机器推力轴承组件的制作方法

文中描述的主题涉及包括旋转轴的机械系统，更具体地，涉及轴向上支撑机械系统内的旋转轴的推力轴承组件。

背景技术：

一些机器包括由轴承组件支撑的旋转轴。例如，诸如燃气涡轮发动机的涡轮机可以通过沿着旋转轴的工作流体的轴向流动来操作。旋转轴可以受到工作流体在相反方向上所施加的轴向推动力。旋转轴一般包括从中延伸的一个以上转件或推力板，其抵靠推力轴承组件施加轴向力，以当显露于双向推动力时维持旋转轴的轴向位置。一般的推力轴承组件包括抵靠一个以上转件的相反面支承的两个同样或至少相似类型的推力轴承。推力轴承被构造成在两个方向上吸收全部推动力以维持旋转轴的轴向位置。

一般的推力轴承组件中的推力轴承可能相对复杂，包括专门制造和组装的结构。一些推力轴承组件利用油用于推力轴承与转件之间的润滑。油可能相对脏乱并且可能有从推力轴承组件漏出的风险。其他推力轴承组件被构造成通过经过推力轴承泵送气体(诸如空气)和/或通过专门形成推力轴承以控制气流，来利用气体用于润滑。此外，推力轴承组件可以被构造成使得，在某些条件下，诸如在机器开机和关机期间，转件机械性地接合推力轴承，同时轴以比指定操作速度小的速度旋转。一些已知的推力轴承和/或轴的转件被处理成包括低摩擦涂层，以减少在接触表面上的摩擦效应并延长推力轴承的寿命。由于上述设计和特征，一般的推力轴承组件可能以相对高成本生产和维持。

技术实现要素：

在一个实施例中，提供有一种用于机器的推力轴承组件。推力轴承组件包括定子壳体、流体膜推力轴承和环轴承。定子壳体被构造成围绕转子轴的至少一个区段和转子轴上的一个以上转件。一个以上转件包括在沿着转子轴的相反的轴向方向上面对的第一转件表面和第二转件表面。流体膜推力轴承轴向上保持在定子壳体的第一定子表面与第一转件表面之间。流体膜推力轴承被构造成产生流体垫，流体垫阻止第一转件表面接合流体膜推力轴承。环轴承轴向上保持在定子壳体的第二定子表面与第二转件表面之间。环轴承具有环状接触表面，环状接触表面接合第二转件表面，以轴向上支撑转子轴。

在一个实施例中，提供有一种机器，其包括转子、定子壳体和流体膜推力轴承。转子包括轴和轴上的一个以上转件。轴沿着轴线伸长，轴线在轴的顶端与底端之间平行于重力定向。定子壳体围绕包括一个以上转件的轴的至少一个区段。流体膜推力轴承轴向上保持在一个以上转件的上表面与定子壳体之间。上表面面朝轴的顶端。转子被构造成，响应于转子的转速超过阈值速度而相对于定子壳体朝向流体膜推力轴承从静止位置轴向上移动到提升位置。流体膜推力轴承被构造成产生流体垫，流体垫阻止转子轴向移动超出提升位置。

在一个实施例中，提供有一种机器，其包括转子和推力轴承组件。转子包括轴和轴上的一个以上转件。轴沿着轴线伸长。一个以上转件包括在沿着轴线的相反方向上面对的第一转件表面和第二转件表面。推力轴承组件包括流体膜推力轴承和环轴承。流体膜推力轴承轴向上位于第一转件表面与定子壳体的第一定子表面之间。环轴承轴向上位于第二转件表面与定子壳体的第二定子表面之间。转子被构造成，响应于转子的转速超过阈值速度而相对于推力轴承组件从静止位置轴向上移动到提升位置。转子通过偏置力朝向静止位置偏置。环轴承具有环状接触表面，当转子在静止位置时，环状接触表面接合第二转件表面，以轴向上支撑转子。

