一体式弹性箔片动压空气轴承

专利摘要:
本实用新型公开了一种一体式弹性箔片动压空气轴承，包括：轴承套和设置于轴承套内的弹性支撑组件，轴承套的内壁面设置有两个插槽，弹性支撑组件的两端分别插入两个插槽内；弹性支撑组件包括平箔片和弹簧片，弹簧片位于平箔片与轴承套的内壁面之间，弹簧片呈渐变网状结构，平箔片与弹簧片均一体设置，平箔片与弹簧片上均设置有两处柔性区，两处柔性区将平箔片与弹簧片分别分为三个工作区，柔性区由多个镂空格组成。一体式的平箔片与弹簧片以及柔性区的设置，使得本实用新型的空气轴承结构进一步简化，减少了轴承加工所需的工时和材料，且更适用于小轴径轴承。
公开号:CN214331181U
申请号:CN202120189479.3U
申请日:2021-01-22
公开日:2021-10-01
发明作者:刘伟；王新明；许全亮；孟庆梅；马爱民；牟国松；朱礼丽；谭晓坤；王聪聪；陆荣光；张为海；王雪华
申请人:Weifang Xiangyun Power Technology Co Ltd；
IPC主号:F16C17-00

专利说明:
[n0001] 本实用新型涉及空气轴承技术领域，具体涉及一种一体式弹性箔片动压空气轴承。
[n0002] 轴承在现代工业中扮演着极其重要的作用，具有非常广泛的应用，与我们的生活息息相关。随着旋转机械的转速提高，或者特殊应用环境的需求，轴承成为了限制这些技术发展的瓶颈。应运而生的动压空气轴承相较于其他轴承具有无需润滑、工作转速高、机械损失小、维护成本低、稳定性好的特点。
[n0003] 在目前应用的空气轴承中，大多采用拱形波箔作为平箔的柔性支撑，但拱形波箔的波形及高度决定了轴承的性能，过小的高度会使轴承承载能力变小，过大的高度会使轴承的刚性变差。同时，拱形波箔的一致性决定了空气轴承的稳定性与可靠性，对拱形波箔的制造工艺要求严苛。传统的箔片式动压空气轴承多采用一端固定，一端自由的形式，内外同轴的结构，平箔的窜动量较大，轴承的起飞转速较高。因动压空气轴承的工作特性决定，转轴在启动和停止阶段会与轴承平箔内表面发生摩擦，因此在运行一定时间后，需要对轴承维护或者更换平箔，目前动压空气轴承对箔片的固定多采用焊接的形式，一旦箔片磨损，则需要更换整个空气轴承，造成浪费，增加使用成本。
[n0004] 采用插槽弹簧片结构的动压空气轴承中，为了保证轴承有更好的性能，一般采用3个工作面的结构，这就需要轴承壳体上有多个插槽，同时使用更多的箔片，这种结构更多的应用于轴径25mm以上的轴承中，若轴承再往更小的轴径上应用，这种结构就比较复杂，箔片的成型难度也更大，这种情况下，往往制约着轴承向更小型化的方向发展。
[n0005] 针对现有技术存在的缺陷，本实用新型所要解决的技术问题是提供一种一体式弹性箔片动压空气轴承，以简化轴承结构，减少轴承加工所需工时和材料。
[n0006] 为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：
[n0007] 一体式弹性箔片动压空气轴承，包括：轴承套和设置于所述轴承套内的弹性支撑组件，所述弹性支撑组件包括平箔片和弹簧片，所述弹簧片位于所述平箔片与所述轴承套的内壁面之间，所述弹簧片呈渐变网状结构，所述轴承套的内壁面设置有两个插槽，两个所述插槽靠近设置，并且两个所述插槽的槽口方向相反；所述平箔片为一体设置的一个平箔片，所述弹簧片为一体设置的一个弹簧片；所述弹性支撑组件的一端插入一个所述插槽内，所述弹性支撑组件的另一端插入另一个所述插槽内。
[n0008] 优选的，所述平箔片分为平箔片柔性区、平箔片工作区，所述平箔片柔性区与所述平箔片工作区间隔设置；所述弹簧片分为弹簧片柔性区、弹簧片工作区，所述弹簧片柔性区与所述弹簧片工作区间隔设置；所述平箔片柔性区与所述弹簧片柔性区的位置及数量分别一一对应，所述平箔片工作区与所述弹簧片工作区的位置及数量分别一一对应。
[n0009] 优选的，所述平箔片柔性区设置有两处，两处所述平箔片柔性区将所述平箔片分成均匀分布的三个所述平箔片工作区；所述弹簧片柔性区设置有两处，两处所述弹簧片柔性区将所述弹簧片分成均匀分布的三个所述弹簧片工作区。
[n0010] 优选的，所述平箔片柔性区由多个平箔片镂空格组成，所述弹簧片柔性区由多个弹簧片镂空格组成，所述平箔片镂空格与所述弹簧片镂空格形状、大小和排列分别保持一致。
