[發明專利]動壓氣體徑向軸承

在審

• 申請號: 202010021798.3
• 申請日: 2020-01-09
• 公開（公告）號: CN113107962A
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 張治平;劉華;李宏波;雷連冬;陳玉輝
• 申請（專利權）人: 珠海格力電器股份有限公司
• 主分類號: F16C17/02
• 分類號: F16C17/02;F16C33/04
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 顏鏑

本公開涉及一種動壓氣體徑向軸承，包括：軸承殼體(20)，具有用于圍出容納轉子(10)的中空內腔的殼體內壁；頂箔(30)，設置在所述中空內腔內；波箔(40)，具有支撐在所述頂箔(30)與所述殼體內壁之間的多個波紋段(42)；其中，所述多個波紋段(42)中的至少一個波紋段(42)與所述頂箔(30)之間和與所述殼體內壁之間均為面接觸。本公開實施例能夠提高軸承承載能力。

技術領域

本公開涉及軸承領域，尤其涉及一種動壓氣體徑向軸承。

背景技術

軸承是支撐軸及其上的零件做機械旋轉的基礎零件。隨著科技進步，軸承向著轉速高、體積小、旋轉精度高等方向發展。氣浮軸承具有無油化、轉速高、振動小、耐高溫等一系列優點，因此自20世紀60年代以來逐漸得到重視和發展。

根據潤滑氣膜生成機理的不同，氣浮軸承可分為靜壓氣體軸承和動壓氣體軸承。靜壓氣體軸承利用外部氣源給軸承供氣產生壓力支承載荷。動壓氣體軸承利用氣體在軸與軸承的內表面之間的楔形空間產生的壓力氣膜來支承載荷。動壓氣體軸承的工作原理如圖1所示，轉軸a1在重力作用下相對與軸承a2發生偏心，進而與軸承a2的內表面形成楔形間隙。當轉軸a1高速旋轉運動時，不斷將具有一定粘度的氣體帶入楔形間隙，而氣體的不斷進入使得氣膜a3產生一定的壓力，當氣膜a3所產生的壓力足以平衡轉軸a1的載荷時，轉軸a1與軸承a2完全分離。

箔片動壓氣體徑向軸承是一種常見的動壓氣體軸承，其一般包括軸承殼、頂箔和波箔。頂箔為轉軸提供潤滑表面，波箔具有波紋形狀的彈性箔片，為軸承提供部分剛度和阻尼。在一些相關技術中，波箔和頂箔的一端焊接在軸承殼上，另一端為自由端，且頂箔均勻地搭接在波箔的箔片的每個波紋頂端。

經發明人研究發現，相關技術中的箔片動壓氣體徑向軸承存在以下需要改進的問題：

(1)彈性箔片的承載力。波箔是連接軸承殼和頂箔的重要零件，其在形成動壓氣膜時受力變形并產生支撐力。支撐力傳遞給頂箔，與氣膜力平衡，進而維持轉軸平衡。頂箔均勻地搭接在波箔的箔片的每個波紋頂端，與波箔的箔片的每個波紋是線接觸，受力面積小，導致承壓大，容易發熱。再加上轉軸在做周期性旋轉運動時，不斷對箔片的波紋頂端造成沖擊，使得發熱持續，進而造成軸承局部高溫。

(2)支撐剛度單一。相關技術為了方便箔片動壓氣體軸承的加工和裝配，一般采用單層彈性支撐；有些相關技術為了增加軸承阻尼，采用結構相同的雙層彈性支撐。但這些結構并不能徹底發揮箔片動壓氣體軸承的性能。在實際工作時，隨著轉速變化，轉子系統所需要的承載剛度是變化的，一般隨轉速的提升而增加。尤其對于變頻電機來說，其驅動的轉子系統經常需要變轉速運行，而相關技術中箔片動壓氣體軸承難以適應這種特別的工況。

(3)彈性支撐箔片圓周方向自由度較大。在軸承工作時，彈性箔片在氣膜力的作用下發生變形，除了高度尺寸發生變化，在圓周方向上，自由端的彈性箔片也發生蠕變。承載越大，蠕變程度越大，且缺乏約束。然而，當轉子承載存在瞬時變化時(如啟動)，其作用力遠大于平均載荷，容易導致彈性箔片蠕變程度突變。由于缺乏約束，如果彈性箔片的非自由段伸長過大，則有可能碰撞固定端，導致彈性箔片的波形結構變形。

發明內容

有鑒于此，本公開實施例提供一種動壓氣體徑向軸承，能夠提高承載能力。

在本公開的一個方面，提供一種動壓氣體徑向軸承，包括：

軸承殼體，具有用于圍出容納轉子的中空內腔的殼體內壁；

頂箔，設置在所述中空內腔內；

波箔，具有支撐在所述頂箔與所述殼體內壁之間的多個波紋段；

其中，所述多個波紋段中的至少一個波紋段與所述頂箔之間和與所述殼體內壁之間均為面接觸。

在一些實施例中，所述波箔包括多層彈性箔片，所述多層彈性箔片中相鄰層彈性箔片沿所述軸承殼體的徑向部分重疊。