，最终使推力空气箔片轴承的承压能力得到增强。

Description

一种推力空气箔片轴承及轴向支承结构

技术领域

本实用新型涉及推力轴承领域，尤其涉及一种推力空气箔片轴承及轴向支承结构。

背景技术

推力空气箔片轴承是以柔性表面为支承的自作用式动压挠性轴承，与固定在转轴上的飞盘直接配合，通过支承来自飞盘的载荷以限制转轴的轴向位移，广泛应用于无油透平、低温膨胀机和空气循环机等高速旋转机械中。

推力空气箔片轴承通常由三个部分组成：背板、波箔和顶箔。其中，顶箔和波箔位于背板与飞盘之间，顶箔和波箔均与背板固定在一起，顶箔覆盖在波箔上并与飞盘相对。***工作时，顶箔表面和飞盘表面这两个相对运动面通过气体薄膜隔开，在压力作用下，顶箔和波箔发生弹性变形，形成收敛楔进而产生流体动压效应，用来支承轴向承载力。

现有的波箔含有多个波状的凸起，这些波状的凸起相互平行。在动压形成后，顶箔被推向波箔。虽然有波箔支承，但是顶箔会在相邻两个波状的凸起之间产生局部塌陷。塌陷沿凸起的长度方向延伸，导致顶箔与飞盘之间的高压气体泄漏，压力下降，最终导致推力空气箔片轴承的承压能力减弱。

实用新型内容

为了解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的之一是提供一种推力空气箔片轴承。

本实用新型提供如下技术方案：

一种推力空气箔片轴承，包括背板、波箔和顶箔；

所述波箔包括沿所述背板的周向排列的固定段和拱波段，所述固定段与所述背板贴合且固定连接，所述拱波段上设有多个拱波，所述拱波呈V型设置，且所述拱波的尖端背向所述固定段；

所述顶箔覆盖于所述波箔背向所述背板的一侧。

作为对所述推力空气箔片轴承的进一步可选的方案，所述拱波包括外凸起和内凸起；

所述外凸起朝向所述背板的外沿的一端靠近所述固定段设置，所述外凸起的另一端朝向所述内凸起，并远离所述固定段设置；

所述内凸起朝向所述背板的内沿的一端靠近所述固定段设置，所述内凸起的另一端朝向所述外凸起，并远离所述固定段设置。

作为对所述推力空气箔片轴承的进一步可选的方案，所述拱波段上开设有第一通槽，所述外凸起和所述内凸起分别位于所述第一通槽的两侧。

作为对所述推力空气箔片轴承的进一步可选的方案，所述拱波段上开设有第二通槽和第三通槽，所述第二通槽和所述第三通槽均沿所述背板的周向设置，所述第二通槽贯穿所述外凸起，所述第三通槽贯穿所述内凸起。