附图说明

从参考附图阅读以下对非限制性实施例的描述中，将会更好地理解本发明主题，其中，下面：

图1是机器的一个实施例的横截面示图；

图2是图1中示出的机器的一部分的放大视图，其具有搁置的转子和推力轴承组件；

图3是图2中示出的推力轴承组件的环轴承的一个实施例的立体视图；

图4是图1中示出的机器的一部分的放大视图，其中转子在提升位置；

图5是图1中示出的推力轴承组件的流体膜推力轴承的一个实施例的立体视图；

图6是图1中示出的机器的另一实施例的一部分的放大视图，其具有转子和推力轴承组件；以及

图7是图1中示出的机器的另一实施例的横截面示图。

具体实施方式

文中描述的一个以上实施例提供推力轴承组件和具有该推力轴承组件的机器。相对于一些已知的推力轴承组件，该推力轴承组件可以减少复杂性和/或成本。推力轴承组件可以是不对称的，使得一个类型的推力轴承阻止旋转轴在第一轴向方向上轴向移动，而不同的、第二类型的推力轴承阻止旋转轴在相反的轴向方向上轴向移动。在一个以上实施例中，第二类型的轴承是具有连续的环状接触表面的环轴承。环轴承的生产可以比第一推力轴承少些复杂且便宜，第一推力轴承可以是流体膜推力轴承。由于该机器和其中推力轴承组件的设计，通过省略一般应用于转子轴的转件上和/或推力轴承上的低摩擦涂层，可以实现额外的成本节省。相对于已知的具有推力轴承组件的机器，文中描述的推力轴承组件和机器的一个以上实施例可以节省货币资源并减少维护，而不损害设计坚固性和效率。

图1是机器100的一个实施例的横截面示图。机器100包括推力轴承组件102和转子104。在图示实施例中，机器100是涡轮机，诸如燃气涡轮发动机、蒸汽涡轮发动机、涡轮增压器、发电机、感应马达等等。然而，要理解，推力轴承组件102可以装配在包括旋转轴的任何机器上，旋转轴受到沿着旋转轴的轴线的轴向力。因而，图1中示出的机器100是非限制性示例实施例。

机器100的转子104包括沿着轴线108伸长的转子轴106。转子104被构造成绕着轴线108旋转。转子104包括在转子轴106上的一个以上转件110，文中转子轴106也称之为轴106。每个转件110从轴106径向延伸。一个以上转件110可以是整体式的单件式轴106的一体突起，或者替换性地，可以是联接到轴106的分立部件。图示实施例中的转子104包括单个转件110，但在替换性实施例中，可以包括轴向上彼此间隔开的数个转件110。转件110位于轴106的中间区段112处，中间区段112与轴106的第一端114和第二端116间隔开。转子104还包括轴106上的一个以上转子轮118。转子轮118轴向上与转件110间隔开。每个转子轮118包括围绕轴106周向布置并与轴106一起旋转的多个叶片(未示出)。尽管未示出，但是，机器100包括多个静止静叶，这些静叶在每个转子轮118中的相邻排叶片之间朝向转子104延伸。静止静叶与叶片协作以形成多个级段。在图示实施例中，转子104包括两个转子轮118a，118b。机器100可以被构造成使得一个转子轮118a是压缩机，并且另一转子轮118b是涡轮，反之亦然。例如，在机器100是燃气涡轮发动机(诸如飞行器上的辅助动力单元)的实施例中，转子轮118a可以是压缩机，转子轮118b可以是涡轮，并且机器100可以包括轴向上在压缩机118a和涡轮118b之间的燃烧室(未示出)。在替换性实施例中，转子104可以包括多于或少于两个的转子轮118。

在图示实施例中，轴106的第二端116操作性地联接到负载120。轴106的旋转可以被用于为负载120提供动力。根据一些非限制性示例的负载120可以包括或表示发电机、交流发电机、另一涡轮或风扇或另一机器。

在操作机器100时，工作流体，诸如空气、蒸汽或另一气体，可以被导通经过入口导管并且被轴向上引导经过转子轮118。例如，在涡轮(如，轮118b)中，工作流体穿过各级叶片和静叶，在叶片上施予旋转力，致使轴106旋转。由于工作流体的轴向流动和横跨各级段的各种压降，轴106还接收在第一轴向方向和/或第二轴向方向上的推力。推力轴承组件102可以承受施予在轴106上的推动力，以相对于推力轴承组件102和机器100的其他部件维持转子104的轴向位置。

