[实用新型]具有加强阻尼效果的径向动压空气轴承

说明书

本实用新型公开了具有加强阻尼效果的径向动压空气轴承，包括由外至内依次预紧装配有轴承座、波箔和顶箔，波箔为波纹状的弹性支承构件，还包括位于轴承座和波箔之间的衬垫，所述衬垫为开口的环状结构，于衬垫上阵列布置有多个悬臂梁，装到轴承座内孔径后，所述悬臂梁的自由端与轴承座接触，固定端与轴承座间具有间隙。衬垫上具有一个个类似于悬臂梁结构的支承，增加衬垫来提高轴承的阻尼效果。当悬臂梁受力变形贴合到轴承座内孔以后，无法进一步变形时，波箔可继续受力变形，从而提高轴承整体的承载能力。

技术领域

本实用新型涉及空气轴承领域，尤其涉及一种具有加强阻尼效果的径向动压空气轴承。

背景技术

传统结构的动压径向空气轴承一般由轴承座、顶箔与波箔组成，该种结构形式的径向动压空气轴承，结构简单，加工起来也很方便，因此在工程中曾广泛应用，尤其是在空气悬浮鼓风机、涡轮增压器、ACM等高速流体机械行业内，均有广泛应用。

但是随着空浮行业的迅猛发展，空浮行业相关产品开始向高速甚至超高速的方向发展，动辄十几万转/分钟，甚至几十万转/分钟的转速，对轴承的设计及使用也提出了更高、更严苛的要求。径向动压空气轴承要确保轴系可以在0～工作转速范围内的每一个转速下，均可以稳定运行，面对高转速轴系带来的振动及冲击能量，径向动压空气轴承要确保可以及时消耗掉这些能量，以避免这些能量的累积，导致轴系最终失稳烧损。

在实际工程应用中发现，对于较低的转速，例如120000rpm左右及以下的转速范围内，传统的径向动压空气轴承基本可以确保轴系的稳定运行，但是当需更高的转速时，例如150000rpm甚至200000rpm时，传统的径向动压空气轴承则往往很难满足轴系的稳定运行，即使偶尔能运行到最高转速，停机拆检时，轴承表面也会有较大的磨损痕迹，这往往是轴系运行不稳、轴系运行时振动大的表现，因而会造成轴系直接与径向顶箔接触，造成磨损。更严重的会导致波箔变形，轴承烧损。不利于轴承轴系的长时间运行，因此，为了确保轴系可以稳定运行，并且保证轴承可以长时间稳定使用，则是一个必须要解决的问题。

根据现行的轴承-转子动力学理论，轴系在运行时，通常都会产生柱涡和锥涡，这是导致轴系不能稳定运行的最主要因素。轴系无法稳定运行，往往是因为轴承无法提供足够的阻尼，来消耗掉这些柱涡和锥涡带来的冲击振动能量。那么如何让轴承提供更多的阻尼？一个看似可行的方案是，降低波箔的刚度，也即通过改变波拱的形状参数，例如波拱半径、波高、节距等参数，来减小波箔的刚度。这样做带来的好处是波箔在受到载荷时，更容易发生变形，从而与顶箔及轴承座之间产生相对滑动，靠滑动产生的摩擦来消耗掉轴系的冲击振动能量。但是如果由于某种情况，例如整机受到了不可抗拒的外界冲击氢燃料电池用空压机装到汽车上后，在路面行驶，则整机不可避免要受到路面颠簸带来的冲击，这种冲击是肯定要通过轴系传导到轴承上的，波箔的变形程度超过了弹性变形而达到塑性变形，这时波箔则无法恢复到初始形状，这种情况同样会导致轴承失效。

因此必须对径向轴承的结构进行优化调整，以确保轴系不仅可以在设计转速的任何转速下均可以稳定运行，并且能够承受振动冲击等工况。这就需要提出一种新的结构，以满足上述要求。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能够确保轴系不仅可以在任意设计转速下均可以稳定运行，并且能够承受振动冲击等工况的具有加强阻尼效果的径向动压空气轴承。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：

具有加强阻尼效果的径向动压空气轴承，包括由外至内依次预紧装配有轴承座、波箔和顶箔，所述波箔为波纹状的弹性支承构件，其特征在于，还包括位于轴承座和波箔之间的衬垫，所述衬垫为开口的环状结构，于衬垫上阵列布置有多个悬臂梁，装到轴承座内孔径后，所述悬臂梁的自由端与轴承座接触，固定端与轴承座间具有间隙。

进一步的技术方案在于，装到轴承座内孔径后，所述悬臂梁与衬垫相切设置。

进一步的技术方案在于，环向相邻的两个悬臂梁的自由端朝向相反。