[发明专利]一种独立活动式多弹片开槽复合空气轴承

说明书

本发明公开了一种独立活动式多弹片开槽复合空气轴承，包括轴承座和转轴，还包括轴承外圈和外滑动弹片环，轴承外圈两端设有对称布置的左限位环和右限位环，外滑动弹片环包括插槽划环和设置在插槽划环上的多个独立拱形弹片，受到外激振动时，轴座弹片和独立拱形弹片变形将耗散部分外激振动能量，插槽滑环能在左限定环限定的范围内自身绕轴旋转，通过独立拱形弹片系统的力学转换，周向往复振动在保持耗散线性振动能量同时降低系统振幅，保持刚性轴承座在保证系统气动部件小间隙的优势，这样保证了轴承座在受到外激振动时仍然能跟随振动运动，降低了轴承的载荷，确保轴承座与转轴之间的气膜不会因为外激振动而不稳定、破碎。

技术领域

本发明涉及使用箔片式轴承领域，具体地为一种独立活动式多弹片开槽复合空气轴承。

背景技术

空气轴承在工业领域中有着广泛地应用。常规的机械接触式滚动轴承转速越高，对轴承精度，润滑等要求越高，使用寿命越短。空气轴承把主轴在空气中悬浮起来，没有机械接触，使用清洁空气作为润滑剂，磨损程度降到了最低，但是目前大量应用在非道路、无强外激振动场景，在强外激振动场景如道路使用过程中的中面临挑战。

不同的应用场景对空气轴承的要求差异很大，移动式机械由于有外加振动与非移动式机械运行工况差异比较大，特别是车用领域，道路的不平度所引起的车辆振动会通过轮胎、车身给空气轴承一个较强的外部激励。这种激励比较复杂，其载荷谱由道路状态、车辆状态以及车辆运行状态相关。这种激励往往造成空气轴承载荷变化较大，造成轴承承载气膜变化、波动、破碎，进而使空气轴承损伤乃至失效。

发明所要解决的问题：移动式旋转机械因其运行时工况差异较大，因道路环境恶劣、人为因素等工作时受到的外激振动传导至在现有的箔片式轴承中，这种外激振动的振动加速度变化范围大，振动频率变化也非常大，振动加速度的最大值往往超过现有箔片轴承的最大承载力。而箔片本身是由一种非常细薄的弹性金属片构成，这种金属片非常容易受振动力影响而产生形变。细薄的箔片在外激振动下变形导致“气膜形成边界”变形，这种变形沿旋转轴周向不均匀，造成气膜变化、波动、破碎，不能维持连续、规则、稳定的结构，进而导致轴不能正常旋转。需要从结构设计、箔片刚度等方面确保气膜边界变形符合流体动力学要求，确保气膜正常高效工作。

发明内容

本发明的目的是为了改进现有的箔片轴承稳定性差的问题，提供了一种独立活动式多弹片开槽复合空气轴承，气膜在环境稳定时，气膜稳定性好，系统气动部件可以以较小的气动间隙而获得较高的气动效率，使轴承座能够随着弹片运动，进而使轴承座与轴之间的气膜保持连续稳定，确保轴承系统工作稳定。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种独立活动式多弹片开槽复合空气轴承，包括轴承座和转轴，还包括轴承外圈和外滑动弹片环，轴承外圈两端设有对称布置的左限位环和右限位环，外滑动弹片环包括插槽划环和设置在插槽划环上的多个独立拱形弹片，其中：各独立拱形弹片向内凸起，各独立拱形弹片依次首尾相连，插槽滑环和轴承外圈滑动配合；轴承座处于外滑动弹片环内，轴承座外壁上设有若干轴座弹片，其中：轴座弹片和独立拱形弹片数量一一对应，轴座弹片和独立拱形弹片之间互相固定连接。受到外激振动时，轴承座先发生位移，然后与轴承座相连的轴座弹片发生变形，轴承座因此能够随弹片系统振动，轴座弹片和独立拱形弹片变形将耗散部分外激振动能量，插槽滑环在径向、周向和轴向都有限位，并可移动，插槽滑环能在左限定环限定的范围内自身绕轴旋转，通过独立拱形弹片系统的力学转换，周向往复振动在保持耗散线性振动能量同时降低系统振幅，保持刚性轴承座在保证系统气动部件小间隙的优势，同时插槽滑环位置能够在受到外激振动时通过振动以及弹片张力自身调整，可以获得径向不同的系统各向振动模态特性，这样保证了轴承座在受到外激振动时仍然能跟随振动运动，降低了轴承的载荷，确保轴承座与转轴之间的气膜不会因为外激振动而不稳定、破碎。

作为优选，左限位环上设有多个左限位卡条，右限位环上设有多个右限位卡条，左限位环和右限位环与轴承外圈卡接固定，各左限位卡条和右限位卡条均处于插槽划环和独立拱形弹片形成的腔体内。