推力轴承组件102包括定子壳体122、流体膜推力轴承124和环轴承126。定子壳体122周向上围绕轴106的中间区段112，并且可选地，可以围绕轴106的附加区段。这样，定子壳体122周向上围绕转件110。转子104被构造成相对于定子壳体122旋转，其中转子104旋转时，定子壳体122可以保持静止。

尽管在横截面中示出，但是，流体膜推力轴承124和环轴承126可以具有周向上围绕轴106的环状形状。可选地，定子壳体122周向上围绕流体膜推力轴承124和环轴承126，使得轴承124，126径向上布置在轴106与定子壳体122的至少一部分之间。流体膜推力轴承124是与环轴承126不同类型的轴承。流体膜推力轴承124和环轴承126两者皆保持在定子壳体122与转件110之间。流体膜推力轴承124和环轴承126被构造成阻止或限制转子104相对于定子壳体122轴向移动。例如，流体膜推力轴承124阻止转子104在第一轴向方向上移动，环轴承126阻止转子104在与第一轴向方向相反的第二轴向方向上移动。

如文中更详细地描述的，通过在流体膜推力轴承124与转件110之间产生流体垫，流体膜推力轴承124阻止转子104在第一轴向方向上移动。流体垫可以是气垫或油膜。例如，流体垫可以防止转件110接合流体膜推力轴承124。如文中所使用的，术语“接合”是指直接机械接触。在一个以上实施例中，通过接合转件110，环轴承126阻止转子104在第二轴向方向上移动。例如，在转子104的至少一些转速期间，在与环轴承126接合的同时，转子110可以相对于推力轴承组件102旋转。在至少一个实施例中，转子104被构造成，基于转子104的转速相对于推力轴承组件102轴向(如，平行于轴线108)移动。

机器100可以包括一个以上轴颈轴承130或其他类型的径向轴承，其被构造成诸如通过防止轴106侧倾和/或径向上平移来支撑并维持轴106的径向位置。在图示实施例中示出有两个轴颈轴承130，但是机器100可以具有任何数量的轴颈轴承130。轴颈轴承130可以通过定子壳体122和/或另一个基座结构来保持。

在图示实施例中，轴106沿着竖直轴线191定向，使得轴线108近似平行于竖直轴线191(如，在2度内、在5度内、或在10度内等等)。竖直轴线191平行于施加在机器100上的重向力132的方向。轴106的第一端114是底端，轴106的第二端116是顶端(相对于重力)。流体膜推力轴承124被构造成阻止转子104在向上方向上移动，向上方向表示第一轴向方向。环轴承126被构造成阻止转子104在向下方向上移动，向下方向表示第二轴向方向。

转子104被构造成，基于转子104的转速相对于推力轴承组件102竖直移动。例如，图1示出当转子104静止时以及当转子104以比阈值转速低的速度旋转时实现的在静止位置或降低位置的转子104。在机器100关闭的同时，转子104可以静止。在机器100开机和关机期间，转子104可以以低于阈值速度的速度旋转。响应于转子104的转速超过阈值速度，转子104从静止位置竖直向上移动到提升位置或升高位置。相对于在静止位置的间隙的高度，在提升位置，转件110与流体膜推力轴承124之间的间隙减少。响应于由工作流体施加在转子104上的在向上方向上的推动力140的大小超过向下的力，转子104可以竖直向上上升。例如，向上的推动力140可以超过向下的重向力132和作用在转子104上朝向静止位置的任何其他偏置力(诸如，向下的推力、弹簧力、磁力等等)的总和。当转子104以等于或超过阈值速度的速度旋转时，可以有意地调整机器100以实现转子104上净向上的力。阈值速度可以比转子104的操作速度低，使得在机器100的通常操作期间转子104在提升位置。

