[發明專利]一種分離式波箔動壓氣體推力軸承

有效

• 申請號: 201310211464.2
• 申請日: 2013-05-29
• 公開（公告）號: CN103291745A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 馬希直;賀煥源
• 申請（專利權）人: 南京航空航天大學
• 主分類號: F16C27/02
• 分類號: F16C27/02;F16C33/02
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務所 32237
• 代理人: 賀翔

技術領域

本發明涉及一種能夠承受一定軸向載荷的分離式波箔動壓氣體推力軸承，屬于氣體動壓潤滑領域。

背景技術

動壓氣體軸承是一種以氣體為潤滑介質的流體膜潤滑軸承，與傳統的液體潤滑軸承和滾動軸承相比，動壓氣體軸承在運行過程中具有高轉速、低摩擦、低噪聲、無污染、工作精度高、可靠性高等特點。其工作原理為形成楔形間隙的兩個高速相對運動的表面，在氣體自身粘性作用下將氣體帶入楔形間隙內，形成能夠承受軸向載荷的動壓流體膜，與靜壓氣體軸承相比，氣體動壓軸承無需外部高壓氣源設備、節流器等，整個支承系統的結構更為簡單、緊湊。但是動壓氣體軸承也存在是自身的局限性，如承載能力相對較低、啟停摩擦較為劇烈等。綜上所述動壓氣體軸承通常應用在高速、輕載旋轉類機械中，例如微型燃氣渦輪機、透平膨脹機、離心機等。

動壓氣體軸承根據軸承基體可以分為剛性軸承和彈性軸承。剛性軸承支承的轉子系統難以滿足可靠性和穩定性的要求，軸承加工精度和裝配精度要求較高，使用壽命短的問題一直沒得到解決。彈性基體軸承也經過了一系列的發展，其主要結構形式有螺旋槽型、管支承型、懸臂型及波箔型。螺旋槽型軸向箔片氣動軸承的彈性基體是由刻有螺旋槽的柔性箔片和網狀彈性組件構成。管支承型軸向箔片氣動軸承的彈性基體是由若干扇形箔片和管狀的彈性支承元件組成。懸臂型軸向箔片氣動軸承的每個扇形箔片順序排列在圓環狀平板上，下部裝有彈性支承元件，箔片的自由端與止推盤形成楔形。

波箔軸承是一種以柔性表面為支承的自作用式彈性軸承，它主要由平箔、波箔、軸承座和旋轉盤組成。其承載機理與剛性表面動壓軸承類似，即旋轉盤表面與平箔表面之間存在收斂楔，在轉速達到一定值時，旋轉盤表面與平箔表面之間形成動壓流體膜，將旋轉盤與平箔隔離。在流體膜的壓力作用下，平箔和波箔均發生變形，從而產生了平箔與波箔本身的彈性阻尼以及平箔與波箔之間、波箔與軸承座之間的庫侖摩擦阻尼，這些阻尼能夠有效地吸收軸承的渦動能量，并抑制流體膜產生自激振蕩，使其在高速旋轉的情況下具有良好的穩定性。與傳統的氣體軸承相比，波箔軸承還具有運行壽命長、可靠性高、承載能力大、以及高轉速等特點。

波箔軸承根據波箔的結構形式可以分為整體式和分離式。整體式波箔的箔拱在半徑方向連續，箔拱之間的距離不變。國內外針對一代波箔軸承即整體式波箔軸承做了大量理論分析和實驗研究，整體式波箔軸承存在著嚴重的側面氣體泄露，從實驗結果觀察到平箔嚴重磨損甚至燒傷。分離式箔片是由沿圓周方向的若干狹縫將扇形箔片分為幾條環帶，在各個環帶上可以加工出不同節距的波箔。分離式箔片沿半徑方向和圓周方向有著不同的剛度特性，這種剛度有特性有助于軸承適沿應半徑方向線速度的差異，從而能夠均勻化壓力，協調箔片變形，提高軸承承載能力。環形狹縫使得波箔片避免了由于溫度分布不均引起的熱變形，此外還能夠使軸承適應少量的軸向偏斜。

到目前為止從國內外眾多文獻、技術資料可以發現，對箔片動壓氣動軸承的研究主要集中在徑向軸承方面，在實際應用中取得了一些成功。然而，對于箔片氣動推力軸承的研究則相對較少，其類型沒有徑向軸承豐富，相關理論和應用相對缺乏。在國外，箔片軸承已經成功的應用于航空渦輪發動機、微型渦輪發動機、透平膨脹機等高速旋轉機械之中，并產生了巨大的經濟效益。

因此，針對國內存在的現有情況，確有必要對現有技術進行改進以解決現有技術之不足。

發明內容

本發明提供一種分離式波箔動壓氣體推力軸承，其能夠承受一定的軸向載荷。

本發明采用如下技術方案：一種分離式波箔動壓氣體推力軸承，其包括軸承底盤、設置于所述軸承底盤外表面上的平箔片和波箔片以及設置于軸承底盤中的墊片，所述軸承底盤為圓形形狀且軸承底盤圓由沿半徑方向的縫隙均勻的分成若干部分，所述平箔片和波箔片均勻的分布在軸承底盤的圓周上，其中所述平箔片位于軸承底盤的工作端面上，波箔片位于軸承底盤和平箔片之間。

所述平箔片和波箔片均是一端固定，另一端自由伸縮，所述平箔片的固定端到自由端的方向與壓力氣流流動方向一致，所述波箔片的固定端到自由端的方向與壓力氣流流動方向相反。

所述波箔片在徑向被分割成若干個箔帶，每條箔帶沿半徑方向分布著不同節距的箔拱，所述箔帶的自由端連為一體。

所述每一條箔帶上距離波箔片自由端最近的箔拱在圓周方向的位置相同。

所述軸承底盤上還形成有供所述平箔片和波箔片插入的倒“T”形槽。

所述軸承底盤上還形成有緊鄰所述倒“T”形槽的矩形槽及緊鄰所述矩形槽的螺紋孔，所述矩形槽位于所述倒“T”形槽和所述螺紋孔之間，所述墊片插入所述矩形槽中。