一种弹性箔片动压气体轴承及空气压缩机的制作方法

1.本实用新型涉及空气压缩机技术领域，具体涉及一种弹性箔片动压气体轴承及空气压缩机。


背景技术：

2.气体轴承是一种用气体作润滑剂的滑动轴承，按其工作原理可分为静压气体轴承和动压气体轴承两种。静压气体轴承利用外部气源提供高压气体，需要额外的供气系统，增加了整体系统的复杂性，同时供气系统压缩产生高压气体，使系统的经济性降低，限制了静压气体轴承的应用范围。动压气体轴承是利用转轴运动时，轴承楔形间隙里粘性气体产生的气膜压力来支承载荷，其最大的特点是不需要额外的供气系统，结构简单，拓展了气体轴承的应用领域，尤其是应用于空气压缩机时，可实现压缩机的高效化运转。
3.根据轴承表面是否变形，动压气体轴承可分为刚性表面气体轴承和柔性表面气体轴承。刚性表面气体轴承对装配精度和加工精度要求较高，安装对中难度大，轴承运行稳定性低，易发生失稳现象；柔性表面气体轴承，即箔片气体轴承，一般采用金属箔片作为轴承的支承面，其柔性表面有利于气膜间隙的形成；当转轴载荷发生变化时，柔性表面气体轴承会发生适应性形变以调节气膜间隙，建立起与载荷相匹配的气膜厚度，使轴承具有较好的高速稳定性，因此，柔性表面气体轴承在高速旋转机械中得到广泛应用。
4.现有的弹性箔片动压气体轴承为一种柔性表面气体轴承，其在传统拱箔环结构设计中，设计刚度过大时，在轻载状态下不能充分发挥弹性箔片的柔性优势；设计刚度过小时，在重载时拱箔环会被压溃，进而会使弹性箔片轴承退化为大间隙刚性表面气体轴承，承载能力大幅下降，从而影响了转子系统稳定性。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型提供了一种弹性箔片动压气体轴承及空气压缩机，其中，弹性箔片动压气体轴承既能够充分利用弹性箔片的柔性优势，又能够防止重载时拱箔环被压溃，从而保证转子系统稳定性；空气压缩机使用前述的弹性箔片动压气体轴承，能够实现空气压缩机高速化稳定运转，有效维持轴
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压缩机系统的稳定性，解决了空气压缩机与轴接触而导致轴磨损的问题。
6.本实用新型的技术方案为：一种弹性箔片动压气体轴承，包括：轴承座、拱箔环、波箔环和平箔环；
7.所述拱箔环、波箔环和平箔环沿轴承座的径向由外至内依次同轴叠置于轴承座内侧，所述波箔环能够增加拱箔环与平箔环之间的接触面积，从而增加拱箔环的刚度和阻尼。
8.优选地，所述拱箔环为波浪形环状结构ⅰ，其波峰为与轴承座内表面贴合的曲面，波谷为半圆弧面。
9.优选地，所述波箔环为波浪形环状结构ⅱ，其波峰和波谷形状相同；波箔环的波谷与拱箔环的波谷相切接触，波箔环的波峰与拱箔环的波峰相切接触。
10.优选地，所述波箔环的波峰与拱箔环的波峰数量相同，且一一对应。
11.优选地，所述波箔环的波谷与拱箔环的波谷数量相同，且一一对应。
12.优选地，所述拱箔环、波箔环和平箔环的宽度均与轴承座的宽度相等。
13.优选地，所述拱箔环、波箔环和平箔环均为设有缺口的环状结构，拱箔环、波箔环和平箔环的一端均固定于轴承座的内表面上，另一端均为自由端。
14.优选地，所述拱箔环、波箔环和平箔环可拆卸连接。
15.一种空气压缩机，包括：弹性箔片动压气体轴承。
16.有益效果：
17.1、本实用新型的轴承在拱箔环与平箔环之间加装了波箔环，工作时，转子高速旋转产生的径向载荷施加在平箔环上，由平箔环传递给波箔环，由于波箔环的波浪形结构设计有效增加了拱箔环与平箔环之间接触面积，使得拱箔环有效承接从平箔环传递过来的力，为拱箔环增加额外的刚度和阻尼；同时，波箔环的波浪形结构形式能够对转子系统振动情况起到减缓振动的作用，所以本实用新型的轴承轻载情况下能够充分利用弹性箔片的柔性优势，又能够防止重载情况下拱箔环被压溃，从而保证转子系统稳定性。
18.2、本实用新型的拱箔环、波箔环和平箔环上缺口的设置，既能够将弹性支承组件有效支承在轴承座的内表面上，又能够有效释放扭转应力。
19.3、本实用新型的空气压缩机使用前述的弹性箔片动压气体轴承，能够实现空气压缩机高速化稳定运转，有效维持轴