尽管在图示实施例中转子104竖直地定向，但是，在一个以上其他实施例中，转子104可以关于重力水平地或以其他角度方位定向。在转子不竖直地定向的情况下，重力的偏置力可以由在一个方向上(如，朝向在静止位置的环轴承126)偏置转子104的磁力或弹簧力替代，如文中参考图6所描述的。而且，图1中机器100的部件的图示布置表示非限制性示例布置，在其他实施例中可以有其他布置。例如，在替换性实施例中，转子轮118可以轴向上布置在负载120与推力轴承组件102之间(代替推力轴承组件102在负载120与转子轮118之间)。

图2是图1中示出的机器100的一部分的放大视图，其具有转子104和推力轴承组件102。图2中，转子104相对于推力轴承组件102在静止位置。转件110包括在沿着轴106的相反的轴向方向上面对的第一转件表面202和第二转件表面204。在图示实施例中，转件110限定第一转件表面202和第二转件表面204，但在替换性实施例中，一个转件110限定第一转件表面202，另一转件110限定第二转件表面204，如参考图6所示出和描述的。流体膜推力轴承124轴向上(如，沿着轴线108)保持在第一转件表面202与定子壳体122的面对第一转件表面202的第一定子表面206之间。在图示实施例中，流体膜推力轴承124安装到定子壳体122，在第一定子表面206上。例如，流体膜推力轴承124可以经由粘结剂、紧固件、过盈配合或摩擦配合等等固定到第一定子表面206。

环轴承126轴向上位于第二转件表面204与定子壳体122的面对第二转件表面204的第二定子表面208之间。环轴承126安装到定子壳体122，在第二定子表面208上。环轴承126可以经由粘结剂、紧固件、过盈配合或摩擦配合等等固定到第二定子表面208。例如，环轴承126可以至少部分地嵌入定子壳体122的槽口或凹槽(未示出)内的第二定子表面208中，并且经由过盈配合保持在槽口中。转轮110轴向上位于流体膜推力轴承124与环轴承126之间。

在转子104的轴106竖直地定向的图示实施例中，转子110的第一转件表面202竖直面向上，并且文中称之为上表面202。转件110的第二转件表面204竖直面向下，并且文中称之为下表面204。流体膜推力轴承124位于转件110(及其上表面202)上方。流体膜推力轴承126位于转件110(及其下表面204)下方。流体膜推力轴承124被构造成阻止转子104向上移动超出转子104的指定提升位置，并且环轴承126阻止转子104向下移动超出静止位置。

图2中，转子104在静止位置。在静止位置，环轴承126接合转轮110的下表面204。流体膜推力轴承124以间隙210与转件110的上表面202竖直上间隔开。转子104可以静止旋转或以低于阈值速度的速度旋转。在任一条件下，转子104上的向下的重向力132(如，转子104的重量)超过由工作流体施加在转子104上的任何向上的推动力，使得转子110搁置在环轴承126上。环轴承126竖直地支撑转子104。环轴承126可以具有被构造成接合转件110的下表面204的连续的环状接触表面212。在限制接触表面212的摩擦和劣化的情况下，环轴承126可以具有允许与转件110滑动接触的成分。例如，环轴承126可以是至少部分地由碳组成的碳环。

图3是图2中示出的推力轴承组件102的环轴承126的一个实施例的立体视图。环轴承126包括沿着环轴承126的整个圆周连续且均匀地延伸的环状接触表面212。环状接触表面212可以是平坦的或平面的。环轴承126限定中心腔室250，其接收经过其中的轴106(图1中示出)。中心腔室250的直径比转件110(图2)的外径小，使得由于与环状接触表面212的接合，转件110不能穿过中心腔室250。图示实施例中的环轴承126是至少部分地由碳组成的碳环。例如，环状接触表面212可以至少部分地由碳组成，这可以使环状接触表面212具有相对较低的摩擦系数。

