一种高阻尼式新型气体箔片径向轴承的制作方法

1.本发明属于空气轴承技术领域，具体涉及到一种高阻尼式新型气体箔片径向轴承。


背景技术：

2.随着现代科技的不断发展，高速旋转机械在航空、航天、新能源、环保设备等领域发挥着越来越重要的作用，而轴承作为旋转机械的支承部件，其性能的优劣直接关系到旋转机械的性能。气体箔片轴承因为使用气体作为润滑剂，因此有着回转精度高、摩擦功耗小、不需要维护保养等优点。但是由于气体作为一种可压缩的润滑剂，容易出现轴承阻尼不足的情况，导致轴承出现较大幅度的振动甚至使轴系失稳。
3.因此说，对于气体箔片轴承而言，如何提高空气动压径向箔片轴承的阻尼是非常关键的。只有提高轴承的阻尼作用，才能提高轴系高速稳定性，扩大气体箔片轴承的应用和发展。
4.公开日为2021年01月08日、文献号为cn112196890a的现有技术公开一种径向气体箔片轴承，该轴承包括轴承套、顶层箔片和底层箔片，还包括箔片弹性组件，轴承套、顶层箔片、底层箔片以及箔片弹性组件均设置为两端开口的圆筒状，且轴承套、底层箔片、箔片弹性组件以及顶层箔片从外到内依次套设，底层箔片、箔片弹性组件以及顶层箔片均与轴承套的内侧壁可拆卸连接；箔片弹性组件可发生弹性形变相互摩擦，用于增加轴承的阻尼。针对上述现有技术，从轴承制作角度看:该种类型的轴承结构复杂，由层不同的箔片叠加而成，并且轴承套表面加工复杂，导致制作成本较高。从轴承性能来看:结合该文献附图，其所采用的支撑箔片5，根据实验经验，这种形状的箔片相比于波纹箔片，其变形更加困难，本身刚度就小，难以提供足够的承载能力，即便如该专利文献所说采用箔片3和4来增加刚度，但是本身性能上就存在很大不足。