作为对所述推力空气箔片轴承的进一步可选的方案，所述顶箔包括支承段和倾斜段；

所述支承段覆盖于所述拱波段背向所述背板的一侧；

所述倾斜段的一端与所述支承段相连，所述倾斜段的另一端与所述固定段相接，所述倾斜段用于与飞盘之间形成楔形空隙。

作为对所述推力空气箔片轴承的进一步可选的方案，所述固定段与所述背板焊接固定，所述顶箔与所述固定段焊接固定。

作为对所述推力空气箔片轴承的进一步可选的方案，所述背板朝向所述波箔的一侧开设有安装槽，所述波箔和所述顶箔插接于所述安装槽内。

作为对所述推力空气箔片轴承的进一步可选的方案，所述背板上销接固定有第一连接环和第二连接环；

所述第一连接环环绕所述波箔设置，并与所述固定段固定连接；

所述第二连接环环绕所述顶箔设置，并与所述顶箔固定连接。

作为对所述推力空气箔片轴承的进一步可选的方案，所述波箔设有多个，多个所述波箔沿所述背板的周向排列，且所述固定段和所述拱波段交替设置，所述顶箔与所述波箔对应设置。

本实用新型的另一目的是提供一种轴向支承结构。

本实用新型提供如下技术方案：

一种轴向支承结构，包括飞盘和上述推力空气箔片轴承，所述飞盘位于所述顶箔背向所述波箔的一侧，所述飞盘用于与转轴相连。

本实用新型的实施例具有如下有益效果：

当飞盘旋转时，飞盘与顶箔之间形成压力气膜，该压力气膜压迫顶箔，使顶箔向波箔靠拢并贴附在波箔的表面。波箔的拱波段上设有多个V型的拱波，顶箔贴附在波箔的表面时在拱波处得到支撑，在相邻两个拱波之间形成V型的塌陷，且V型塌陷的尖端背向固定段。由于飞盘的旋转方向为从固定段指向拱波段的方向，故飞盘在旋转过程中会带动外部的气流从V型塌陷的两端流入，并在V型塌陷的尖端汇集，使该处气压上升，对飞盘的托举效果更佳，最终使推力空气箔片轴承的承压能力得到增强。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例提供的一种推力空气箔片轴承的整体结构示意图；

图2示出了本实用新型实施例提供的一种推力空气箔片轴承的俯视图；

图3示出了本实用新型实施例提供的一种推力空气箔片轴承中波箔的俯视图；

图4示出了本实用新型实施例提供的一种推力空气箔片轴承中波箔的轴测结构示意图；

图5示出了本实用新型实施例提供的一种推力空气箔片轴承的正视图；

图6示出了本实用新型实施例提供的一种推力空气箔片轴承中波箔在另一具体实施方式下的结构示意图；

图7示出了本实用新型实施例提供的一种轴向支承结构的正视图。

主要元件符号说明：

100-背板；110-连接板；200-波箔；210-固定段；220-拱波段；221-拱波；221a-外凸起；221b-内凸起；222-外侧通道；223-内侧通道；224-第一通槽；225-第二通槽；226-第三通槽；300-顶箔；310-支承段；320-倾斜段；400-飞盘。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在模板的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例

请参阅图1，本实施例提供一种推力空气箔片轴承，用于与转轴上的飞盘400(请参阅图7)配合，对转轴进行轴向支承。推力空气箔片轴承包括背板100、波箔200和顶箔300，其中，背板100为波箔200和顶箔300的安装基础。

具体地，背板100呈圆环形，其中部的通孔供转轴穿过。背板100的外沿一体成型有三块连接板110，并通过连接板110栓接固定在轴承座上，三块连接板110沿背板100的周向均匀排列。

请一并参阅图2和图3，具体地，波箔200由固定段210和拱波段220组成。固定段210和拱波段220沿背板100的周向排列，由固定段210指向拱波段220的方向即为飞盘400相对于背板100的旋转方向。

固定段210与背板100贴合，且固定段210远离拱波段220的一端通过点焊的方式固定在背板100上。拱波段220则与固定段210一体成型，通过固定段210与背板100相连。此外，拱波段220上成型有多个拱波221，多个拱波221沿背板100的周向排列。各个拱波221均呈V型设置，且拱波221的尖端背向固定段210。

拱波221由外凸起221a和内凸起221b组成，外凸起221a与背板100的***区域相对，内凸起221b则与背板100的内围区域相对。特别地，外凸起221a朝向背板100的外沿的一端沿背板100的周向落后于另一端，外凸起221a的另一端朝向内凸起221b。内凸起221b朝向背板100的内沿的一端沿背板100的周向落后于另一端，内凸起221b的另一端朝向外凸起221a。最终，外凸起221a和内凸起221b共同构成V型的拱波221。

在本实施例中，外凸起221a和内凸起221b均沿直线延伸，且外凸起221a和内凸起221b各自所在的直线均不与背板100的任意一条径线重合。在本申请的另一实施例中，外凸起221a和内凸起221b也可以沿曲线延伸，且曲线的凹面朝向固定段210。