图4是图1中示出的机器100的一部分的放大视图，其中转子104相对于推力轴承组件102在提升位置。转子104被构造成，响应于转子104的转速超过阈值速度而相对于定子壳体122从静止位置竖直向上移动到提升位置。一旦转速达到阈值速度，如参考图1所描述的，由工作流体施加在转子104上的向上的推动力140超过向下的重向力(如，转子104的重量)和任何向下的推动力，导致净向上的力。净向上的力致使转子104上升，使转件110上升离开环轴承126。因而，以等于或高于阈值速度的速度，环轴承126与转子104机械性地分离。例如，转件110的下表面204以间隙302与环轴承126竖直间隔开。

如上所述，可以调整机器100(图1中示出)，使得阈值速度低于转子104的操作速度或速度的范围。该操作速度或范围表示在机器100主动作动的同时实现的速度，诸如为负载120(图1)提供动力。例如，转子104的操作速度可以是50,000rpm，可以调整机器100，使得转子104以10,000rpm从静止位置上升到提升位置。由于在操作速度下转子104处于提升位置，转子104不接合环轴承126同时以操作速度旋转。在至少一个实施例中，在关机和开机期间，转子104可以仅仅与环轴承126物理接触地旋转，同时转子104以相对较低的速度旋动。在操作速度下避免转子104与环轴承126之间的机械接触并且仅仅在更低的旋转速度下允许以有限的持续时间机械接触，可以有益地减少摩擦能量损失并且可以延长部件的寿命(相对于，在更高速度下和/或以更长的持续时间，转子104接合环轴承126)。

定子壳体122尺寸和形状定成允许转子104相对于定子壳体122轴向上(如，竖直)浮动给定距离，以允许转子104在静止位置与提升位置之间平移。例如，定子壳体122限定凹部304，凹部304提供余隙以允许转件110响应于施加在转子104上的力(如，重向力、推动力等等)而在上方的流体膜推力轴承124与下方的环轴承126之间竖直浮动。

流体膜推力轴承124被构造成产生流体垫，流体垫阻止转子向上移动超出提升位置。由于流体垫，流体膜推力轴承124与转件110的上表面202机械性地分离并竖直间隔开。例如，流体垫致使在流体膜推力轴承124与上表面202之间的窄间隙306。由于在从静止位置转移到提升位置期间转件110朝向流体膜推力轴承124移动，窄间隙306具有比当转子104在静止位置时存在的间隙210小的高度，如图2所示。在一个实施例中，在静止位置或是提升位置，流体膜推力轴承124不接合转件110的上表面202。

因为流体膜推力轴承124不接合转件110，所以，随着转件110沿着流体垫旋转，可以有非常有限的摩擦能量损失。而且，流体膜推力轴承124与转件110的上表面202之间缺乏机械接合可以通过减少劣化和损坏来延长部件的寿命(相对于允许转件110和流体膜推力轴承124或另一类型的推力轴承之间的接合)。在一个以上实施例中，转件110的上表面202和流体膜推力轴承124两者皆没有(如，缺乏)低摩擦涂层，因为不存在物理接触。省略低摩擦涂层可以减少制造成本并增加推力轴承组件102的生产效率。

流体膜推力轴承124所产生的流体垫可以由油、气体(如，空气)或另一流体组成。在至少一个实施例中，流体膜推力轴承124是使得流体垫是气垫的空气轴承。流体膜推力轴承124可以是流体静力学的或流体动力学的。例如，在流体膜推力轴承124是流体静力学的实施例中，流体膜推力轴承124可以通过将外部流体源所提供的流体引导或导通到窄间隙306中来产生流体垫。外部流体源可以是对流体或机器的工作流体的一部分加压的空气泵或油泵等等。在流体源是外部的情况下，形成流体垫可以不与轴的旋转关联，而是通过流体源本身的操作。流体膜推力轴承124可以限定引导流体经过推力轴承124到窄间隙306的小孔口。在流体膜推力轴承124是流体动力学的不同实施例中，流体膜推力轴承124可以基于转件110与推力轴承124之间的相对旋转来产生流体垫。例如，流体动力学的流体膜推力轴承124的尺寸和形状定成使得，该相对旋转经由粘性效应将流体拉到窄间隙306中。

