具有半预紧结构的径向动压空气轴承制造技术

本实用新型专利技术公开了具有半预紧结构的径向动压空气轴承，包括由外至内依次装配的轴承座、波箔和顶箔，波箔为弹性支撑构件，轴承座的内端上开设有多个插槽。顶箔于环向上分为悬臂式顶箔和波箔式顶箔。在波箔式结构的基础上与悬臂结构进行了整合，在不降低轴承承载能力的前提下，将轴承上方结构，由原来的整周式顶箔改为了悬臂式顶箔，由于悬臂结构的预紧作用，从而在轴承上方也可产生气膜，有效抑制了轴系的径向窜动，整体也类似于“抱住了转子”，提高了轴承

【技术实现步骤摘要】
具有半预紧结构的径向动压空气轴承


[0001]本技术涉及动压气体轴承
，尤其涉及一种具有半预紧结构的径向动压空气轴承。

技术介绍

[0002]通常来说，箔片式径向动压空气轴承可以分为两大类，即波箔式与悬臂式。
[0003]通常我们关注轴承的这么几个指标：即承载能力、一定载荷下的起飞力矩和起飞转速、轴承温升、轴系运行稳定性。随着空浮行业的迅猛发展，现在还需要关注轴承的抗冲击振动能力。相同几何尺寸的波箔式和悬臂式轴承可以做一个简单对比发现如下表所示：
[0004][0005]从上表可以看出，波箔式结构轴承似乎有很多优势，但是在实际应用中，我们更关注的轴承性能指标有：承载能力、轴系运行稳定性及抗冲击振动能力，而轴系运行稳定性及抗冲击能力最为关键。这些性能指标，具有一票否决制。例如在氢燃料电池空压机行业，即使某一款轴承拥有良好的承载能力，较低的起飞力矩和起飞转速，较低的温升及良好的抗冲击振动能力，但是如果轴系不能稳定运行，则一切都是徒劳的。因为轴系不能稳定运行，则意味着该空压机是不稳定的，极有可能会烧损，对整车带来极大损失。
[0006]目前空浮行业，无论是空浮鼓风机、氢燃料电池空压机或者ACM等行业，波箔式轴承是最常见的，尽管其轴系运行稳定性理论上要差于悬臂式，且在实际应用中，也的确是要差于悬臂式，但并没有差到不可使用的地步。在常见的转速范围内，例如0～100000rpm转速范围内，甚至0～120000rpm范围内，通过调整轴承的参数，例如波箔几何尺寸，径向间隙等，波箔式轴承也可以稳定支承轴系的运行。
[0007]但是面对更高的转速，则波箔式轴承对于轴系运行的稳定性，其劣势开始显现，因为通过调整轴承的参数来维持稳定性，则比较困难，通常收效甚微。现在空浮行业的一个发展方向是高速小型化，这对波箔式轴承是一个不小的挑战，如果不能稳定支承轴系的运行，则一切都毫无意义。但是如果改用悬臂式结构轴承，似乎又无法解决抗冲击振动差、承载能力弱的问题。因此必须对现有箔片式空气轴承的结构进行改良，以确保其在更高转速下，既可以保证轴系稳定运行，又能满足轴承抗冲击振动的要求。

