[發明專利]一種小型箔片氣體動壓軸承

有效

• 申請號: 201710062801.4
• 申請日: 2017-01-25
• 公開（公告）號: CN106594057B
• 公開（公告）日: 2019-03-12
• 發明（設計）人: 丁千;王斌
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: F16C17/00
• 分類號: F16C17/00;F16C33/04
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉子文

本發明公開了一種小型箔片氣體動壓軸承，包括軸承座，軸承座內依次設有雙層彈性波箔結構和頂層人字槽箔片，雙層彈性波箔結構通過連接所述頂層人字槽箔片的重合圓弧進行圓周定位，彈性波箔結構由外凸的彈性波箔和內凹的彈性波箔構成，雙層彈性波箔結構的內側凹面與所述頂層人字槽箔片的外表面相契合的連接，雙層彈性波箔結構的外側凸面與軸承座的內表面相接觸，軸承座起到安裝、固定、保護和支撐的作用；頂層人字槽箔片的內表面設置有人字形槽且形成有軸承與轉軸的配合面。本發明軸承在一定程度上解決了連續波箔加工困難，頂層箔片剛度大，難以裝配到軸承座上和軸承動特性不穩定等問題，提高現有小型氣體軸承的穩定性和承載力。

技術領域

本發明涉及氣體(空氣)軸承技術領域，具體的說，是涉及一種小型箔片氣體動壓軸承。

背景技術

作為高速氣體動力旋轉機械的重要組成部分，氣體軸承主要運行在惡劣環境下的旋轉機械，如小型燃汽輪機、渦輪增壓器、氣體循環器和后備電力單元等。不但可以為機械系統提供動力，而且是非常重要的執行機構，如機器人伺服系統的小型燃氣輪機、人工心藏、無人機的推進器、小型機器人和小衛星的機械控制系統等。近年來隨著激光加工、3D打印、等技術的發展，為小型旋轉機械的發展提供了不可或缺的技術支持和發展機遇。但是，軸承作為機械控制系統中的基本核心部件，一直落后于其他方面的發展，已變成了限制旋轉機械高速穩定運行的瓶頸。小型機械中沒有足夠的空間解決充分潤滑的問題，相比大型旋轉機械而言摩擦現象更為突出，因此對小型軸承的設計加工要求更高。然而，在小尺度下，由于各方面的限制，可供選用的軸承形式是十分有限的。目前采用的軸承主要形式有小型陶瓷球軸承、電磁軸承、氣體靜壓軸承。但這些方案要么機構復雜，要么成本較高，要么需要外部氣源，都只能工作在限定的工作環境中，局限性較大。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術中的不足，提供一種小型箔片氣體動壓軸承，該軸承在一定程度上解決了連續波箔加工困難，頂層箔片剛度大，難以裝配到軸承座上和軸承動特性不穩定等問題，提高現有小型氣體軸承的穩定性和承載力。

本發明的目的是通過以下技術方案實現的：

一種小型箔片氣體動壓軸承，包括軸承座，所述軸承座內依次設有雙層彈性波箔結構和頂層人字槽箔片，所述雙層彈性波箔結構通過連接所述頂層人字槽箔片的重合圓弧進行圓周定位，所述彈性波箔結構由外凸的彈性波箔和內凹的彈性波箔構成，所述雙層彈性波箔結構的內側凹面與所述頂層人字槽箔片的外表面相契合的連接，所述雙層彈性波箔結構的外側凸面與所述軸承座的內表面相接觸，所述軸承座起到安裝、固定、保護和支撐的作用；所述頂層人字槽箔片的內表面設置有人字形槽且形成有軸承與轉軸的配合面。

所述外凸的彈性波箔和所述內凹的彈性波箔采用圓弧定位式結構。

頂層人字槽箔片的內表面開有人字槽且采用強化處理。

所述雙層彈性波箔結構在圓周方向上等角度的分布，所對應的中心角度為α，其個數N＝360°/α。

所述雙層彈性波箔結構采用閉合圓弧波箔結構。

與現有技術相比，本發明的技術方案所帶來的有益效果是：

1.本發明通過基本力學原理提出一種雙層彈性波箔結構結合頂層人字槽箔片結構，以用在小型箔片氣體軸承上來改善軸承的安裝性、穩定性和承載能力。

2.本發明通過改變傳統空氣箔片軸承小型化中波箔和在頂層箔片開人字槽的結構，采用獨立的雙層彈性波箔結構來代替連續的波箔結構，將人字槽結構加入到頂層箔片中，這種結構阻尼大、支撐性能好、適應能力強，便于安裝和固定；使用LIGA加工技術，可以加工出高精度的復雜結構和表面粗糙度，根據性能需要加工出不同的性能參數的獨立的雙層彈性波箔結構，以提供不同的剛度和阻尼特性，降低了軸承的振動，提高了轉子運行的穩定性和承載能力。