CN111306184B - 一种叠片式推力气体箔片轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种叠片式推力气体箔片轴承，涉及空气动压轴承技术领域，以解决现有技术中存在的现有的轴承生产采用焊接工艺，存在焊接不牢轴承顶箔箔片脱落的风险，并且产品的性能和质量波动较大，不适用于批量生产技术问题，该装置包括依次设置的第一层叠片和至少一个第二层叠片，第一层叠片与第二层叠片均设置为多瓣结构，其中：第一层叠片设置为一体式结构包括：多个第一瓣、第一连接结构和第三连接结构，每两个相邻的第一瓣通过第一连接结构连接，第一连接结构与第三连接结构连接；第二层叠片包括：多个第二瓣和第二连接结构，多个第二瓣通过第二连接结构连接。本发明用于去除轴承制造过程中的焊接工艺，提升轴承的质量管理。
Description
技术领域
本发明涉及空气动压轴承技术领域，尤其是涉及一种叠片式推力气体箔片轴承。
背景技术
推力气体箔片轴承是一种动压气体轴承，具体是利用楔形效应，随着转速的升高转子将周围环境中具有一定粘性的气体拖入楔形中进行压缩，转速升到一定时楔形中的气体气压增大支承起转子。气体箔片轴承由于其耐高温、转速高、无油润滑、摩擦损耗小等特点广泛应用于空气循环机、空压机、微型燃气轮机等涡轮机械中。
通常推力气体箔片轴承包括三层：平箔片顶箔、波形箔片波箔和支承底板。轴承包括多瓣波箔和顶箔，每一瓣波箔均通过焊接的方式固定在底板上，每一瓣顶箔均通过焊接固定在顶箔或者底板上，形成底板支承着波箔，波箔支承起顶箔的结构。工作时，在静止状态顶箔平面区域与转子接触，前一瓣与后一瓣之间存在由支承结构形成的楔形区域，转子转动后，顶箔需要克服启动摩擦力矩，转子将周围环境中具有一定粘性的气体拖入楔形中进行压缩，转速增加到一定时悬浮起转子。在轴承工作过程中，顶箔克服启动摩擦力矩，波箔起到提供支撑刚度作用。
然而，轴承制作过程中诸如焊接工艺等的多个制造工艺，需要制造焊接夹具和焊接质量管理，产品质量和性能存在很大的波动。若是焊接不牢会使轴承顶箔箔片脱落，将会造成不可逆的破坏性后果。因此，常规的推力气体箔片轴承在质量管理等方面是不利的，并且不适用于批量生产。
发明内容
本发明的目的在于提供一种叠片式推力气体箔片轴承，以解决现有技术中存在的现有的轴承生产采用焊接工艺，存在焊接不牢轴承顶箔箔片脱落的风险，并且产品的性能和质量波动较大，不适用于批量生产技术问题。本发明提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。
为实现上述目的，本发明提供了以下技术方案：
本发明提供的一种叠片式推力气体箔片轴承，包括依次设置的第一层叠片和至少一个第二层叠片，所述第一层叠片与所述第二层叠片均设置为多瓣结构，其中：
所述第一层叠片设置为一体式结构，包括：多个第一瓣、第一连接结构和第三连接结构，每两个相邻的第一瓣通过第一连接结构连接，所述第一连接结构与所述第三连接结构连接；
所述第二层叠片包括：多个第二瓣和第二连接结构，所述多个第二瓣通过第二连接结构连接。
优选地，所述第一连接结构设置为波形结构。
优选地，所述第一瓣包括依次设置的楔形区和平面支撑区，上一个所述第一瓣的楔形区与下一个所述第一瓣的平面支撑区通过所述第一连接结构连接。
优选地，所述第二层叠片设置为波形箔片。
优选地，所述第二瓣包括依次设置的前端和末端，其中：
所述前端固定连接于所述第二连接结构上；
所述末端设置为悬臂自由端。
优选地，所述第三连接结构设置为环形结构，所述第三连接结构设置于所述第一瓣的外围。
优选地，所述第一连接结构的一端伸出所述第一瓣的端部，固定于所述第三连接结构上。
优选地，所述第二连接结构设置为环形结构，所述第二连接结构设置于所述第二瓣的外围。
优选地，所述第二连接结构与所述第三连接结构上均设有销钉孔。
优选地，所述第二层叠片设置为一体式结构。
本发明提供的叠片式推力气体箔片轴承，过将第一层叠片顶箔设计成一体式结构，去除了轴承制造过程中的焊接工艺，制造工艺上有极大的简化，同时，一体式结构有利于保证各瓣之间的相对位置，相比于传统的焊接式结构更有利于提升轴承的质量，有效地避免了焊接质量对轴承质量管理的影响，适应于批量生产，并且产品的性能和质量稳定。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明叠片式推力气体箔片轴承一实施例的结构示意图；
