[發(fā)明專利]用于氣體軸承?轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的雙推力盤結(jié)構(gòu)

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710034934.0
• 申請日: 2017-01-18
• 公開（公告）號: CN106640986A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 伍敏;于達(dá)仁;解永波;單國濱
• 申請（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué);哈爾濱耦合動(dòng)力工程技術(shù)中心有限公司
• 主分類號: F16C35/08
• 分類號: F16C35/08;F16C32/06
• 代理公司: 哈爾濱東方專利事務(wù)所23118
• 代理人: 陳曉光

技術(shù)領(lǐng)域：

本發(fā)明涉及一種用于氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的雙推力盤結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

氣體軸承主要用于高速軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，是微型燃?xì)廨啓C(jī)、高速渦輪膨脹機(jī)、渦輪增壓器等高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械設(shè)備中的常用結(jié)構(gòu)形式，這種軸承可以和壓氣機(jī)、渦輪等結(jié)構(gòu)一同使用，而成為微型燃?xì)廨啓C(jī)等旋轉(zhuǎn)機(jī)械系統(tǒng)的核心部件。

用于高速軸承-轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)形式下的氣體軸承包括徑向軸承和止推軸承，徑向軸承為轉(zhuǎn)子提供徑向承載，止推軸承為轉(zhuǎn)子提供軸向載荷，為了給止推軸承提供作用面，通常是在轉(zhuǎn)子軸向上設(shè)置與其垂直的推力盤，作為止推軸承安裝和承載的基準(zhǔn)面，目前常見的結(jié)構(gòu)形式是在轉(zhuǎn)子軸向上設(shè)置單推力盤結(jié)構(gòu)，推力盤的軸向位置位于左右兩個(gè)葉輪之間。

這種帶有單推力盤的氣體軸承-轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單，缺點(diǎn)是由于僅有一個(gè)單推力盤結(jié)構(gòu)，止推軸承的負(fù)載較小，克服軸向力不均衡的補(bǔ)償能力較差（只能向著止推軸承推力的反方向進(jìn)行單向補(bǔ)償），實(shí)際使用時(shí)，必須進(jìn)行壓氣機(jī)-渦輪匹配設(shè)計(jì)，使兩個(gè)葉輪的軸向推力相等，當(dāng)轉(zhuǎn)子兩端葉輪的氣動(dòng)推力（或拉力）出現(xiàn)不均衡時(shí)，轉(zhuǎn)子所受軸向力會(huì)不平衡，這種不平衡力如果大于止推軸承的承載補(bǔ)償能力，就會(huì)導(dǎo)致軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)軸向失穩(wěn)，無法正常工作。

發(fā)明內(nèi)容：

本發(fā)明的目的是提供一種用于氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的雙推力盤結(jié)構(gòu)。

上述的目的通過以下的技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：

一種用于氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的雙推力盤結(jié)構(gòu)，其組成包括：推力盤，所述的推力盤為轉(zhuǎn)子軸向上設(shè)置的前后雙推力盤，所述的雙推力盤中間位置分別安裝有前推力軸承、后推力軸承，所述的雙推力盤左側(cè)安裝有前徑向氣體軸承，所述的前徑向氣體軸承左側(cè)是轉(zhuǎn)子，所述的轉(zhuǎn)子左側(cè)安裝有壓氣機(jī)，所述的雙推力盤右側(cè)安裝有后徑向氣體軸承，所述的后徑向氣體軸承右側(cè)是轉(zhuǎn)子，所述的轉(zhuǎn)子右側(cè)安裝有渦輪，所述的前推力軸承、后推力軸承之間安裝有電機(jī)。

所述的用于氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的雙推力盤結(jié)構(gòu)，所述的壓氣機(jī)、轉(zhuǎn)子、前徑向氣體軸承、雙推力盤、前推力軸承、電機(jī)、后推力軸承、后徑向氣體軸承、渦輪都安裝在同一主軸上。

