一种轴承本体、箔片动压轴承及旋转机械轴系的制作方法

本发明涉及传动部件领域，尤其涉及一种轴承本体、箔片动压轴承及旋转机械轴系。

背景技术：

1、箔片动压空气轴承是旋转机械轴系的关键支撑部件，尤其适用于高转速、轻负载、高温、低温以及无油工况，广泛应用于新能源汽车行业的燃料电池系统的空压机、高速工业压缩机和泵类产品。

2、典型的箔片动压空气轴承由顶箔、波箔和轴承套筒构成，其中，顶箔和波箔通过焊接、销钉或其他方式与轴承套筒固定在一起。

3、当转轴受到较大载荷并运行在超高转速情况下时，位于转轴与顶箔之间的空气将迅速升温。热量传导至顶箔上，导致顶箔温度越来越高。当顶箔温度接近280℃时，顶箔上的ptfe（polytetrafluoroethylene，聚四氟乙烯）涂层将迅速失效，影响轴承的正常使用。

4、为了降低轴承温升，常见的做法是向轴承内部通入未经过冷却介质冷却的压缩空气，利用压缩空气直接冲刷轴承的零部件（如顶箔和波箔），以此来降低零部件的温度。其中，压缩空气可以从压缩机的末端出口取得。

5、然而，空气的比热容低。为了能够有效降低轴承温度，必须通入大量的压缩空气（必须注意，压缩空气温度较高，需额外冷却）。与此同时，高速气流的冷却路径相对宽泛随意，有可能先冷却电机定转子，被加热后再冷却轴承，总体来讲冷却效果差。

6、此外，高速气流的冷却路径不确定，冲刷力较大，将随机冲刷轴承，可能会将顶箔和波箔吹起，使其脱离设计位置。有可能造成顶箔自由端贴紧转轴，造成轴承损坏。

7、再者，压缩空气取自外部环境，先后经过封闭式气路和开放式气路，冷却定子和转子之后再冲刷轴承，有可能将外部环境中的颗粒物以及电机内部的多余物带入转轴和顶箔之间，造成轴承磨损失效。

8、最后，从压缩机末端取压缩空气用于轴承冷却的方式，将降低压缩机能够提供的有效质量流量，导致压缩机的整体气动效果降低，进而导致压缩机效率降低。

技术实现思路

1、为了解决现有采用压缩空气冷却的方式存在冷却效果差、冲刷顶箔和波箔致其脱离设计位置以及带入杂物造成轴承磨损失效的问题，本发明的目的之一是提供一种轴承本体。

2、本发明提供如下技术方案：

3、一种轴承本体，包括顶箔、外圈、弹性连接件和弹性支撑件；

4、所述顶箔呈环形设置，所述外圈环设于所述顶箔外侧；

5、所述弹性连接件位于所述顶箔与所述外圈之间，并沿所述顶箔的周向设置有多个，所述弹性连接件的一端与所述顶箔连接，另一端与所述外圈连接，相邻两个所述弹性连接件与所述顶箔以及所述外圈之间形成有液冷流道；

6、所述弹性支撑件位于所述液冷流道内，并与所述顶箔或所述外圈连接，所述弹性支撑件在受到沿所述顶箔径线方向的压力时弹性变形。

7、作为对所述轴承本体的进一步可选的方案，所述弹性支撑件呈条形设置，并与所述顶箔的径线方向倾斜相交；或者

8、所述弹性支撑件呈弧形设置。

9、作为对所述轴承本体的进一步可选的方案，所述弹性支撑件与所述顶箔连接，所述弹性支撑件与所述外圈间隙配合。

10、作为对所述轴承本体的进一步可选的方案，所述顶箔上设置有开口；

11、所述轴承本体还包括位移吸收件，所述位移吸收件位于所述开口处并与所述顶箔连接，所述位移吸收件可沿所述顶箔的周向弹性变形。

12、作为对所述轴承本体的进一步可选的方案，所述液冷流道的内壁设置有密封层。

13、作为对所述轴承本体的进一步可选的方案，所述顶箔的内壁设置有减摩耐磨涂层。

14、作为对所述轴承本体的进一步可选的方案，所述轴承本体包括若干箔单元，若干所述箔单元沿所述轴承本体的轴线方向堆叠设置，每个所述箔单元均包括所述顶箔、所述外圈、所述弹性连接件和所述弹性支撑件。

