强化流动紧凑型箔片轴承

1.本发明强化流动紧凑型箔片轴承，涉及空气轴承技术领域，具体为一种可以提供一定径向支撑的强化流动紧凑型箔片轴承。


背景技术：

2.随着科学技术的发展，现代工业中旋转机械的转速和性能要求越来越高，气体箔片轴承的发展承载着时代发展的重要使命。
3.径向气体箔片轴承是一种依靠气体润滑技术工作的新型轴承，是由一层或多层波纹箔片和平箔箔片组成的具有良好柔性支撑表面的动压气浮轴承，其依靠轴与轴承平箔箔片表面的相互运动，由于波纹箔片的弹性，轴与轴承平箔箔片表面之间形成一个楔形空间，转轴通过旋转将具有一定粘性的气体吸入这个楔形空间进行挤压，形成一层具有一定压力的润滑气膜。当转轴旋转速度足够高，气膜的压力足够大时会使转轴漂浮，从而转轴和轴承之间的摩擦力变小甚至消失。
4.气体箔片轴承所涉及的技术领域包括材料学、传热学、工程力学、转子动力学等学科，是一个多学科交叉的复杂综合问题。与传统滚动轴承以及油润滑滑动轴承相比，气体箔片轴承具有工作转速高、稳定性好、低磨损、低污染、高寿命等特点，其广泛应用于空气循环机、空气鼓风机、燃料电池空压机、微型燃气轮机等机械中。
5.然而，在现有技术中，径向气体箔片轴承存在加工装配复杂、干摩擦严重、温升过快、气膜承载力不足导致轴承工作最高转速低等问题，因此提供一种结构简单，稳定性好，最高工作转速高的径向气体箔片轴承，是本领域亟需解决的技术问题。
6.针对上述现有技术中所存在的问题，研究设计一种新型的强化流动紧凑型箔片轴承，从而克服现有技术中所存在的问题是十分必要的。


技术实现要素：

7.根据上述现有技术提出的轴承内气体压力分布不均、流动性差而导致轴承稳定性差、干摩擦严重、轴承温升快、最大工作转速低等技术问题，而提供一种强化流动紧凑型箔片轴承。本发明主要采用在轴承座上加工定位槽和定位孔对波纹箔片和平箔箔片进行周向和轴向固定，加工装配更加方便；本发明所述的波纹箔片采用分叉结构，沿轴旋转方向波纹箔片的分叉缝隙逐渐减小，使波纹箔片沿气流流动方向形成一定梯度，从而气流可以更流畅地进入波纹箔片的各个阶段，解决了轴承内气体分布不均匀的问题；本发明所述的轴承座上的定位孔具有进气作用，由定位孔向轴承内通入静压气流，提高轴承内气流流动性，提高轴承气膜稳定性。
8.本发明采用的技术手段如下：
9.一种强化流动紧凑型箔片轴承包括：轴承座、波纹箔片和平箔箔片；
10.进一步地，轴承座为管状结构，在其内部装配有波纹箔片和平箔箔片；
11.进一步地，波纹箔片位于轴承座和平箔箔片之间。
12.进一步地，轴承座上加工有定位槽和定位孔，用于配合波纹箔片和平箔箔片上的定位结构对波纹箔片和平箔箔片进行定位。
13.进一步地，定位槽沿轴承座的轴向设置于轴承座的内壁上；
14.进一步地，定位孔沿轴承座径向设置于轴承座的中部；
15.进一步地，定位孔的轴线与定位槽的中心线相交；
16.进一步地，定位孔与外部冷却气源相连接，可通过调整气源压力、温度来优化改善冷却气体流动路径和强化传热效果，提高轴承的温度适应性。
17.进一步地，波纹箔片为矩形结构，在其一端设置有定位结构；
18.进一步地，定位结构包括与定位槽配合的定位部及与定位孔配合的凸出部。
19.进一步地，波纹箔片为分叉结构，沿轴旋转方向分叉缝隙逐渐减小；
20.进一步地，所述的分叉结构位于轴承座和平箔箔片之间，形成楔形槽结构。进一步地，平箔箔片为矩形结构，在其一端设置有定位结构；
21.进一步地，定位结构包括与定位槽配合的定位部及与定位孔配合的凸出部。
22.进一步地，波纹箔片和平箔箔片上的凸出结构下半部分的定位部与轴承座上面的定位槽配合，在装配过程中，对波纹箔片和平箔箔片进行周向固定。
23.进一步地，波纹箔片和平箔箔片上的凸出结构上半部分的凸出部与轴承座上面的定位孔配合，在装配过程中，对波纹箔片和平箔箔片进行轴向固定。
24.较现有技术相比，本发明具有以下优点：
25.1、本发明提供的强化流动紧凑型箔片轴承，采用在轴承座上加工定位槽和定位孔对波纹箔片和平箔箔片进行周向和轴向固定，与现有的径向气体箔片轴承相比，加工装配更加方便，固定效果更好；
26.2、本发明提供的强化流动紧凑型箔片轴承，波纹箔片采用分叉结构，沿轴旋转方向波纹箔片的分叉缝隙逐渐减小，使波纹箔片沿气流流动方向形成一定梯度，气流在流动过程中可以顺利进入波纹箔片周向各个波纹段，与现有的径向气体箔片轴承相比，可以避免波纹箔片与平箔箔片和轴承座接触紧密从而气流无法有效进入的问题，使轴承形成的气膜更加稳定；
27.3、本发明提供的强化流动紧凑型箔片轴承，通过定位孔向轴承内通入静压气流，提高气流流动性，增强换热，避免温升过快，同时可以有效解决由于旋转机械在高速运转状态下，轴承不能得到充足气体形成气膜，或气膜不稳定等问题，提高轴承整体性能。
28.综上，应用本发明的技术方案解决了现有技术中的轴承内气体压力分布不均、流动性差而导致轴承稳定性差、干摩擦严重、轴承温升快、最大工作转速低等问题。
附图说明
29.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
30.图1为本发明爆炸图；
31.图2为本发明轴承座结构示意图；
32.图3为本发明波纹箔片展平示意图；
33.图4为本发明平箔箔片展平示意图。
34.图中：1、轴承座 2、波纹箔片 3、平箔箔片 4、定位槽 5、定位孔 6、定位结构 61、定位部 62、凸出部。
具体实施方式
35.需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
36.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
37.需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
38.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当清楚，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
39.在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制：方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
40.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其位器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
41.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
42.如图1-4所示，本发明提供了一种强化流动紧凑型箔片轴承包括：轴承座1、波纹箔片2和平箔箔片3。轴承座1为管状结构，波纹箔片1和平箔箔片2是由矩形结构卷成的管状结构，由其上设置的定位部61和凸出部62配合定位槽4和定位孔5限制移动，固定在轴承座1上，组成一个完整的箔片轴承结构。
43.平箔箔片3与轴直接接触，在轴高速旋转过程中，由于波纹箔片2的弹性，在轴承表面会产生一个楔形空间，轴的旋转会不断地带动气体进入楔形槽内，使得楔形槽内形成具有一定压力的动压润滑气膜。轴承座1的定位孔5外接入稳定气源，通入恒压气流，使增强气体流动性，增强换热的同时也为气膜形成和维持稳定性提供了保障，从而提高轴承抗冲击和承载能力。
44.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。