技术实现要素：

5.本发明要解决的技术问题是：
6.本发明的目的是提出一种高阻尼式新型气体箔片径向轴承，以进一步有效提高气体箔片径向轴承的阻尼作用，从而提高轴系高速稳定性。
7.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案为：
8.一种高阻尼式新型气体箔片动压径向轴承，包括轴承套、波纹箔片、顶箔片，顶箔片安装轴承套内，轴承套和顶箔片之间还安装有波纹箔片，所述顶箔片上设有多个节流孔。
9.所述的轴承套是用来固定波纹箔片和顶箔片的中空圆柱筒。
10.所述的轴承套内壁上沿其长度方向至少开有一个长方体槽用来插入波纹箔片和平箔片的折角来固定波纹箔片和带有节流孔的顶箔片；长方体槽的长度与轴承套长度相同，长方体槽且与轴承套内腔相连通呈开口状态，长方体槽沿其所在的轴线方向与轴承套的中轴线相互平行。
11.所述的波纹箔片是周向未闭合的中空圆柱筒结构，在表面上有和轴承套中中线相平行的波纹且外径的尺寸小于轴承套的内径尺寸。
12.所述的波纹箔片固定在轴承套上的方式可采用两种不同的形式：在其周向未闭合的一端采用向外折叠成波纹箔片折角，折角长度与轴承套的长度一致，插入轴承套的长方形槽内部中进行固定；或者，在其周向未闭合的任意一端采用焊接的方式将其外表面固定在轴承套内壁上。
13.所述的带有节流孔的顶箔片是周向未闭合的圆柱空心筒结构，顶箔片的一端带有插入轴承套内长方体槽的折角，用于对顶箔片进行固定，折角长度与轴承套的长度一致；带有节流孔的顶箔片位于波纹箔片的内部，顶箔片的外表面和波纹箔片的内表面相接触。
14.所述的带有节流孔的顶箔片内壁圆周方向上存在n排的节流孔(每排节流孔呈圆周方向分布)，每排节流孔分别位于轴承轴向方向上1/(n+1)、2/(n+1)
……
n/(n+1)的位置上；若是一排节流孔，则节流孔位于顶箔片轴向的中间位置，若是两排节流孔，则节流孔位于顶箔片轴向1/3及2/3的位置，若是三排节流孔，则节流孔位于顶箔片轴向1/4、1/2及3/4的位置，所述节流孔的直径为0.05～1mm，每一排圆周方向相邻节流孔的圆心弧长d大于d，d为节流孔的直径。
15.所述轴承的结构包括三种不同的形式，分别为单瓦块轴承、双瓦块轴承和三瓦块轴承，与之相对应的轴承套、波纹箔片、带有节流孔的顶箔片也各有三种形式，轴承套：在圆周方向的任一一处开设一个长方体槽、在圆周方向相对应的两处分别开设一个长方体槽和在圆周方向三等分处各开设一个长方体槽；波纹箔片：单瓦式、双瓦式和三瓦式；带有节流孔的顶箔片：单瓦式、双瓦式和三瓦式。
16.每一种结构形式上，所开设的节流孔可以为n排，具体结构形式要根据轴承尺寸决定。
17.通过顶箔片将波纹箔片夹在轴承套和顶箔片之间，顶箔片与波纹箔片波峰相接触或抵顶，每个节流孔位置与与波纹箔片的波谷对应。
18.本发明至少具有以下有益技术效果：
19.本发明借鉴静压气体轴承的节流孔效应，来提高空气动压径向箔片轴承的阻尼，在原有轴承的顶箔片上开设多个节流小孔，通过这一结构可以使得转轴在高频振动时，轴承工作间隙中的气体被转轴挤压流过顶箔片表面的小孔，通过节流孔产生的节流效应，消耗掉轴系振动产生的能量，进而起到提高轴承的阻尼作用，提高轴系高速稳定性。
20.为了可以提高空气动压径向箔片轴承的阻尼，本发明在原有轴承的顶箔片上开设多个节流小孔，通过这一结构可以使得轴承在振动或高频振动时，空气在顶箔片的上、下表面相互流动，通过节流孔产生的节流效应，消耗掉轴承振动产生的能量，进而提高轴承的阻尼作用，起到稳定轴系，避免轴系失稳的作用。
附图说明
21.图1是本发明三种不同瓦块下轴承结构的说明图：图1(a)是单瓦块轴承装配前示意图，图1(b)是双瓦块轴承装配前示意图，图1(c)三瓦块轴承装配前示意图；
22.图2是单瓦块轴承三种类型节流孔开设位置示意图：图2(a)是单瓦块轴承单排节流孔开设位置示意图，图2(b)是单瓦块轴承双排节流孔开设位置示意图，图2(c)是单瓦块
轴承三排节流孔开设位置示意图；
23.图3是本发明轴承套的示意图：图3(a)是单瓦块轴承套示意图，图3(b)是双瓦块轴承套示意图，图3(c)是三瓦块轴承套示意图；
24.图4是本发明带有节流孔的顶箔片的示意图：图4(a)是单瓦块带有节流孔的顶箔片示意图，图4(b)是双瓦块带有节流孔的顶箔片示意图，图4(c)是三瓦块带有节流孔的顶箔片示意图；
25.图5是本发明波纹箔片的示意图：图5(a)是单瓦块波纹箔片示意图，图5(b)是双瓦块波纹箔片示意图，图5(c)是三瓦块波纹箔片示意图；