15、本发明的另一目的是提供一种箔片动压轴承。

16、本发明提供如下技术方案：

17、一种箔片动压轴承，包括端盖和上述轴承本体；

18、所述端盖成对设置于所述轴承本体沿轴线方向的两端，其中一个所述端盖上设置有冷却液入口，另一个所述端盖上设置有冷却液出口，所述冷却液入口和所述冷却液出口均与所述液冷流道连通。

19、作为对所述箔片动压轴承的进一步可选的方案，其中一个所述端盖上设置有环形的分流槽，所述冷却液入口通过所述分流槽与所述液冷流道连通；

20、另一个所述端盖上设置有环形的合流槽，所述冷却液出口通过所述合流槽与所述液冷流道连通。

21、本发明的又一目的是提供一种旋转机械轴系。

22、本发明提供如下技术方案：

23、一种旋转机械轴系，包括上述箔片动压轴承。

24、本发明的实施例具有如下有益效果：

25、在上述轴承本体中，外圈作为其它部件的安装基础，用于与轴承座配合。顶箔通过弹性连接件与外圈连接，设置在顶箔与外圈之间的弹性支撑件替代常规的波箔并对顶箔形成弹性支撑。使用时，将冷却液注入液冷流道，对顶箔外壁进行冲刷并吸收顶箔的热量，使顶箔冷却降温，以避免顶箔上的ptfe涂层失效。与压缩空气相比，冷却液的密度和比热容更大，冷却效果更好。通过相邻两个弹性连接件和顶箔以及外圈形成液冷流道，能够限制冷却液的流动路径，避免冷却液冲刷顶箔致其脱离设计位置，同时避免将杂物带入顶箔与转轴之间。

26、使用上述箔片动压轴承时，冷却液自其中一个端盖上的冷却液入口流入，然后进一步流入液冷流道内，吸收顶箔的热量后从另一个端盖上的冷却液出口流出。

27、为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显和易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，做详细说明如下。

技术特征：

1.一种轴承本体，其特征在于，包括顶箔、外圈、弹性连接件和弹性支撑件；

2.根据权利要求1所述的轴承本体，其特征在于，所述弹性支撑件呈条形设置，并与所述顶箔的径线方向倾斜相交；或者

3.根据权利要求1所述的轴承本体，其特征在于，所述弹性支撑件与所述顶箔连接，所述弹性支撑件与所述外圈间隙配合。

4.根据权利要求1所述的轴承本体，其特征在于，所述顶箔上设置有开口；

5.根据权利要求1-4中任一项所述的轴承本体，其特征在于，所述液冷流道的内壁设置有密封层。

6.根据权利要求1-4中任一项所述的轴承本体，其特征在于，所述顶箔的内壁设置有减摩耐磨涂层。

7.根据权利要求1-4中任一项所述的轴承本体，其特征在于，所述轴承本体包括若干箔单元，若干所述箔单元沿所述轴承本体的轴线方向堆叠设置，每个所述箔单元均包括所述顶箔、所述外圈、所述弹性连接件和所述弹性支撑件。

8.一种箔片动压轴承，其特征在于，包括端盖和权利要求1-7中任一项所述的轴承本体；

9.根据权利要求8所述的箔片动压轴承，其特征在于，其中一个所述端盖上设置有环形的分流槽，所述冷却液入口通过所述分流槽与所述液冷流道连通；

10.一种旋转机械轴系，其特征在于，包括权利要求8或9中所述的箔片动压轴承。

技术总结
本发明提供一种轴承本体、箔片动压轴承及旋转机械轴系，涉及传动部件领域。轴承本体包括顶箔、外圈、弹性连接件和弹性支撑件；顶箔呈环形设置，外圈环设于顶箔外侧；弹性连接件位于顶箔与外圈之间，并沿顶箔的周向设置有多个，弹性连接件的一端与顶箔连接，另一端与外圈连接，相邻两个弹性连接件与顶箔以及外圈之间形成有液冷流道；弹性支撑件位于液冷流道内，并与顶箔或外圈连接。将冷却液注入液冷流道，对顶箔外壁进行冲刷并吸收顶箔的热量，使顶箔冷却降温。与压缩空气相比，冷却液的密度和比热容更大，冷却效果更好。液冷流道能够限制冷却液的流动路径，避免冷却液冲刷顶箔致其脱离设计位置，同时避免将杂物带入顶箔与转轴之间。

技术研发人员：胡永路,毕刘新,宁召阳,施黄璋,李军,徐刚,彭川,薛帅,候炎恒
受保护的技术使用者：天津飞旋科技股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15