有益效果：

1.本發(fā)明專利提出一種可用于燃?xì)廨啓C(jī)、空氣渦輪膨脹機(jī)和渦輪增壓器等設(shè)備的氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的雙推力盤結(jié)構(gòu)，主要目的是克服單推力盤結(jié)構(gòu)形式下，所存在的負(fù)載較小、軸向力不均衡補(bǔ)償能力差等問題，采用這種結(jié)構(gòu)后，壓氣機(jī)-渦輪可不必進(jìn)行嚴(yán)格的匹配設(shè)計(jì)，提高了設(shè)計(jì)點(diǎn)位置軸向力的補(bǔ)償能力，在變工況情況下，例如壓氣機(jī)-渦輪功率發(fā)生變化時(shí)，可作為壓氣機(jī)-渦輪功率匹配下的結(jié)構(gòu)補(bǔ)償和調(diào)整元件，以便提高氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和承載。

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有單推力盤的氣體軸承-轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)的技術(shù)缺點(diǎn)，這種結(jié)構(gòu)形式不僅能夠增大氣體軸承-轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)中止推軸承的承載作用面，提高軸承的軸向承載能力，還可以大大改善軸向力不均衡補(bǔ)償能力差的問題，提高系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定性，且結(jié)構(gòu)形式簡單易用。

圖2是雙推力盤結(jié)構(gòu)應(yīng)用于壓氣機(jī)-渦輪-電機(jī)系統(tǒng)的情況，通常情況下，渦輪-壓氣機(jī)-電機(jī)之間的功率隨著使用工況而變化，當(dāng)渦輪-壓氣機(jī)之間功率差距較大時(shí)，兩者之間的軸向力差距也會(huì)較大，給軸向力補(bǔ)償帶來很大困難，采用雙推力盤結(jié)構(gòu)后，雙推力盤可作為壓氣機(jī)-渦輪-電機(jī)功率匹配下的結(jié)構(gòu)補(bǔ)償和調(diào)整元件，簡便可靠的提供軸向力的補(bǔ)償和調(diào)整作用。

附圖說明：

附圖1是雙推力盤的氣體軸承-轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

附圖2是雙推力盤結(jié)構(gòu)應(yīng)用于壓氣機(jī)-渦輪-電機(jī)系統(tǒng)的示意圖。

附圖3是單推力盤的氣體軸承-轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)。

具體實(shí)施方式：

實(shí)施例1：

一種用于氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的雙推力盤結(jié)構(gòu)，其組成包括：推力盤4，所述的推力盤為轉(zhuǎn)子軸向上設(shè)置的前后雙推力盤，所述的雙推力盤中間位置分別安裝有前推力軸承5A、后推力軸承5B，所述的雙推力盤左側(cè)安裝有前徑向氣體軸承3，所述的前徑向氣體軸承左側(cè)是轉(zhuǎn)子2，所述的轉(zhuǎn)子左側(cè)安裝有壓氣機(jī)1，所述的雙推力盤右側(cè)安裝有后徑向氣體軸承6，所述的后徑向氣體軸承右側(cè)是轉(zhuǎn)子，所述的轉(zhuǎn)子右側(cè)安裝有渦輪7，所述的前推力軸承、后推力軸承之間安裝有電機(jī)8。

實(shí)施例2：

根據(jù)實(shí)施例1所述的用于氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的雙推力盤結(jié)構(gòu)，所述的壓氣機(jī)、轉(zhuǎn)子、前徑向氣體軸承、雙推力盤、前推力軸承、電機(jī)、后推力軸承、后徑向氣體軸承、渦輪都安裝在同一主軸上。

實(shí)施例3：

根據(jù)實(shí)施例1所述的用于氣體軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的雙推力盤結(jié)構(gòu)，所述的雙推力盤結(jié)構(gòu)應(yīng)用于壓氣機(jī)-渦輪-電機(jī)系統(tǒng)的情況，通常情況下，渦輪-壓氣機(jī)-電機(jī)之間的功率隨著使用工況而變化，當(dāng)渦輪-壓氣機(jī)之間功率差距較大時(shí)，兩者之間的軸向力差距也會(huì)較大，給軸向力補(bǔ)償帶來很大困難，采用雙推力盤結(jié)構(gòu)后，雙推力盤可作為壓氣機(jī)-渦輪-電機(jī)功率匹配下的結(jié)構(gòu)補(bǔ)償和調(diào)整元件，簡便可靠的提供軸向力的補(bǔ)償和調(diào)整作用。