26.图6是节流孔工作原理图；图7是带有节流孔的顶箔片展开示意图；
27.图中：1-轴承套；2-波纹箔片；3-带有节流孔的顶箔片；4-节流孔；5-长方体槽。
具体实施方式
28.以下结合附图1至7和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
29.一种高阻尼式新型气体箔片动压径向轴承，包括轴承套1、波纹箔片2、带有节流孔的顶箔片3；所述的轴承套1是用来固定波纹箔片和顶箔片的中空圆柱筒，在轴承套1上可开有一个长方体槽5用来插入波纹箔片和顶箔片的折角来固定波纹箔片2和带有节流孔的顶箔片3；长方体槽5与轴承套内相连通，为开口状态，长方体槽沿其所在的轴线方向与轴承套的中轴线相互平行；本发明所述的轴承共有三种不同的形式，分别为单瓦块轴承、双瓦块轴承和三瓦块轴承，在轴承套1开设的长方体槽5也有三种对应的类型：在圆周方向的任意一处开设一个长方体槽5、在圆周方向相对应的两处分别开设一个长方体槽5和在圆周方向三等分处各开设一个长方体槽5，如说明书附图3所示。
30.所述的波纹箔片2是周向未闭合的中空圆柱筒结构，在表面上有和轴承套中性线相平行的波纹；所述的波纹箔片2固定在轴承套上的方式可采用两种不同的形式，其一，在其周向未闭合的一端采用向外折叠成波纹箔片折角，折角长度为几毫米不等，由轴承尺寸决定，插入轴承套的长方形槽5内部中进行固定，其二，在其周向未闭合的任意一端采用焊接的方式将其外表面固定在轴承套内壁上；所述的波纹箔片2外径的尺寸小于轴承套的内径尺寸；所述的波纹箔片2也有三种结构形式，分别为：单瓦式、双瓦式和三瓦式，如说明书附图5所示。
31.所述的带有节流孔的顶箔片3是周向未闭合的圆柱空心筒结构，顶箔片的一端带有插入轴承套内长方体槽的折角，用于对顶箔片进行固定，折角长度为几毫米不等，由轴承尺寸决定；带有节流孔的顶箔片3位于波纹箔片的内部，顶箔片的外表面和波纹箔片的内表面相接触；在所述的带有节流孔的顶箔片3内壁圆周方向上存在n排的节流孔4(每排呈圆周方向设置)，每排节流孔分别位于轴承轴向方向上1/(n+1)、2/(n+1)
……
n/(n+1)的位置上，例如：若是一排节流孔，则节流孔位于顶箔片轴向的中间位置，若是两排节流孔，则节流孔位于顶箔片轴向1/3及2/3的位置，若是三排节流孔，则节流孔位于顶箔片轴向1/4、1/2及3/4的位置，说明书附图2所示仅为1～3排节流孔下的举例，并不包含所有的n排节流孔的情况；所述的节流孔4直径d为0.02～2mm，每一排圆周方向相邻节流孔的圆心弧长d大于d，如说明书附图7所示；所述的带有节流孔的顶箔片3也有三种结构形式，分别为：单瓦式、双瓦式和三瓦式，如说明书附图4所示。
32.说明书附图2所示三幅图仅为1至3排节流孔下的举例，并不包含所有的n排节流孔的情况；所述的节流孔4直径为0.05～1mm，每一排圆周方向相邻节流孔的圆心弧长d大于d，如说明书附图7所示，d为节流孔4的直径。
33.本发明所述的一种高阻尼式新型气体箔片动压径向轴承，通过顶箔片3将波纹箔片2夹在轴承套1和顶箔片3之间，顶箔片3与波纹箔片2波峰相接触或抵顶，每个节流孔4位置与与波纹箔片2的波谷对应。波纹箔片2的波峰、波谷的延伸方面与轴承套1的轴向一致。节流孔4孔径的大小与波纹箔片2的波谷的开口宽度一致。如此可进一步提高气体箔片动压径向轴承的阻尼作用。
34.波纹箔片2上沿圆周方向还开有至少一个长豁口。顶箔片3上每排呈圆周方向设置节流孔4与波纹箔片2上长豁口相错设置(相间设置)。起到减小转轴振荡，稳定轴系，提高轴承阻尼的作用。
35.本发明工作原理图如说明书附图6所示，当转子转动时，会对轴承带有节流孔的顶箔片3内部的空气进行压缩，使其通过顶箔片上的节流孔后到达轴承套的内表面，在此过程中，由于节流孔存在的小孔节流的作用使得转子高速转动产生的能量得到耗散，起到减小转轴振荡，稳定轴系，提高轴承阻尼的作用。本发明在原有轴承的顶箔片上开设多个节流小孔，通过这一结构可以使得转轴在高频振动时，轴承工作间隙中的气体被转轴挤压流过顶箔片表面的小孔，通过节流孔产生的节流效应，消耗掉轴系振动产生的能量，进而起到提高轴承的阻尼作用，提高轴系高速稳定性。
36.经实验证明，完全相同结构的气体箔片径向轴承，顶箔片3上开有三排节流孔4的气体箔片径向轴承与没有设有节流孔4的气体箔片径向轴承相比，轴承阻尼效果至少提高2.5倍以上。
37.本发明涉及到的一种高阻尼式新型气体箔片动压径向轴承由于可以分为单瓦式、双瓦式以及三瓦式轴承，而每一种结构形式上，所开设的节流孔可以为n排，具体结构形式要根据轴承大小决定。