本發(fā)明屬于箔片氣體動(dòng)壓軸承領(lǐng)域，涉及一種具有雙波雙頂?shù)闹雇撇諝廨S承。

背景技術(shù)：

1、軸承用于支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，是旋轉(zhuǎn)機(jī)械的關(guān)鍵組成部件，其性能的好壞對(duì)旋轉(zhuǎn)機(jī)械運(yùn)行質(zhì)量有直接影響。箔片動(dòng)壓氣體軸承以環(huán)境氣體作為潤(rùn)滑介質(zhì)，在轉(zhuǎn)子與頂層平箔片間形成動(dòng)壓氣膜，進(jìn)而產(chǎn)生承載力。它具有無(wú)油、微振動(dòng)、低摩擦、高轉(zhuǎn)速、環(huán)境適應(yīng)性好和壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，還具有良好的抗沖擊能力和較強(qiáng)的自適應(yīng)性，可以保證轉(zhuǎn)子在高速下的穩(wěn)定性，已廣泛應(yīng)用于透平膨脹機(jī)、離心風(fēng)機(jī)和離心壓縮機(jī)等高速旋轉(zhuǎn)機(jī)械中。

2、動(dòng)壓氣體軸承屬于被動(dòng)式滑動(dòng)軸承，箔片氣體軸承是在剛性動(dòng)壓軸承的基礎(chǔ)上附加彈性支承結(jié)構(gòu)，通常由形成潤(rùn)滑氣膜的頂層平箔片以及具有一定剛度阻尼特性的底層彈性波箔片組成。一方面，空氣箔片軸承的波形箔片與頂部箔片的厚度極小，頂箔由波箔支撐，且波箔片上每個(gè)波拱高度一致，波拱頂部與平箔相接觸，導(dǎo)致箔片軸承的接觸應(yīng)力集中點(diǎn)較多，影響氣膜的形成。另一方面，單一波箔帶來(lái)的結(jié)構(gòu)剛度通常只適用于某一最佳承載力范圍，在軸向承載力變化較大，止推軸承的自適應(yīng)性較差。此外，軸承與止推盤安裝時(shí)不可避免地會(huì)產(chǎn)生少量偏斜，止推軸承工作時(shí)產(chǎn)生大量的摩擦熱，目前的軸承結(jié)構(gòu)對(duì)該現(xiàn)象考慮不足。

3、因此，如何減少空氣箔片軸承的應(yīng)力集中點(diǎn)，加速氣膜形成并保持氣膜穩(wěn)定，以及提供不同承載力下的多級(jí)結(jié)構(gòu)剛度，是需要行業(yè)內(nèi)聚焦解決的關(guān)鍵問(wèn)題。傳統(tǒng)止推箔片軸承結(jié)構(gòu)如圖1所示，其存在如下不足之處：

4、1、氣膜的楔形構(gòu)造依靠波高獲得，實(shí)現(xiàn)起來(lái)較為困難，加工制造模具的費(fèi)用高，且沖壓回彈使得精度不易保證，需反復(fù)調(diào)試；

5、2、波箔變形之后的楔形形狀也會(huì)受到影響，逐漸偏離軸承的設(shè)計(jì)最佳值；

6、3、止推軸承對(duì)強(qiáng)弱軸向力的自適應(yīng)能力較差，往往大承載止推軸承箔片設(shè)計(jì)較硬，輕載止推空氣軸承的箔片較軟，缺乏自動(dòng)調(diào)節(jié)能力；

7、4、啟動(dòng)過(guò)程，止推箔片軸承的扇形頂箔與止推盤之間為完全面接觸，摩擦力矩較大，不利于起浮壓力或起浮轉(zhuǎn)速的降低；

8、5、止推軸承底板外圈加工u形槽口，配合銷釘實(shí)現(xiàn)固定，這種方式會(huì)增大軸承和端蓋的外徑尺寸，對(duì)渦輪、空壓機(jī)等產(chǎn)品的輕量化不利；

9、6、單一波箔的耐沖擊性能較差，在軸向瞬時(shí)大載荷作用下，波箔容易被壓潰變形，無(wú)法恢復(fù)彈性，使得軸承失效和轉(zhuǎn)子卡滯；

10、7、未充分采取措施，解決止推盤和止推空氣軸承之間的安裝偏斜問(wèn)題；8、未充分采取措施，實(shí)現(xiàn)止推箔片空氣軸承內(nèi)部的引氣冷卻。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、發(fā)明目的