[n0011] 优选的，所述平箔片镂空格和所述弹簧片镂空格为矩形、菱形、梯形或椭圆形。
[n0012] 优选的，渐变网状结构的所述弹簧片包括弹簧片体，所述弹簧片体上设置有若干支撑体，所述支撑体设置于所述弹簧片工作区内，所述支撑体为所述弹簧片体镂空部分材料而形成，相邻的所述支撑体之间形成连接筋，所述支撑体的宽度沿轴的旋转方向逐渐增大，所述支撑体的两端抵于所述轴承套的内壁面。
[n0013] 优选的，所述支撑体设置有多行多列，相邻行或者相邻列的所述支撑体位置交错。
[n0014] 优选的，所述轴承套的内壁面设置有平行于轴向的凸条，所述凸条大致呈T形，所述凸条的两侧与所述轴承套的内壁面之间分别形成所述插槽。
[n0015] 优选的，所述轴承套的内壁面与所述轴承套的外壁面偏心设置。
[n0016] 采用了上述技术方案后，本实用新型的有益效果是：
[n0017] 由于本实用新型的一体式弹性箔片动压空气轴承，包括轴承套和设置于轴承套内的弹性支撑组件，轴承套内壁面设置有两个插槽，弹性支撑组件包括平箔片和弹簧片，弹簧片位于平箔片与所述轴承套的内壁面之间，平箔片为一体设置的一个平箔片，弹簧片为一体设置的一个弹簧片，平箔片与弹簧片组合后，两端分别插入两个插槽内；现有的插槽弹簧片结构的动压空气轴承，插槽设置六个，平箔片和弹簧片均设置三个，本实用新型的动压空气轴承，插槽仅设置两个，平箔片和弹簧片均设置一个，大大简化了轴承的结构，进而减少了轴承加工所需的工时和材料。
[n0018] 由于其中的平箔片设置由多个镂空格组成的两处平箔片柔性区，两处平箔片柔性区将平箔片分成均匀分布的三个平箔片工作区，弹簧片设置由多个镂空格组成的两处弹簧片柔性区，两处弹簧片柔性区将弹簧片分成均匀分布的三个弹簧片工作区，平箔片柔性区与弹簧片柔性区的位置及数量分别一一对应，平箔片工作区与弹簧片工作区的位置及数量分别一一对应；柔性区的强度低于工作面的强度，轴承在工作时，气膜压力会将柔性区压向轴承套内表面，使得柔性区在连接两个工作区的同时起到固定和支撑平箔片与弹簧片的作用。
[n0019] 综上所述，本实用新型的动压空气轴承保留了现有的插槽弹簧片结构的动压空气轴承优点的同时，大大简化了轴承的结构，进而减少了轴承加工所需的工时和材料，尤其适用于小轴径的动压空气轴承。
[n0020] 图1是本实用新型的一体式弹性箔片动压空气轴承的结构示意图；
[n0021] 图2是图1中的轴承套配合轴的结构示意图；
[n0022] 图3是图1中的平箔片展平状态示意图；
[n0023] 图4是图1中的弹簧片展平状态示意图；
[n0024] 图5是图4中A处的放大示意图；
[n0025] 图6是图1中的一体式弹性箔片动压空气轴承与轴配合的截面示意图；
[n0026] 图中：I-一体式弹性箔片动压空气轴承，II-轴，
[n0027] 1-轴承套，11-凸条，2-平箔片，21-平箔片柔性区，22-平箔片工作区，23-平箔片镂空格，3-弹簧片，30-弹簧片体，301-支撑体，302-连接筋，303-镂空，31-弹簧片柔性区，32-弹簧片工作区，33-弹簧片镂空格。
[n0028] 为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
[n0029] 本文中，为便于描述，将轴承与轴配合后，轴旋转箭头所指方向定义为“前”，与“前”相反的方向定义为“后”。
[n0030] 如图1所示，本实用新型的一体式弹性箔片动压空气轴承I，包括：轴承套1和设置于轴承套1内的弹性支撑组件，弹性支撑组件包括平箔片2和弹簧片3，其中，弹簧片3位于平箔片2与轴承套1的内壁面之间，起支撑作用，弹簧片3呈渐变网状结构。
[n0031] 如图1和图2所示，轴承套1的内壁面上设置有两个插槽12，弹性支撑组件的两端分别插入两个插槽12内。具体地，轴承套1的内壁面设置有平行于轴向的凸条11，凸条11大致呈T形，凸条11的顶面是与轴承套1的外壁面同心的圆弧面，凸条11的顶面与轴II的轴颈壁面吻合，利于轴顺畅旋转。凸条11的两侧与轴承套1的内壁面之间形成上述两个插槽12，平箔片2与弹簧片3组合后两端插入两个插槽12中。弹性支撑组件可以通过在轴承套I的两端分别设置挡圈(图中未示出)来实现轴向固定。弹性支撑组件与轴承套I之间通过插槽12实现插接，无需额外的焊接或者使用销轴，从而使轴承的可维护性大大提高，可以在不损坏轴承其他部件的情况下方便的更换磨损的平箔片。