图2是本发明叠片式推力气体箔片轴承顶箔的结构示意图；
图3是本发明叠片式推力气体箔片轴承波箔的结构示意图
图4是本发明叠片式推力气体箔片轴承工作安装示意图；
图5是本发明叠片式推力气体箔片轴承的第一层叠片的波形结构周向展开示意图。
图中：1、第一层叠片；2、第二层叠片；3、销钉；4、轴承座；5、推力盘；11、楔形区；12、平面支撑区；13、第一连接结构；14、第三连接结构；15、第一销钉孔；21、前端；22、末端；23、第二连接结构；24、第二销钉孔。
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，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
本发明提供了一种叠片式推力气体箔片轴承，图1是本实施例的结构示意图，如图1所示，此叠片式推力气体箔片轴承包括依次设置的第一层叠片1和至少一个第二层叠片2，第一层叠片1与第二层叠片2均设置为多瓣结构，其中：
第一层叠片1设置为一体式结构，包括：多个第一瓣、第一连接结构13和第三连接结构14，每两个相邻的第一瓣通过第一连接结构13连接，第一连接结构13与第三连接结构14连接；
第二层叠片2包括：多个第二瓣和第二连接结构23，多个第二瓣通过第二连接结构23连接。
第一层叠片1为顶箔，图2为本实施例中顶箔的结构示意图，如图2所示，轴承的波形数量和瓣数可根据实际工况的不同设计成不同参数，通过将第一层叠片1顶箔设计成一体式结构，去除了轴承制造过程中的焊接工艺，制造工艺上有极大的简化，同时，一体式结构有利于保证各瓣之间的相对位置，相比于传统的焊接式结构更有利于提升轴承的质量，有效地避免了焊接质量对轴承质量管理的影响。
作为可选地实施方式，第一连接结构13设置为波形结构，通过波形结构能够缓冲由于载荷作用顶箔在周向上产生的微小扩张，增加了顶箔在周向上的弹性，提升了轴承弹性变形区间，提升了轴承的承载力。
作为可选地实施方式，第一瓣包括依次设置的楔形区11和平面支撑区12，其中，每瓣中的楔形区11用于产生楔形效应，平面支撑区12主要提供轴承的支撑作用，用于支撑负载；上一个第一瓣的楔形区11与下一个第一瓣的平面支撑区12通过第一连接结构13连接。
通过波形结构将上一个第一瓣的平面支撑区12和下一个第一瓣的楔形区11连接在一起，顺利的起到弥补楔形区11和平面支撑区12高度差的作用，通过第一连接结构13设置为波形结构减小了楔形的高度，增加了推力轴承的有效支撑区域，即增加了推力轴承的有效工作面积，另外波形结构能够缓冲由于载荷作用顶箔在周向上产生的微小扩张，增加了顶箔在周向上的弹性，提升了轴承弹性变形区间，提升了轴承的承载力。
推力轴承工作过程中受到外负载的作用，由于波箔的弹性支撑作用，在垂直方向会有向下的微小变形。向下的微小变形会使轴承在周向有微小的扩张。对于波箔，由于其每瓣末端处于自由状态，很容易的缓冲掉此微小形变。而对于顶箔一体式结构反而阻碍了顶箔的自由形变，通过增设顶箔波形弹性结构来解决这一问题。
作为可选地实施方式，第二层叠片2为波箔，主要用于提供轴承的支撑作用，图3为本实施例中波箔的结构示意图，如图3所示，设置为波形箔片，轴承的波形数量和瓣数可根据实际工况的不同设计成不同参数。在实际的使用时，可以设计有一层波箔叠片或者多层波箔叠片，多层波箔叠片依次设置。
作为可选地实施方式，第二瓣包括依次设置的前端21和末端22，其中：前端21固定连接于第二连接结构23上；末端22设置为悬臂自由端，本实施例中，波箔通过外圈圆环形的第二连接结构23将每一个第二瓣的前端21连接在一起，末端处于自由悬臂状态，使得波形结构更加简单，波形的空间布置更加自由，波形组合类型更加多样。
作为可选地实施方式，第三连接结构14设置为环形结构，第三连接结构14设置于第一瓣的外围，具体地，如图2所示，第一连接结构13的一端伸出第一瓣的端部，固定于第三连接结构14上。第一瓣外周设置的环形的第三连接结构14通过波形的第一连接结构13将第一层叠片1顶箔的每一个第一瓣连接成一个整体，形成一体式结构。