2、提供一種具有雙波雙頂?shù)闹雇撇諝廨S承結(jié)構(gòu)。本發(fā)明具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造方便、自適應(yīng)性強(qiáng)、耐沖擊等級(jí)高、節(jié)省安裝空間等特點(diǎn)。

3、技術(shù)方案

4、一種具有雙波雙頂?shù)闹雇撇諝廨S承，參見圖2～圖6，包括厚頂箔1、薄頂箔2、中間板3、波箔4、軸承座5；所述軸承座5與所述中間板3外形相同，所述中間板3為圓盤結(jié)構(gòu)，所述圓盤結(jié)構(gòu)均分為若干為扇形瓦，薄頂箔2的焊接在所述扇形瓦上端的一側(cè)上，厚頂箔1焊接在所述扇形瓦上端的另一側(cè)上，所述波箔4焊接在所述扇形瓦下端的一側(cè)，所述波箔4在扇形瓦上的焊點(diǎn)位置應(yīng)與所述薄頂箔2在所述扇形瓦上的焊點(diǎn)位置重合，所述中間板3下表面設(shè)有若干棘爪，與所述軸承座5上對(duì)應(yīng)設(shè)置的若干凹槽匹配，中間板3通過(guò)所述棘爪安裝在所述軸承座5上；所述波箔4具體為整體式大圓弧，所述大圓弧由若干個(gè)雙連拱結(jié)構(gòu)組成。

5、進(jìn)一步的，所述扇形瓦下端設(shè)置的波箔4，其數(shù)量應(yīng)與所述厚頂箔1以及薄頂箔2的數(shù)量一致，兩兩波箔4之間存在間隙。

6、進(jìn)一步的，所述軸承座5上設(shè)有通風(fēng)槽，冷卻風(fēng)沿所述槽從止推盤外側(cè)流向內(nèi)側(cè)，流向與旋轉(zhuǎn)方向之間為銳角。

7、進(jìn)一步的，薄頂箔2自由端上設(shè)有鋸齒槽21，可以增加頂箔的散熱量。

8、進(jìn)一步的，所述厚頂箔1固定端上設(shè)有通風(fēng)槽11，有利于風(fēng)從頂箔上側(cè)進(jìn)入止推空氣軸承內(nèi)部。

9、進(jìn)一步的，所述扇形瓦數(shù)量為6-12塊，一般數(shù)量為偶數(shù)。

10、進(jìn)一步的，所述波箔4上設(shè)有切割槽，一方面，使各條波箔可以自適應(yīng)滑移變形，另一方面，可以改善軸承內(nèi)部的散熱。

11、進(jìn)一步的，止推盤7高速旋轉(zhuǎn)，與止推箔片空氣軸承配合形成氣膜，提供軸向力。

12、進(jìn)一步的，厚頂箔、薄頂箔、中間板、波箔的材料均為gh4169，厚度分別為0.12mm、0.02mm、0.3mm、0.1mm。

13、本申請(qǐng)的有益效果在于：

14、雙連拱式波箔具有小承載力下小剛度、大承載力下大剛度的特性，自適應(yīng)性更強(qiáng)，可有效拓展單一型號(hào)軸承的應(yīng)用范圍；波箔帶大圓弧，用于安裝時(shí)的預(yù)緊，可以有效解決渦輪、空壓機(jī)等轉(zhuǎn)子安裝偏斜問(wèn)題；頂箔自帶小圓弧，產(chǎn)品啟動(dòng)時(shí)可以減小與止推盤的接觸面積和摩擦力矩，有效降低起浮壓力或起浮轉(zhuǎn)速；依靠薄頂箔墊在厚頂箔底部形成楔形氣膜，并可依靠薄頂箔厚度調(diào)整楔形輪廓，相比依賴差異波拱構(gòu)造楔形方法，更加簡(jiǎn)單可靠。雙層頂箔和雙連拱波箔分別焊接在中間板兩側(cè)，結(jié)構(gòu)更加簡(jiǎn)單，制造方便且精度易保證；依靠中間板的四個(gè)棘爪配合軸承座的u型槽，實(shí)現(xiàn)軸承的安裝定位，相比銷釘固定方式，所占空間更小，有利于整機(jī)尺寸、重量削減。中間板具有棘爪定位、翹舌頭預(yù)緊、冷卻氣流貫通等多種用途。厚頂箔設(shè)有u型槽、薄頂箔加工有小鋸齒，波箔布置有分隔槽，多項(xiàng)措施保證冷卻氣流在軸承內(nèi)部的充分流動(dòng)。