图5是图1中示出的推力轴承组件102的流体膜推力轴承124的一个实施例的立体视图。在图示实施例中，流体膜推力轴承124是流体动力学的空气推力轴承，其被构造成基于转子104(图1)的旋转移动来产生气垫。更具体地，图示实施例中的流体膜推力轴承124是箔推力轴承。箔推力轴承124包括主体401和布置在主体401上并由主体401支撑的数个垫块402。数个垫块402沿着主体401的工作侧406并排环形布置。工作侧406与主体401的安装侧408相反，安装侧408被构造成安装到定子壳体122。垫块402可以相对于主体401的工作侧406成角度或侧倾。结合转子104旋转的垫块402侧倾可以提供产生气垫的粘性效应。垫块402可以支撑在弹簧基座404上，弹簧基座404可以是隆起箔弹簧。可选地，隆起箔弹簧是波纹状的。箔推力轴承124限定中心腔室410，其接收经过其中的转子104的轴106(图1)。

在其他实施例中，流体膜推力轴承124可以是除流体动力学的箔推力轴承之外的其他类型的推力轴承。例如，流体膜推力轴承124可以是可倾瓦推力轴承、斜面式推力轴承、平面推力轴承等等。流体垫可以由注入窄间隙306(图4中示出)中或者涂覆和/或淹没推力轴承的油或另一流体提供。

图6是图1中示出的机器100的另一实施例的一部分的放大视图，其具有转子104和推力轴承组件102。不像图1、图2和图4中示出的转子104的实施例，图示实施例中的转子104包括沿着轴106轴向上间隔开的数个转件110。转件110中的第一转件110a限定上表面202。流体膜推力轴承124布置在第一转件110a上方。转件110中的第二转件110b限定下表面204。环轴承126布置在第二转件110b下方。在图示实施例中，第二转件110b位于第一转件110a上方，但在替换性实施例中，第二转件110b可以在第一转件110a下方。

在图示实施例中，机器100以与图1、图2和图4中示出的实施例相同的方式作用。例如，在转子104静止或小于阈值速度地旋转的同时，重力(如，重量)迫使转子104进到静止位置，如图6所示。在静止位置，转件110b的下表面204接合环轴承126，以竖直支撑转子104。一旦转子104的转速超过阈值速度，由工作流体施加在转子104上的调整过的向上的推动力克服向下的重向力和推动力，致使转子104竖直上升到提升位置。随着转子104上升，转子110a朝向流体膜推力轴承124移动，但流体垫防止上表面202接合流体膜推力轴承124。

图7是图1中示出的机器100的另一实施例的横截面示图。不像图1中，图示实施例中的转子104的轴106不平行于竖直轴线191定向并且不平行于重力。图7中的转子104的轴106平行于横向轴线192定向，横向轴线192垂直于竖直轴线191和重力。图7中的机器100与图1中的机器100相似地作用，因为图7中的转子104仍朝向静止位置偏置。在图示实施例中，偏置力不是重向力，而是施加在转子104上的磁力502。磁力502朝向静止位置推动和/或拉动转子104，使得转件110被朝向推力轴承组件102的环轴承126偏置。在图示实施例中，磁力502由第一磁体单元504(如，包括一个以上磁体)与第二磁体单元506之间的吸引力提供，第一磁体单元504安装到轴106的第一端114，第二磁体单元506安装到外部结构508。机器100和磁体504，506可以调整和设计成使得，一旦转子104的转速超过指定阈值速度，沿着横向轴线192朝向流体膜推力轴承124施加在转子104上的推动力140在相反方向上超过磁力502，致使转子104朝向提升位置轴向移动。

尽管在图示实施例中轴106垂直于竖直轴线191(和重力)定向，但是，要认识，在其他实施例中，轴106可以相对于轴线191，192具有其他取向。而且，在其他实施例中，其他偏置机构可以被用以朝向静止位置在转子104上施加偏置力，诸如弹簧。

