一种螺旋槽径向气体轴承

本技术属于径向气体轴承领域，具体为一种具有柔性波箔结构的螺旋槽径向气体轴承。

背景技术：

1、传统的离心式空压机大都以油润滑轴承作为电机转子的支撑件，但是在很多的应用场景下，离心式空压机对于轴承转速，使用寿命和使用环境的要求极大限制了油润滑轴承的应用。例如针对车用氢燃料电池的离心式空压机要满足无油、高效、动态响应快、工作范围广的要求，在电机转子支撑轴承的设计过程中就必须采用无油轴承。目前无油轴承中水轴承和气体轴承应用较多，气体轴承与水轴承相比，无需相应的辅助系统，结构简单，转速高，并且气体比水对轴承的腐蚀更小，更加适用于车载离心式空压机。

2、气体轴承按照气体润滑压力的产生原理可以分为静压气体轴承，动压气体轴承和压膜型气体轴承三种，相比于动压气体轴承，静压气体轴承需要其它供气辅助系统，压膜型气体轴承需要轴承相互接触的两个面沿垂直方向振动。

3、其中动压气体轴承按轴承面形状可以分为平面、带槽、多面和挠性面。螺旋槽径向气体轴承作为动压气体轴承的一种，由于轴承转子表面螺旋状沟槽的存在，约束了气体的流动，增加了轴承的阻尼作用，使气体沿沟槽规律的流动，能够在一定程度上抵抗外部载荷的冲击和抑制了轴承涡动失稳，提高了转子的稳定性。但是在螺旋槽气体轴承离心式空压机的工作过程中，由环境温度等原因引起的轴承支撑件变形会挤压轴承套筒，由于螺旋槽径向气体轴承的轴承套筒和轴承转子之间的间隙仅有微米级，轴承支撑件的变形挤压作用很容易影响到螺旋槽径向气体轴承正常工作时的气膜间隙，使轴承转子和轴承套发生碰磨，缩短气体轴承的使用寿命，严重时会发生胶合，使轴承完全失效。

技术实现思路

1、本实用新型提供一种螺旋槽径向气体轴承，该气体轴承可以有效防止因轴承支撑件形变对轴承气膜间隙的影响，解决螺旋槽径向动压气体轴承在实际应用中的技术不足了，提高了产品使用寿命。

2、本实用新型的技术方案是，一种螺旋槽径向气体轴承，包括轴承转子、轴承套筒、柔性波箔圈和轴承支撑件，所述轴承转子外表面设置有螺旋状沟槽，所述轴承套筒、轴承支撑件为圆筒结构，轴承套筒内圈表面设置有抗磨涂层，轴承转子设置在轴承套筒内，所述柔性波箔圈设置在轴承套筒、轴承支撑件之间，柔性波箔圈与轴承支撑件或轴承套筒同轴连接。

3、所述柔性波箔圈的材料为镍铬合金材料或铍青铜。

4、所述轴承转子的螺旋状沟槽，由设置在轴承转子轴端两侧的若干沟槽形成，轴端单侧的沟槽沿轴承转子表面周向均匀分布，所述轴端两侧的沟槽布置方式是关于轴承转子轴向中心面对称分布或非对称分布。

5、可选的，轴端两侧的沟槽之间存在间隔。

6、所述轴承转子上的沟槽的截面形状是四边形、圆弧形、渐开线形或u形。

7、可选地，所述轴承转子上的沟槽的截面形状沿螺旋方向变化。

8、所述柔性波箔圈是由波纹带条围成的圈体，波纹带条一侧凸起波峰为弧面，另一侧凸起波峰为平面。

9、所述柔性波箔圈与轴承支撑件或轴承套筒同轴连接方式为插销连接或者柔性波箔圈前缘点处固定连接。

10、所述柔性波箔圈上的弧面朝向于其同轴连接的组件。

11、本实用新型的气体轴承的优点是，其设置轴承套筒、柔性波箔圈、轴承支撑件的组合形成更加稳定支撑结构，最大限度的降低了使用时环境因素对轴承造成的影响，保证了轴承正常工作时的气膜间隙，从而提高了气体轴承的使用寿命和可靠性。并且对螺旋状沟槽结构进行优化，进一步保证了设备稳定性。

技术特征：

1.一种螺旋槽径向气体轴承，其特征在于：包括轴承转子、轴承套筒、柔性波箔圈和轴承支撑件，所述轴承转子外表面设置有螺旋状沟槽，所述轴承套筒、轴承支撑件为圆筒结构，轴承套筒内圈表面设置有抗磨涂层，轴承转子设置在轴承套筒内，所述柔性波箔圈设置在轴承套筒、轴承支撑件之间，柔性波箔圈与轴承支撑件或轴承套筒同轴连接。

2.根据权利要求1所述的螺旋槽径向气体轴承，其特征在于：所述柔性波箔圈的材料为镍铬合金材料或铍青铜。

3.根据权利要求1所述的螺旋槽径向气体轴承，其特征在于：所述轴承转子的螺旋状沟槽，由设置在轴承转子轴端两侧的若干沟槽形成，轴端单侧的沟槽沿轴承转子表面周向均匀分布，所述轴端两侧的沟槽布置方式是关于轴承转子轴向中心面对称分布或非对称分布。

4.根据权利要求3所述的螺旋槽径向气体轴承，其特征在于：轴端两侧的沟槽之间存在间隔。

5.根据权利要求3所述的螺旋槽径向气体轴承，其特征在于：所述轴承转子上的沟槽的截面形状是四边形、圆弧形、渐开线形或u形。

6.根据权利要求3所述的螺旋槽径向气体轴承，其特征在于：所述轴承转子上的沟槽的截面形状沿螺旋方向变化。

7.根据权利要求1所述的螺旋槽径向气体轴承，其特征在于：所述柔性波箔圈是由波纹带条围成的圈体，波纹带条一侧凸起波峰为弧面，另一侧凸起波峰为平面。

8.根据权利要求1所述的螺旋槽径向气体轴承，其特征在于：所述柔性波箔圈与轴承支撑件或轴承套筒同轴连接方式为插销连接或者柔性波箔圈前缘点处固定连接。

9.根据权利要求1所述的螺旋槽径向气体轴承，其特征在于：所述柔性波箔圈上的弧面朝向于其同轴连接的组件。

技术总结
本技术提供一种螺旋槽径向气体轴承，包括轴承转子、轴承套筒、柔性波箔圈和轴承支撑件，轴承转子外表面设置有螺旋状沟槽，轴承套筒、轴承支撑件为圆筒结构，轴承套筒内圈表面设置有抗磨涂层，轴承转子设置在轴承套筒内，柔性波箔圈设置在轴承套筒、轴承支撑件之间，柔性波箔圈与轴承支撑件或轴承套筒同轴连接。该气体轴承可以有效防止因轴承支撑件形变对轴承气膜间隙的影响，解决螺旋槽径向动压气体轴承在实际应用中的技术不足了，提高了产品使用寿命。

技术研发人员：殷玉枫,唐杰,张鑫,王嘉誉,韩原臻
受保护的技术使用者：太原科技大学
技术研发日：20221230
技术公布日：2024/1/12