[發(fā)明專利]一種具有類梁結(jié)構(gòu)的沿圓周分布波箔的箔片氣體軸承

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310333971.3
• 申請(qǐng)日: 2013-08-02
• 公開（公告）號(hào): CN103438096A
• 公開（公告）日: 2013-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馮凱;趙雪源;郭志陽
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南大學(xué)
• 主分類號(hào): F16C27/02
• 分類號(hào): F16C27/02;F16C33/06
• 代理公司: 北京天達(dá)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11386
• 代理人: 胡時(shí)冶

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種徑向彈性箔片氣體軸承，更具體的說，它涉及一種具有類梁結(jié)構(gòu)的沿圓周分布波箔的氣體動(dòng)壓軸承。

背景技術(shù)

箔片氣體軸承是一種自作用彈性支承氣體動(dòng)壓軸承。它由軸承套、彈性支承箔片和頂層箔片等構(gòu)成。與普通轉(zhuǎn)子軸承相比，它具有轉(zhuǎn)速高，精度好，可靠性高，無油潤滑，摩擦損耗小，能在高溫環(huán)境下工作等一系列優(yōu)點(diǎn)。箔片氣體軸承在航空航天和國防軍工等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，包括新一代戰(zhàn)機(jī)、高溫燃?xì)廨啓C(jī)、巡航導(dǎo)彈、超低溫冷卻系統(tǒng)。同時(shí)，彈性箔片軸承技術(shù)也是21世紀(jì)分布式能源系統(tǒng)微型燃?xì)廨啓C(jī)核心技術(shù)之一。

在箔片氣體軸承中，箔片是主要的支承結(jié)構(gòu)，它應(yīng)該具有一定的剛性和阻尼，使軸承相應(yīng)的獲得一定的承載能力和緩和沖擊振動(dòng)的能力。傳統(tǒng)的具有沿軸向分布整體式支承箔片的氣體軸承由于箔片在軸承套和頂層箔片之間均勻分布，支承箔片只能沿圓周方向變形，軸承在中部和端部具有相同的剛性，而軸承在工作狀態(tài)下中部氣壓大，兩端氣壓小，所以中部箔片在軸承工作過程中變形較大。這與箔片空氣軸承希望中間剛性比兩端剛性大的要求不符，不利于軸承承載能力的進(jìn)一步提高。本發(fā)明通過改進(jìn)氣體軸承的結(jié)構(gòu)，采用特殊形狀的多片式支承箔片，提高了軸承中部的剛性，減小變形，提高了軸承的總體承載能力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了尋求能顯著改善氣體軸承內(nèi)部剛性分布情況，提高軸承總體承載能力的方法，提供了一種新型箔片軸承結(jié)構(gòu)。此種結(jié)構(gòu)可以在一定程度上解決氣體軸承支承箔片中部剛性較小，運(yùn)行過程中變形過大，不利于提高軸承承載能力的問題。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了以下技術(shù)方案：箔片氣體軸承的基本組成部分為軸承套、彈性支承箔片、頂層箔片和箔片固定裝置。彈性支承箔片上的波狀凸起沿圓周方向分布，分為兩種：第一種是中間寬兩端窄弧形片狀結(jié)構(gòu)的主要支承箔片，為軸承提供主要支承。第二種是輔助支承箔片，用于填補(bǔ)主要箔片之間的空缺，為軸承兩端提供輔助支承。兩種支承箔片和頂層箔片的一端固定在軸承套上，另一端自由無約束。

本發(fā)明提出的技術(shù)方案意在通過改變現(xiàn)有軸承彈性支承箔片的結(jié)構(gòu)和安裝方法，利用主要支承箔片沿圓周方向?qū)挾鹊牟痪鶆蛐詠硖岣咻S承中部的剛性和承載能力。在軸承工作時(shí)，主要支承箔片承受來自頂層箔片的徑向載荷而產(chǎn)生變形，凸起高度變小，在一端固定的情況下，自由端就會(huì)沿箔片的長度方向也就是軸承的軸向延伸。這為軸承提供了主要的彈性支承。另一方面，主要支承箔片上沿圓周方向波狀凸起沿軸承的軸向排列，形成了類似于梁的結(jié)構(gòu)。當(dāng)軸置于這種類梁結(jié)構(gòu)上時(shí)，此結(jié)構(gòu)受到來自于軸的徑向載荷，就會(huì)產(chǎn)生彎曲變形并沿圓周方向延伸，為軸承提供額外的彈性支承，其大小隨著主要箔片的寬度增大而變大。因?yàn)橹饕С胁瑸樵趯挾确较蛑虚g寬兩端窄的片狀結(jié)構(gòu)，所以這種額外的彈性支承也是在軸承的中部最大，兩端較小。在軸承的兩端，由于主要支承箔片的特殊形狀而形成的空隙由輔助支承箔片來填補(bǔ)，保證了箔片空氣軸承的性能不受這些空隙的影響。

與現(xiàn)有的箔片氣體軸承相比，本發(fā)明提出的特殊箔片結(jié)構(gòu)和安裝形式由于其內(nèi)在的雙彈性支承屬性可以為軸承中部提供額外的剛性，改善軸承沿軸向的剛性分布，使軸承中部剛性比兩端大，軸承運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)壓力分布更加均勻，能夠顯著提高軸承的承載能力，在一定程度上也改善了氣體軸承可靠性差的問題。

附圖說明

圖1箔片氣體軸承的整體結(jié)構(gòu)示意圖

圖2主要支承箔片及其重要形狀參數(shù)示意圖

圖3輔助支承箔片及其重要形狀參數(shù)示意圖

圖4箔片氣體軸承的兩種支承箔片在軸承中的布置形式示意圖

圖5箔片氣體軸承的支承箔片端部固定方法示意圖

圖6箔片氣體軸承的主要零件示意圖

圖中：1-軸承套，2-箔片固定壓圈，3-固定螺栓，4-主要支承箔片，5-輔助支承箔片，6-頂層箔片

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)描述。

圖1為徑向彈性箔片氣體動(dòng)壓軸承的整體結(jié)構(gòu)示意圖。徑向彈性箔片氣體軸承由軸承套1、彈性支承結(jié)構(gòu)、箔片固定壓圈2和頂層箔片6四部分組成，其中彈性支承結(jié)構(gòu)又由主要支撐箔片4和輔助支承箔片5組成。彈性支承結(jié)構(gòu)和頂層箔片一起形成了箔片氣體軸承的彈性支承表面。