本公开的某些实施例提供一种机器及其推力轴承组件，推力轴承组件包括竖直转子轴取向，在向上的轴向方向上的设计的推力负载，与上转件表面配合的流体膜推力轴承，以及与下转件表面配合的碳环。该机器设计成使得，由于重力，在开机和关机期间，下转件表面以相对较低的速度(与操作速度相比)抵靠碳环摩擦。碳环轴承可以提供不贵的良好磨损联接(如，相对于流体膜推力轴承和常规的推力轴承)。该机器进一步设计成使得，在任何时候，包括在关机、完全操作、关机、空转和静止(如，关闭)期间，上转件表面不接合流体膜推力轴承。由于缺乏接触，该机器可以省略上转件表面和流体膜推力轴承上的低摩擦磨损涂层，进一步减少成本。

根据文中描述的机器可以是相对较小的涡轮机。例如，该机器可以是较小的燃气涡轮发动机，诸如飞行器或地基单元的辅助动力单元(apu)。该机器可以以可预测的设定取向操作。例如，在该机器是飞行器的apu的实施例中，apu可以仅仅或者主要当飞行器在地面上时操作。

本公开的某些实施例提供一种用于机器的推力轴承组件。推力轴承组件包括定子壳体、流体膜推力轴承和环轴承。在至少一个实施例中，流体膜推力轴承和环轴承皆不是滚动元件轴承。定子壳体被构造成围绕转子轴的至少一区段和转子轴上的一个以上的转件。一个以上的转件包括在沿着转子轴的相反的轴向方向上面对的第一转件表面和第二转件表面。流体膜推力轴承被轴向保持在定子壳体的第一定子表面与第一转件表面之间。流体膜推力轴承被构造成产生流体垫，流体垫阻止第一转件表面接合流体膜推力轴承。环轴承被轴向保持在定子壳体的第二定子表面与第二转件表面之间。环轴承具有环状接触表面，环状接触表面接合第二转件表面，以轴向上支撑转子轴。

可选地，定子壳体尺寸和形状被定成，允许转子轴和一个以上的转件相对于流体膜推力轴承和环轴承轴向浮动。

可选地，转子被构造成，响应于转子的转速超过阈值速度，而相对于定子壳体从静止位置朝向流体膜推力轴承轴向移动，其中在静止位置，第二转件表面接合环轴承的环状接触表面。可选地，环轴承响应于转子从静止位置朝向流体膜推力轴承轴向移动，而脱离第二转件表面。可选地，当转子在静止位置时，流体膜推力轴承以间隙与第一转件表面轴向间隔开，并且响应于转子朝向流体膜推力轴承轴向移动到间隙中，而通过流体垫与第一转件表面轴向间隔开。

可选地，一个以上的转件包括一个转件，该一个转件限定第一转件表面和第二转件表面两者，使得一个转件被轴向布置在流体膜推力轴承与环轴承之间。

可选地，一个以上的转件包括沿着转子轴轴向间隔开的第一转件和第二转件。第一转件限定第一转件表面，第二转件限定第二转件表面。

可选地，流体膜推力轴承是流体动力学的空气推力轴承，空气推力轴承被构造成基于转子轴的旋转移动来产生气垫。

可选地，流体膜推力轴承是流体静力学的空气推力轴承，空气推力轴承被构造成通过在流体膜推力轴承与第一转件表面之间引导来自外部流体源的流体来产生流体垫。

可选地，第一转件表面相对于重力竖直面向上，第二转件表面相对于重力竖直面向下。流体膜推力轴承相对于重力位于第一转件表面上方，环轴承相对于重力位于第二转件表面下方。

可选地，流体膜推力轴承是箔片推力轴承。可选地，环轴承是碳环。

本公开的某些实施例提供一种机器，其包括转子、定子壳体和流体膜推力轴承。转子包括轴和轴上的一个以上的转件。轴沿着轴线伸长，该轴线被定向成在轴的顶端与底端之间平行于重力。定子壳体围绕包括一个以上的转件的轴的至少一个区段。流体膜推力轴承被轴向保持在一个以上的转件的上表面与定子壳体之间。上表面面朝轴的顶端。转子被构造成，响应于转子的转速超过阈值速度，而相对于定子壳体朝向流体膜推力轴承从静止位置轴向上移动到提升位置。流体膜推力轴承被构造成产生流体垫，流体垫阻止转子的轴向移动超出提升位置。