[n0032] 图3所示为平箔片2的展平状态示意图，平箔片2为一体设置的一个平箔片，平箔片2分为平箔片柔性区21和平箔片工作区22，平箔片柔性区21与平箔片工作区22间隔设置。本实施例中，平箔片2设置有两处平箔片柔性区21，两处平箔片柔性区21将平箔片2分成均匀分布的三个平箔片工作区22。图4所示为弹簧片3的展平状态示意图，弹簧片3为一体设置一个弹簧片，弹簧片3分为弹簧片柔性区31和弹簧片工作区32，弹簧片柔性区31与弹簧片工作区32间隔设置。本实施例中，弹簧片3设置有两处弹簧片柔性区31，两处弹簧片柔性区31将弹簧片分成均匀分布的三个弹簧片工作区32。平箔片2和弹簧片3组合使用时，平箔片柔性区21与弹簧片柔性区31位置及数量一一对应，同样的，平箔片工作区22与弹簧片工作区32的位置及数量也一一对应。平箔片柔性区21与弹簧片柔性区31设置两处为一种优选的设置，还可以设置一处或两处以上,相应的，两处平箔片柔性区21将平箔片2分成三个平箔片工作区22为一种优选的设置，但不限于此，两处弹簧片柔性区31将弹簧片3分为三个弹簧片工作区32为一种优选的设置，但不限于此。平箔片柔性区21由多个平箔片镂空格23组成，弹簧片柔性区31由多个弹簧片镂空格33组成，平箔片镂空格23与弹簧片镂空格33的形状、大小和排列分别保持一致，平箔片镂空格23与弹簧片镂空格33为矩形，也可以为菱形、梯形、椭圆形或其他形状，通过激光切割或者冲压等方式形成。采用一体式的平箔片与一体式的弹簧片的设计，插槽设置两个，相比较现有插槽弹簧片结构的动压空气轴承使用三个平箔片和三个弹簧片，以及设置六个插槽，本实用新型使得轴承的结构进一步简化，减少了轴承加工所需的工时和材料，也更适用于小轴径轴承。在平箔片和弹簧片上开镂空格形成的柔性区，由于强度低于工作面，在轴承工作时，气膜压力会将柔性区压向轴承套内表面，使得柔性区在连接两个工作面的同时，起到固定箔片的作用，也即柔性区起到了取代凸条和插槽的作用，使得轴承的结构更加简化。
[n0033] 如图2所示，轴承套I的内壁面与外壁面偏心设置，即：轴承套1内壁面圆弧所对应的圆心O2相对于轴承套外壁面圆心O1向下向后偏置。轴承套1的内壁面与外壁面非同心设计，使得静态时轴承就自带气楔面。
[n0034] 如图4和图5所示，弹簧片3包括弹簧片体30，弹簧片体30上设置有若干个支撑体301，支撑体301均位于弹簧片工作区32内，支撑体301为弹簧片体30镂空部分材料而形成，如图5中所示的镂空303，相邻的支撑体301之间形成连接筋302。如图6所示，轴承在工作状态时，弹簧片3呈弯曲状态，此时支撑体301的两端抵于轴承套1的内壁面，轴II旋转时，支撑体301产生形变，起到支撑平箔片2的作用。弹簧片3呈渐变网状结构，即：沿着与轴承配合的轴II的旋转方向，位于前部的支撑体301的宽度大于位于后部的支撑体301的宽度，且支撑体301设置有多行多列，相邻行或者相邻列的支撑体301位置交错，交错设置使得支撑体301布置更密集，弹性支撑和减震效果更优。由于前部支撑体301的宽度大于后部支撑体301的宽度，因此弹簧片3能对覆盖在其上的平箔片2产生自后向前逐渐增强的支撑力，如图6中的实心箭头所示，从而调整了平箔片2与轴II之间的间隙形状，轴II在旋转过程中与轴承之间形成自后向前由厚变薄的空气膜，如图6中空心箭头区域所示，进而轴II与轴承之间的支撑力自后向前由小变大，配合轴承套1的内壁面与外壁面非同心设计，使得轴承自带气楔面，轴在旋转过程中，气膜能更快的形成以建立轴II起飞所需的压力，轴承在较低的转速下便能产生更高的承托力，从而使轴承获得更低的起飞转速，减小了轴II对平箔片2的磨损程度，提高了轴承的使用寿命。
[n0035] 综上所述，一体式平箔片与一体式弹簧片的设计，保留了现有的插槽弹簧片结构的动压空气轴承优点的同时，进一步简化了轴承的结构，减少了轴承加工所需的工时和材料，也更适用于小轴径轴承。
[n0036] 以上所述为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改均应包含在本实用新型的保护范围内。