技術(shù)特征：

1.一種具有雙波雙頂?shù)闹雇撇諝廨S承，其特征在于，包括厚頂箔、薄頂箔、中間板、波箔、軸承座；所述軸承座與所述中間板外形相同，所述中間板為圓盤結(jié)構(gòu)，所述圓盤結(jié)構(gòu)均分為若干為扇形瓦，薄頂箔的焊接在所述扇形瓦上端的一側(cè)上，厚頂箔焊接在所述扇形瓦上端的另一側(cè)上，所述波箔焊接在所述扇形瓦下端的一側(cè)，所述波箔在扇形瓦上的焊點(diǎn)位置應(yīng)與所述薄頂箔在所述扇形瓦上的焊點(diǎn)位置重合，所述中間板下表面設(shè)有若干棘爪，與所述軸承座上對(duì)應(yīng)設(shè)置的若干凹槽匹配，中間板通過(guò)所述棘爪安裝在所述軸承座上；所述波箔具體為整體式大圓弧，所述大圓弧由若干個(gè)雙連拱結(jié)構(gòu)組成。

2.如權(quán)利要求1所述的軸承，其特征在于，所述扇形瓦下端設(shè)置的波箔，其數(shù)量應(yīng)與所述厚頂箔以及薄頂箔的數(shù)量一致，兩兩波箔之間存在間隙。

3.如權(quán)利要求2所述的軸承，其特征在于，所述軸承座上設(shè)有通風(fēng)槽，冷卻風(fēng)沿所述通風(fēng)槽從止推盤外側(cè)流向內(nèi)側(cè)，流向與旋轉(zhuǎn)方向之間為銳角。

4.如權(quán)利要求3所述的軸承，其特征在于，薄頂箔自由端上設(shè)有鋸齒槽，可以增加頂箔的散熱量。

5.如權(quán)利要求4所述的軸承，其特征在于，所述厚頂箔固定端上設(shè)有通風(fēng)槽，有利于風(fēng)從頂箔上側(cè)進(jìn)入止推空氣軸承內(nèi)部。

6.如權(quán)利要求5所述的軸承，其特征在于，所述扇形瓦數(shù)量為6-12塊，數(shù)量為偶數(shù)。

7.如權(quán)利要求6所述的軸承，其特征在于，所述波箔上設(shè)有切割槽，一方面，使各條波箔可以自適應(yīng)滑移變形，另一方面，可以改善軸承內(nèi)部的散熱。

8.如權(quán)利要求7所述的軸承，其特征在于，止推盤高速旋轉(zhuǎn)，與止推箔片空氣軸承配合形成氣膜，提供軸向力。

9.如權(quán)利要求8所述的軸承，其特征在于，厚頂箔、薄頂箔、中間板、波箔的材料均為gh4169，厚度分別為0.12mm、0.02mm、0.3mm、0.1mm。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于箔片氣體動(dòng)壓軸承領(lǐng)域，涉及一種具有雙波雙頂?shù)闹雇撇諝廨S承。包括厚頂箔、薄頂箔、中間板、波箔、軸承座；軸承座與所述中間板外形相同，所述中間板為圓盤結(jié)構(gòu)，圓盤結(jié)構(gòu)均分為若干為扇形瓦，薄頂箔的焊接在所述扇形瓦上端的一側(cè)上，厚頂箔焊接在所述扇形瓦上端的另一側(cè)上，所述波箔焊接在所述扇形瓦下端的一側(cè)，波箔在扇形瓦上的焊點(diǎn)位置應(yīng)與所述薄頂箔在所述扇形瓦上的焊點(diǎn)位置重合，中間板下表面設(shè)有若干棘爪，與所述軸承座上對(duì)應(yīng)設(shè)置的若干凹槽匹配，中間板通過(guò)所述棘爪安裝在所述軸承座上；波箔具體為整體式大圓弧，大圓弧由若干個(gè)雙連拱結(jié)構(gòu)組成。雙連拱式波箔具有小承載力下小剛度、大承載力下大剛度的特性，自適應(yīng)性更強(qiáng)。

技術(shù)研發(fā)人員：胡洪洋,趙磊,劉書明,王紀(jì)超,吳會(huì)軍,董俊新
受保護(hù)的技術(shù)使用者：新鄉(xiāng)航空工業(yè)(集團(tuán))有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/9