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压缩机系统的稳定性，解决了空气压缩机与轴接触而导致轴磨损的问题
附图说明
20.图1为本实用新型动压气体轴承的结构示意图(沿径向)。
21.图2为本实用新型动压气体轴承的局部放大示意图(沿径向)。
22.图3为本实用新型中弹性支承组件的装配示意图。
23.其中，1
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轴承座；2
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弹性支承组件；21
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拱箔环；22
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波箔环；23
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平箔环；221
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波峰；222
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波谷；212
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半圆弧面。
具体实施方式
24.下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
25.实施例1：
26.本实施例提供了一种弹性箔片动压气体轴承，既能够充分利用弹性箔片的柔性优势，又能够防止重载时拱箔环被压溃，从而保证转子系统稳定性。
27.如图1所示，该轴承包括：轴承座1和弹性支承组件2；其中，弹性支承组件2包括：拱箔环21、波箔环22和平箔环23。
28.该轴承的连接关系为：弹性支承组件2的外形为沿周向均匀设有三个以上凹槽的环状结构，其同轴设置于轴承座1内侧；
29.具体地：拱箔环21为波浪形环状结构ⅰ，其波峰为与轴承座1内表面贴合的曲面，波谷为半圆弧面212；
30.如图2所示，波箔环22为波浪形环状结构ⅱ，其截面外形近似正弦或余弦函数曲
线，波峰221和波谷222均匀间隔设置，且波峰221和波谷222形状相同；
31.波箔环22的波谷222与拱箔环21的波谷相切接触(线接触)，波箔环22的波峰221与拱箔环21的波峰相切接触；其中，波箔环22的波峰221与拱箔环21的波峰数量相同，且一一对应；波箔环22的波谷222与拱箔环21的波谷数量相同，且一一对应；
32.拱箔环21、波箔环22和平箔环23沿轴承座1的径向由外至内依次同轴叠置于轴承座1内侧；其中，平箔环23为平滑环状结构。
33.进一步地，拱箔环21、波箔环22和平箔环23的宽度(指沿母线方向的宽度)均与轴承座1的宽度(指沿母线方向的宽度)相等，以便于装配。
34.进一步地，拱箔环21、波箔环22和平箔环23均为设有缺口的环状结构(缺口的宽度方向沿对应环状结构的周向，长度方向沿对应环状结构的轴向)，拱箔环21的一端、波箔环22的一端和平箔环23的一端均固定于轴承座1的内表面上，拱箔环21的另一端、波箔环22的另一端和平箔环23的另一端均为自由端，既能够将弹性支承组件2有效支承在轴承座1的内表面上，又能够有效释放扭转应力。
35.实施例2：
36.如图3所示，在实施例1的基础上，弹性支承组件2中的拱箔环21、波箔环22和平箔环23采用分体加工、多层叠合的方式进行组装。
37.实施例3：
38.本实施例提供了一种空气压缩机，它包括实施例1或2中的弹性箔片动压气体轴承，能够实现空气压缩机高速化稳定运转，有效维持轴
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压缩机系统的稳定性，解决了空气压缩机与轴接触而导致轴磨损的问题。
39.综上，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。