权利要求:
Claims (9)
[0001] 1.一体式弹性箔片动压空气轴承，包括：轴承套和设置于所述轴承套内的弹性支撑组件，所述弹性支撑组件包括平箔片和弹簧片，所述弹簧片位于所述平箔片与所述轴承套的内壁面之间，所述弹簧片呈渐变网状结构，其特征在于，
所述轴承套的内壁面设置有两个插槽，两个所述插槽靠近设置，并且两个所述插槽的槽口方向相反；
所述平箔片为一体设置的一个平箔片，所述弹簧片为一体设置的一个弹簧片；
所述弹性支撑组件的一端插入一个所述插槽内，所述弹性支撑组件的另一端插入另一个所述插槽内。
[0002] 2.根据权利要求1所述的一体式弹性箔片动压空气轴承，其特征在于，
所述平箔片分为平箔片柔性区、平箔片工作区，所述平箔片柔性区与所述平箔片工作区间隔设置；
所述弹簧片分为弹簧片柔性区、弹簧片工作区，所述弹簧片柔性区与所述弹簧片工作区间隔设置；
所述平箔片柔性区与所述弹簧片柔性区的位置及数量分别一一对应，所述平箔片工作区与所述弹簧片工作区的位置及数量分别一一对应。
[0003] 3.根据权利要求2所述的一体式弹性箔片动压空气轴承，其特征在于，
所述平箔片柔性区设置有两处，两处所述平箔片柔性区将所述平箔片分成均匀分布的三个所述平箔片工作区；
所述弹簧片柔性区设置有两处，两处所述弹簧片柔性区将所述弹簧片分成均匀分布的三个所述弹簧片工作区。
[0004] 4.根据权利要求2所述的一体式弹性箔片动压空气轴承，其特征在于，所述平箔片柔性区由多个平箔片镂空格组成，所述弹簧片柔性区由多个弹簧片镂空格组成，所述平箔片镂空格与所述弹簧片镂空格形状、大小和排列分别保持一致。
[0005] 5.根据权利要求4所述的一体式弹性箔片动压空气轴承，其特征在于，所述平箔片镂空格和所述弹簧片镂空格为矩形、菱形、梯形或椭圆形。
[0006] 6.根据权利要求2所述的一体式弹性箔片动压空气轴承，其特征在于，渐变网状结构的所述弹簧片包括弹簧片体，所述弹簧片体上设置有若干支撑体，所述支撑体设置于所述弹簧片工作区内，所述支撑体为所述弹簧片体镂空部分材料而形成，相邻的所述支撑体之间形成连接筋，所述支撑体的宽度沿轴的旋转方向逐渐增大，所述支撑体的两端抵于所述轴承套的内壁面。
[0007] 7.根据权利要求6所述的一体式弹性箔片动压空气轴承，其特征在于，所述支撑体设置有多行多列，相邻行或者相邻列的所述支撑体位置交错。
[0008] 8.根据权利要求1所述的一体式弹性箔片动压空气轴承，其特征在于，所述轴承套的内壁面设置有平行于轴向的凸条，所述凸条大致呈T形，所述凸条的两侧与所述轴承套的内壁面之间分别形成所述插槽。
[0009] 9.根据权利要求1所述的一体式弹性箔片动压空气轴承，其特征在于，所述轴承套的内壁面与所述轴承套的外壁面偏心设置。

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公开号 | 公开日

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引用文献:

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公开号 | 申请日 | 公开日 | 申请人 | 专利标题

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法律状态:
2021-10-01| GR01| Patent grant|

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2021-10-01| GR01| Patent grant|

优先权:

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申请号 | 申请日 | 专利标题

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