请参阅图4，沿背板100的周向上，相邻两个外凸起221a之间的区域与背板100紧贴，形成外侧通道222，相邻两个内凸起221b之间的区域与背板100紧贴，形成内侧通道223。

请参阅图5，具体地，顶箔300由支承段310和倾斜段320组成。其中，支承段310覆盖于拱波段220背向背板100的一侧，倾斜段320则位于固定段210背向背板100的一侧。

倾斜段320的一端与支承段310一体成型，倾斜段320的另一端则通过点焊的方式固定连接在固定段210上，并通过固定段210与背板100相连。整个倾斜段320相对于背板100倾斜设置，与飞盘400之间形成楔形空隙，且该楔形空隙的尖端指向飞盘400的旋转方向。

支承段310通过倾斜段320与固定段210相连，进而与背板100相连。当飞盘400旋转时，飞盘400与支承段310之间形成压力气膜，该压力气膜压迫支承段310，使支承段310向拱波段220靠拢并贴附在拱波段220的表面。拱波段220上设有多个V型的拱波221，支承段310贴附在拱波段220的表面时在外凸起221a和内凸起221b处得到支撑，在外侧通道222和内侧通道223处塌陷，形成V型的进气通道，且该进气通道的尖端背向固定段210。由于飞盘400的旋转方向为从固定段210指向拱波段220的方向，故飞盘400在旋转过程中会带动外部的气流从该进气通道的两端流入，并在该进气通道的尖端汇集，使该处气压上升，对飞盘400的托举效果更佳，最终使推力空气箔片轴承的承压能力得到增强。

请再次参阅图4，进一步地，在加工波箔200的过程中，拱波段220上的拱波221一般为冲压成型。为了便于冲压成型出倾斜相交的外凸起221a和内凸起221b，在拱波段220上开设有第一通槽224。第一通槽224沿背板100的周向设置，将外凸起221a和内凸起221b分割开，各拱波221的外凸起221a和内凸起221b分别位于第一通槽224的两侧。此时，外凸起221a和内凸起221b在冲压成型的过程中互不干扰。

此外，由于外凸起221a和内凸起221b倾斜相交，当外凸起221a和内凸起221b向两侧扩张或者向中间收拢时，其两侧区域的移动方向也不相同。设置上述第一通槽224将外凸起221a和内凸起221b分割开后，外凸起221a和内凸起221b能够自由形变。

在本申请的另一实施例中，也可以使上述第一通槽224沿背板100的周向贯穿整个波箔200，形成两个子波箔200。两个子波箔200分别加工成型，然后通过点焊的方式固定在背板100上。

请参阅图6，进一步地，由于波箔200沿背板100的周向设置，但外凸起221a和内凸起221b的延伸方向并不与背板100的任意一条径线重合，为了使外凸起221a和内凸起221b能够更好地沿背板100的周向扩张或者收拢，在拱波段220上还开设有第二通槽225和第三通槽226。

第二通槽225沿背板100的周向设置，并贯穿外凸起221a，其数量可以是一个，也可以是多个。当第二通槽225设有多个时，各个第二通槽225沿背板100的径向均匀排列。第二通槽225将外凸起221a分割为至少两段，各段外凸起221a在受压的变形过程中互不影响。

类似地，第三通槽226沿背板100的周向设置，并贯穿内凸起221b，其数量可以是一个，也可以是多个。当第三通槽226设有多个时，各个第三通槽226沿背板100的径向均匀排列。第三通槽226将内凸起221b分割为至少两段，各段内凸起221b在受压的变形过程中互不影响。

在本申请的另一实施例中，也可以使上述第一通槽224、第二通槽225和第三通槽226沿背板100的周向贯穿整个波箔200，形成至少四个子波箔200。各个子波箔200分别加工成型，然后通过点焊的方式固定在背板100上。