一体式顶箔在轴承支撑区域包含三段区域：楔形区域、平面区域和波形区域，其中，楔形区域用于形成楔形，平面区域主要用于支撑负载，轴承支承的转子在高速旋转过程中将具有一定粘性的气体带入楔形区域进行压缩，形成动压效应，在平面区域形成最大压力。
作为可选地实施方式，第二连接结构23设置为环形结构，第二连接结构23设置于第二瓣的外围，本实施例中，波箔的前端21与环形的第二连接结构23连接，波箔的末端22处于悬臂自由状态，通过外圆环第二连接结构23将各个第二瓣连接成一个整体形成一体式结构，通过设置波箔的外圈为一圈环形结构，配合顶箔的外圈也为一圈环形结构，通过环形结构来克服启动时的摩擦力矩。
作为可选地实施方式，第二连接结构23与第三连接结构14上均设有销钉孔，第二连接结构23上设有第二销钉孔24，第三连接结构14上设有第一销钉孔15，通过在波箔和顶箔的外圈均设置一圈环形的连接结构，并且在环形结构上设置多个销钉孔，用于轴承的安装及限制轴承工作中的周向旋转。
图4是本实施例的安装结构示意，如图4所示，轴承波箔和顶箔依次通过销钉3安装在轴承座4上，轴承工作中转子上推力盘5左右两侧各安装一个推力轴承，在启动过程中摩擦力矩较大，销钉3限制轴承的周向旋转。工作中推力盘5高速旋转，将周围环境中具有一定粘性的气体带入轴承的楔形区域。
图5是本实施例的波形结构区域周向展开视图，如图5所示，轴承在工作过程中气体在楔形区11经过压缩形成高压气膜支撑起推力盘5，由于受到垂直方向上承载力的作用，波箔在垂直方向会有微小弹性变形，垂直方向上的弹性变形会引起周向的扩张，由于波箔末端22处于悬臂自由状态，波箔在周向可以很顺利的进行周向扩张。同理，顶箔在垂直方向上的微小形变也会使得其存在周向上的扩张，本实施例通过波形的第一连接结构13的弹性功能缓冲顶箔在周向上的扩张，从而增加轴承的可允许形变量，实现提升轴承的承载能力。
作为可选地实施方式，第一层叠片1与第二层叠片2均设置为一体式结构。本实施例中，通过将顶箔和波箔设计成一体式结构，去除了轴承制造过程中的焊接工艺，制造工艺上有极大的简化，同时，一体式结构有利于保证各瓣之间的相对位置，相比于传统的焊接式结构更有利于提升轴承的质量，有效地避免了焊接质量对轴承质量管理的影响。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (6)
1.一种叠片式推力气体箔片轴承，其特征在于：包括依次设置的第一层叠片和至少一个第二层叠片，所述第一层叠片与所述第二层叠片均设置为多瓣结构，其中：
所述第一层叠片设置为一体式结构，包括：多个第一瓣、第一连接结构和第三连接结构，每两个相邻的第一瓣通过第一连接结构连接，所述第一连接结构与所述第三连接结构连接；
所述第二层叠片包括：多个第二瓣和第二连接结构，所述多个第二瓣通过第二连接结构连接；
所述第一瓣包括依次设置的楔形区和平面支撑区，上一个所述第一瓣的楔形区与下一个所述第一瓣的平面支撑区通过所述第一连接结构连接；
所述第二层叠片设置为波形箔片；
所述第一连接结构设置为波形结构；
所述第三连接结构设置为环形结构，所述第三连接结构设置于所述第一瓣的外围。
2.根据权利要求1所述的叠片式推力气体箔片轴承，其特征在于：所述第二瓣包括依次设置的前端和末端，其中：
所述前端固定连接于所述第二连接结构上；
所述末端设置为悬臂自由端。
3.根据权利要求1或2所述的叠片式推力气体箔片轴承，其特征在于：所述第一连接结构的一端伸出所述第一瓣的端部，固定于所述第三连接结构上。
4.根据权利要求2所述的叠片式推力气体箔片轴承，其特征在于：所述第二连接结构设置为环形结构，所述第二连接结构设置于所述第二瓣的外围。
5.根据权利要求1所述的叠片式推力气体箔片轴承，其特征在于：所述第二连接结构与所述第三连接结构上均设有销钉孔。
6.根据权利要求1所述的叠片式推力气体箔片轴承，其特征在于：所述第二层叠片设置为一体式结构。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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