[发明专利]动压气体径向轴承

说明书

本公开涉及一种动压气体径向轴承，包括：轴承壳体(20)，具有用于围出容纳转子(10)的中空内腔的壳体内壁；顶箔(30)，设置在所述中空内腔内；波箔(40)，具有支撑在所述顶箔(30)与所述壳体内壁之间的多个波纹段(42)；其中，所述多个波纹段(42)中的至少一个波纹段(42)与所述顶箔(30)之间和与所述壳体内壁之间均为面接触。本公开实施例能够提高轴承承载能力。

技术领域

本公开涉及轴承领域，尤其涉及一种动压气体径向轴承。

背景技术

轴承是支撑轴及其上的零件做机械旋转的基础零件。随着科技进步，轴承向着转速高、体积小、旋转精度高等方向发展。气浮轴承具有无油化、转速高、振动小、耐高温等一系列优点，因此自20世纪60年代以来逐渐得到重视和发展。

根据润滑气膜生成机理的不同，气浮轴承可分为静压气体轴承和动压气体轴承。静压气体轴承利用外部气源给轴承供气产生压力支承载荷。动压气体轴承利用气体在轴与轴承的内表面之间的楔形空间产生的压力气膜来支承载荷。动压气体轴承的工作原理如图1所示，转轴a1在重力作用下相对与轴承a2发生偏心，进而与轴承a2的内表面形成楔形间隙。当转轴a1高速旋转运动时，不断将具有一定粘度的气体带入楔形间隙，而气体的不断进入使得气膜a3产生一定的压力，当气膜a3所产生的压力足以平衡转轴a1的载荷时，转轴a1与轴承a2完全分离。

箔片动压气体径向轴承是一种常见的动压气体轴承，其一般包括轴承壳、顶箔和波箔。顶箔为转轴提供润滑表面，波箔具有波纹形状的弹性箔片，为轴承提供部分刚度和阻尼。在一些相关技术中，波箔和顶箔的一端焊接在轴承壳上，另一端为自由端，且顶箔均匀地搭接在波箔的箔片的每个波纹顶端。

经发明人研究发现，相关技术中的箔片动压气体径向轴承存在以下需要改进的问题：

(1)弹性箔片的承载力。波箔是连接轴承壳和顶箔的重要零件，其在形成动压气膜时受力变形并产生支撑力。支撑力传递给顶箔，与气膜力平衡，进而维持转轴平衡。顶箔均匀地搭接在波箔的箔片的每个波纹顶端，与波箔的箔片的每个波纹是线接触，受力面积小，导致承压大，容易发热。再加上转轴在做周期性旋转运动时，不断对箔片的波纹顶端造成冲击，使得发热持续，进而造成轴承局部高温。

(2)支撑刚度单一。相关技术为了方便箔片动压气体轴承的加工和装配，一般采用单层弹性支撑；有些相关技术为了增加轴承阻尼，采用结构相同的双层弹性支撑。但这些结构并不能彻底发挥箔片动压气体轴承的性能。在实际工作时，随着转速变化，转子系统所需要的承载刚度是变化的，一般随转速的提升而增加。尤其对于变频电机来说，其驱动的转子系统经常需要变转速运行，而相关技术中箔片动压气体轴承难以适应这种特别的工况。

(3)弹性支撑箔片圆周方向自由度较大。在轴承工作时，弹性箔片在气膜力的作用下发生变形，除了高度尺寸发生变化，在圆周方向上，自由端的弹性箔片也发生蠕变。承载越大，蠕变程度越大，且缺乏约束。然而，当转子承载存在瞬时变化时(如启动)，其作用力远大于平均载荷，容易导致弹性箔片蠕变程度突变。由于缺乏约束，如果弹性箔片的非自由段伸长过大，则有可能碰撞固定端，导致弹性箔片的波形结构变形。

发明内容

有鉴于此，本公开实施例提供一种动压气体径向轴承，能够提高承载能力。

在本公开的一个方面，提供一种动压气体径向轴承，包括：

轴承壳体，具有用于围出容纳转子的中空内腔的壳体内壁；

顶箔，设置在所述中空内腔内；

波箔，具有支撑在所述顶箔与所述壳体内壁之间的多个波纹段；

其中，所述多个波纹段中的至少一个波纹段与所述顶箔之间和与所述壳体内壁之间均为面接触。

在一些实施例中，所述波箔包括多层弹性箔片，所述多层弹性箔片中相邻层弹性箔片沿所述轴承壳体的径向部分重叠。