技术实现思路

[0008]本技术所要解决的技术问题是提供一种具有半预紧结构的径向动压空气轴承，能够有效提高轴承
‑
轴系运行的稳定性和整个轴承的抗冲击的能力。
[0009]为解决上述技术问题，本技术所采取的技术方案是：
[0010]具有半预紧结构的径向动压空气轴承，包括由外至内依次装配的轴承座、波箔和顶箔，所述波箔为弹性支撑构件，所述轴承座的内端上开设有多个插槽，其特征在于：
[0011]所述顶箔于环向上分为悬臂式顶箔和波箔式顶箔；
[0012]所述波箔式顶箔位于轴承座的下半圈，其两端均具有向离心方向弯折形成的第一折弯部，所述第一折弯部插入轴承座的插槽内；
[0013]所述悬臂式顶箔具有独立的多段，每段悬臂式顶箔的一端具有向离心方向弯折形成的第二折弯部，所述第二折弯部插入轴承座内圈的插槽内，悬臂式顶箔的另一端沿周向自由搭接在相邻单体上；
[0014]所述波箔式顶箔和每段悬臂式顶箔均对应有一段波箔，每段波箔的一端向离心方向弯折后形成第三弯折部，所述第三弯折部插入轴承座内圈的插槽内，另一端沿轴承座内圆周壁延伸形成自由端。
[0015]进一步的技术方案在于：所述悬臂式顶箔和波箔式顶箔按1:(1～1.5)的圆周占比分布。
[0016]进一步的技术方案在于：所述第三弯折部与对应的第一折弯部或第一折弯部重叠、置于同一插槽内。
[0017]进一步的技术方案在于：所述波箔式顶箔对应的波箔预紧的装配于波箔式顶箔与轴承座之间。
[0018]进一步的技术方案在于：所述轴承座上插槽的数量与第一折弯部和第二折弯部合计的数量相同。
[0019]进一步的技术方案在于：与波箔式顶箔相接的一段悬臂式顶箔的自由端沿周向自由搭接在波箔式顶箔上。
[0020]采用上述技术方案所产生的有益效果在于：
[0021]在波箔式结构的基础上与悬臂结构进行了整合，在不降低轴承承载能力的前提下，将轴承上方结构，由原来的整周式顶箔改为了悬臂式顶箔，由于悬臂结构的预紧作用，从而在轴承上方也可产生气膜，有效抑制了轴系的径向窜动，整体也类似于“抱住了转子”，提高了轴承
‑
轴系运行的稳定性。
[0022]位于轴系底部采用近半圈的波箔式平箔和对应的波箔段能够为轴承
‑
轴系提供足够的承载能力，整圈的波箔一起，在受到冲击振动时，产生相应的自适应变形，为轴承提供较优的抗冲击能力。
附图说明
[0023]下面结合附图和具体实施方式对本技术作进一步详细的说明。
[0024]图1是现有技术中波箔式结构空气轴承的结构示意图；
[0025]图2是现有技术中波箔式
‑
轴系运行情况的示意图(转子逆时针旋转)；
[0026]图3是现有技术中悬臂式结构空气轴承的结构示意图；
[0027]图4是现有技术中悬臂式
‑
轴系运行情况的示意图(转子逆时针旋转)；
[0028]图5是现有技术中波箔式结构空气轴承承载区气膜压力分布示意图(略去轴承座和波箔)；
[0029]图6是现有技术中悬臂式结构空气轴承气膜压力分布示意图(略去轴承座)；
[0030]图7是本公开的径向动压空气轴承空载状态的结构示意图；
[0031]图8是本公开的径向动压空气轴承与转子装配后的结构示意图；
[0032]图9是本公开的径向动压空气轴承气膜压力分布示意图(略去轴承座)。
具体实施方式
[0033]下面结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域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，都属于本技术保护的范围。
[0034]在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本技术，但是本技术还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本技术内涵的情况下做类似推广，因此本技术不受下面公开的具体实施例的限制。
[0035]如图1～图9所示，具有半预紧结构的径向动压空气轴承，包括由外至内依次装配的轴承座10、波箔20和顶箔，所述波箔20为弹性支撑构件，所述轴承座10的内端上开设有多个插槽，插槽的设置设为了供波箔20和顶箔的固定端插入，实现波箔20和顶箔与轴承座10的连接，为了满足轴承受力承载后的变形，波箔20和顶箔的固定端在插槽内能够移动，以提供受力后的变形能力。
[0036]悬臂式轴承轴系运行稳定性要优于波箔式轴承轴系。从图2和图4对比可知，悬臂式轴承对轴系沿整个圆周方向均有束缚力的作用，也即整个圆周方向都有气膜作用在轴系上，并且是时刻作用在轴系上本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.具有半预紧结构的径向动压空气轴承，包括由外至内依次装配的轴承座(10)、波箔(20)和顶箔，所述波箔(20)为弹性支撑构件，所述轴承座(10)的内端上开设有多个插槽，其特征在于：所述顶箔于环向上分为悬臂式顶箔(31)和波箔式顶箔(32)；所述波箔式顶箔(32)位于轴承座(10)的下半圈，其两端均具有向离心方向弯折形成的第一折弯部(321)，所述第一折弯部(321)插入轴承座(10)的插槽内；所述悬臂式顶箔(31)具有独立的多段，每段悬臂式顶箔(31)的一端具有向离心方向弯折形成的第二折弯部(311)，所述第二折弯部(311)插入轴承座(10)内圈的插槽内，悬臂式顶箔(31)的另一端沿周向自由搭接在相邻单体上；所述波箔式顶箔(32)和每段悬臂式顶箔(31)均对应有一段波箔(20)，每段波箔(20)的一端向离心方向弯折后形成第三弯折部(201)，所述第三弯折部(201)插入轴承座(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱冰硕，乔青满，张博伦，贾晓光，王沾朴，薛枫，袁添泽，张康，张春华，秦懂，靳国梁，陈少华，
申请(专利权)人：河北金士顿科技有限责任公司，
类型：新型
国别省市：