可选地，流体膜推力轴承安装到定子壳体，并且在转子的静止位置与提升位置两者皆与上表面轴向间隔开。

可选地，由于重力的力量，转子朝向环轴承偏置，并且在比阈值速度慢的转子的转速下，被布置在静止位置。

可选地，该机器进一步包括环轴承，环轴承轴向上保持在一个以上的转件的下表面与定子壳体之间。下表面面朝轴的底端。环轴承具有环状接触表面，当转子在静止位置时，环状接触表面接合下表面，以轴向支撑转子轴。可选地，当转子在提升位置时，环轴承与一个以上转件的下表面轴向间隔开。可选地，一个以上的转件包括第一转件，该第一转件限定上表面和下表面两者，使得第一转件被轴向布置在流体膜推力轴承与环轴承之间。

本公开的某些实施例提供一种机器，其包括转子和推力轴承组件。转子包括轴和轴上的一个以上的转件。轴沿着轴线伸长。一个以上的转件包括在沿着轴线的相反方向上面对的第一转件表面和第二转件表面。推力轴承组件包括流体膜推力轴承和环轴承。流体膜推力轴承轴向位于第一转件表面与定子壳体的第一定子表面之间。环轴承轴向位于第二转件表面与定子壳体的第二定子表面之间。转子被构造成，响应于转子的转速超过阈值速度，而相对于推力轴承组件从静止位置轴向上移动到提升位置。转子通过偏置力朝向静止位置偏置。环轴承具有环状接触表面，当转子在静止位置时，环状接触表面接合第二转件表面，以轴向支撑转子。

可选地，流体膜推力轴承产生流体垫，流体垫阻止转子的轴向移动超出提升位置，而第一转件表面不接合流体膜推力轴承。

可选地，转子上的朝向静止位置的偏置力由重力、弹簧或磁体中的一个以上提供。

可选地，当转子在提升位置时，环轴承与一个以上的转件的第二转件表面轴向间隔开。

可选地，环轴承是碳环。

如文中所使用的，以单数形式列举并且以单词“一”或“一个”开头的元件或步骤应该被理解为不排除多个所述元件或步骤，除非明确说明这种排除。而且，参考当前描述主题的“一个实施例”不意在诠释为排除也并入所列举特征的其他实施例的存在。另外，除非明确反之说明，否则，“包含”或“具有”具有特定性质的一个元件或多个元件的实施例可以包括不具有该性质的其他这些元件。

应要理解，以上描述意在是图示性的而非限制性的。例如，上述实施例(和/或其各方面)可以彼此组合地使用。此外，在不偏离其范围的情况下，可以进行许多修改例，以使特定情形或材料适应文中所陈述主题的教导。虽然文中所描述的材料的尺寸和类型意在限定所公开的主题的参数，但是，它们决不是限制性的而是示例性的实施例。一旦评阅以上描述，许多其他实施例对于本领域普通技术人员将会是显然的。因此，文中所描述的主题的范围应该参考所附权利要求书连同这些权利要求所赋予的等同物的全部范围来确定。在所附权利要求书中，术语“包括”和“其中”被用作相应术语“包含”和“其中”的普通英语等同物。另外，在以下权利要求书中，术语“第一”、“第二”和“第三”等仅被用作标记，并不意在对其对象施予数字要求。进一步，以下权利要求书的限制不是用手段加功能的格式书写的，并不意在基于35u.s.c§112(f)来诠释，除非以及直到这些权利要求限制明确使用“用于...的手段”然后是没有进一步结构的功能说明。

该书面描述使用示例来公开文中所陈述主题的几个实施例，包括最佳模式，还使本领域的普通技术人员能够实践所公开主题的实施例，包括制造和使用该装置或系统以及施行该方法。文中所描述主题的专利权范围由权利要求书来限定，可以包括本领域的普通技术人员容易想到的其他示例。这种其他示例意在包括于权利要求书的范围内，如果该示例具有与权利要求书的文字语言并无不同的结构元件的话，或者，如果该示例包括与权利要求书的文字语言无实质不同的等同结构元件的话。