一种变宽式波箔动压气体径向轴承及其安装方法与流程

本发明属于气体动压润滑技术领域，具体指代一种能够承受一定径向载荷的变宽式波箔动压气体径向轴承及其安装方法。

背景技术：

动压气体轴承是一种以气体为润滑介质的流体膜润滑轴承，与传统的液体润滑轴承和滚动轴承相比，动压气体轴承在运行过程中具有高转速、低摩擦、低噪声、无污染、工作精度高、可靠性高等特点。其工作原理为形成楔形间隙的两个高速相对运动的表面，在气体自身粘性作用下将气体带入楔形间隙内，形成能够承受轴向载荷的动压流体膜，与静压气体轴承相比，动压气体轴承无需外部高压气源设备、节流器等，整个支承系统的结构更为简单、紧凑。但是动压气体轴承也存在是自身的局限性，如承载能力相对较低、启停摩擦较为剧烈等。综上所述动压气体轴承通常应用在高速、轻载旋转类机械中，例如微型燃气涡轮机、透平膨胀机、离心机等。波箔动压气体径向轴承是径向气体轴承的一种重要形式，由于波箔动压气体轴承在高速透平(涡轮)机械应用上的优越性，近年来对其研究应用日益受到重视，并得到迅速发展。然而在轴承启停过程中，气膜未完全形成，容易造成轴承的摩擦磨损，影响轴承寿命，因此启停次数很大程度上决定了轴承的寿命。

波箔动压气体轴承运行时摩擦磨损严重，限制了波箔动压气体轴承寿命，制约着其应用。目前波箔动压气体轴承仍然需要进口，国产波箔动压气体轴承尚未成功投入使用，与国外相差甚远，因此研究波箔动压气体轴承有着十分重要的意义。

技术实现要素：

针对于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种变宽式波箔动压气体径向轴承及其安装方法，以解决现有技术中波箔动压气体轴承运行时摩擦磨损严重，限制了波箔动压气体轴承寿命，制约着其应用的问题，本发明的波箔动压气体径向轴承能够承受一定的径向载荷。

为达到上述目的，本发明的一种变宽式波箔动压气体径向轴承，其包括：轴承座、设置于所述轴承座内表面上的平箔片和波箔片；所述轴承座为圆环状且沿轴承座轴向开设有直角弯固定槽，所述平箔片和波箔片分别插入轴承座的直角弯固定槽中，其中所述平箔片位于轴承座的工作端面，所述波箔片位于平箔片和轴承座内表面之间。

优选地，所述的直角弯固定槽分为：平箔直角弯固定槽和波箔直角弯固定槽。

优选地，所述的平箔片插入平箔直角弯固定槽中，所述的波箔片插入波箔直角弯固定槽中。

优选地，所述的平箔片和波箔片均是一端固定，另一端自由伸缩，所述平箔片和波箔片的固定端分别插入轴承座的直角弯固定槽中，自由端到固定端的方向与压力气流流动方向一致。

优选地，所述的轴承座上形成有螺钉孔，并通过螺钉将平箔片和波箔片。

优选地，所述的平箔片和波箔片的宽度尺寸变化由固定端到自由端为先变小再变大，沿所述轴承座中心对称分布。

本发明的一种变宽式波箔动压气体径向轴承的安装方法，包括步骤如下：

箔片安装：平箔片和波箔片固定端到自由端的方向要和压力气流流动方向一致；压力气流流动的方向取决于轴颈的旋转方向；

箔片固定：采用螺钉固定方式使得箔片固定在轴承上。

本发明的有益效果：

本发明中的平箔片和波箔片沿圆周方向宽度的变化使其刚度随之变化，这种刚度特性有利于轴承在启停阶段形成稳定气膜之前以及载荷变化时协调箔片的变形，改变箔片和轴颈之间气膜厚度，从而减小轴承箔片和轴颈的局部摩擦和磨损，增加轴承的启停次数，提高轴承的使用寿命。

附图说明

图1为变宽式波箔动压气体径向轴承的结构示意图；

图2为图1中M的放大图；

图3为平箔片的结构示意图；

图4为波箔片的结构示意图。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员的理解，下面结合实施例与附图对本发明作进一步的说明，实施方式提及的内容并非对本发明的限定。

参照图1至图4所示，本发明的一种变宽式波箔动压气体径向轴承，其包括：轴承座1、平箔片2（变宽平箔片）、波箔片3（变宽波箔片），其中轴承座1为圆环状且沿轴承座1轴向开设有平箔直角弯固定槽4和波箔直角弯固定槽5，其中平箔片2和波箔片3分别插入轴承座1的平箔直角弯固定槽4和波箔直角弯固定槽5中，并通过轴承座1外面的螺钉孔6、7和8拧入的螺钉（未标示）将平箔片2和波箔片3固定，当部分箔片磨损后可方便拆换，而不损伤轴承座1。其中，平箔片2位于轴承座1的工作端面，波箔片3位于平箔片2和轴承座1的内表面之间。平箔片2和波箔片3均是一端固定，另一端自由伸缩，平箔片2和波箔片3的固定端分别插入轴承座的平箔直角弯固定槽4和波箔直角弯固定槽5中，自由端到固定端的方向与压力气流流动方向一致，使平箔片和波箔片具有变形和滑移的空间。

平箔片2和波箔片3的宽度尺寸变化由固定端到自由端为先变小再变大，沿所述轴承座1中心对称分布。平箔片2和波箔片3沿圆周方向宽度的变化使其刚度随之变化，这种刚度特性有利于轴承在启停阶段形成稳定气膜之前以及载荷变化时协调箔片的变形，改变箔片和轴颈之间气膜厚度，从而减小轴承箔片和轴颈的局部摩擦和磨损，增加轴承的启停次数，提高轴承的使用寿命。

本实施例将折弯后的平箔片2放在柔性滚弯机上进行滚弯，平箔片2的曲率对轴承的运行有显著的影响，如果曲率过小，实际气膜厚度达到收敛边界后呈现发散趋势，这种趋势导致轴承承载力大大下降，并且平箔片2在最高点极易烧伤、磨穿。如果曲率过大，平箔片2未能完全接触到波箔片3，包裹在轴颈上，将导致启动时摩擦力矩过大，平箔片2磨损严重。

本发明的一种变宽式波箔动压气体径向轴承的安装方法，包括步骤如下：

箔片安装：平箔片和波箔片固定端到自由端的方向要和压力气流流动方向一致；压力气流的流动方向取决于轴颈的旋转方向；

箔片固定：采用螺钉固定方式使得箔片固定于轴承座上。

通过上述方法拆卸比较方便，改变了传统的点焊安装方式，拆卸箔片时而不损伤轴承座，故轴承座可以重复使用，降低了轴承的研发成本。

本发明具体应用途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。