在整个推力空气箔片轴承中，波箔200的数量至少为一个，顶箔300的数量则与波箔200相同，且顶箔300与波箔200对应设置。

在本实施例中，波箔200设有六个，六个波箔200沿背板100的周向排列，且各个固定段210和拱波段220交替设置。六个顶箔300分别覆盖于对应的波箔200上，每一对波箔200和顶箔300形成一个独立的推力瓦块，对飞盘400形成支承。

在本申请的另一实施例中，背板100、波箔200和顶箔300也可以通过其他手段固定在一起。例如，在背板100朝向波箔200的一侧开设有安装槽，使波箔200和顶箔300的末端朝向背板100翻折，形成翻边，将翻边***安装槽内，即可将波箔200和顶箔300固定在背板100上。或者，在波箔200的***环绕设置第一连接环，使第一连接环与固定段210一体成型或者焊接固定，在顶箔300的***环绕设置第二连接环，使第二连接环与倾斜段320一体成型或者焊接固定，然后将第一连接环和第二连接环销接固定在背板100上，从而将波箔200和顶箔300固定在背板100上。

特别地，当六个顶箔300通过第二连接环与背板100固定连接时，顶箔300与第二连接环可以一体冲压成型，便于运输、存储和装配。

请参阅图7，本实施例还提供一种轴向支承结构，包括飞盘400和上述推力空气箔片轴承。飞盘400环绕于转轴上，与转轴栓接或者焊接固定，同时与顶箔300背向波箔200的一侧相对。

工作时，顶箔300表面和飞盘400表面这两个相对运动面通过气体薄膜隔开。在压力作用下，顶箔300和波箔200发生弹性变形，形成收敛楔进而产生流体动压效应，用来支承轴向承载力。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种推力空气箔片轴承，其特征在于，包括背板、波箔和顶箔；

所述波箔包括沿所述背板的周向排列的固定段和拱波段，所述固定段与所述背板贴合且固定连接，所述拱波段上设有多个拱波，所述拱波呈V型设置，且所述拱波的尖端背向所述固定段；

所述顶箔覆盖于所述波箔背向所述背板的一侧。

2.根据权利要求1所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述拱波包括外凸起和内凸起；

所述外凸起朝向所述背板的外沿的一端沿所述背板的周向落后于另一端；

所述内凸起朝向所述背板的内沿的一端沿所述背板的周向落后于另一端。

3.根据权利要求2所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述拱波段上开设有第一通槽，所述外凸起和所述内凸起分别位于所述第一通槽的两侧。

4.根据权利要求2所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述拱波段上开设有第二通槽和第三通槽，所述第二通槽和所述第三通槽均沿所述背板的周向设置，所述第二通槽贯穿所述外凸起，所述第三通槽贯穿所述内凸起。

5.根据权利要求1所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述顶箔包括支承段和倾斜段；

所述支承段覆盖于所述拱波段背向所述背板的一侧；

所述倾斜段的一端与所述支承段相连，所述倾斜段的另一端与所述固定段相接，所述倾斜段用于与飞盘之间形成楔形空隙。

6.根据权利要求1所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述固定段与所述背板焊接固定，所述顶箔与所述固定段焊接固定。

7.根据权利要求1所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述背板朝向所述波箔的一侧开设有安装槽，所述波箔和所述顶箔插接于所述安装槽内。

8.根据权利要求1所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述背板上销接固定有第一连接环和第二连接环；

所述第一连接环环绕所述波箔设置，并与所述固定段固定连接；

所述第二连接环环绕所述顶箔设置，并与所述顶箔固定连接。

9.根据权利要求1所述的推力空气箔片轴承，其特征在于，所述波箔设有多个，多个所述波箔沿所述背板的周向排列，且所述固定段和所述拱波段交替设置，所述顶箔与所述波箔对应设置。

10.一种轴向支承结构，其特征在于，包括飞盘和如权利要求1-9中任意一项所述的推力空气箔片轴承，所述飞盘位于所述顶箔背向所述波箔的一侧，所述飞盘用于与转轴相连。

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