[发明专利]一种波箔组合式径向空气轴承装置

说明书

本发明提出了一种波箔组合式径向空气轴承装置，包括轴承套、端盖，所述轴承套内同轴且径向设置有顶箔、中箔和组合波箔，所述中箔位于所述顶箔和组合波箔之间，所述顶箔、中箔和组合波箔端部卡于所述轴承套侧壁,本发明设置了中箔，轴承运行时，中箔与波箔和顶箔的摩擦作用，可增大轴承阻尼，并增大轴承转子系统能量消耗，提高系统运行稳定性，消除机械振动；顶箔、中箔和组合波箔通过折弯部并卡于轴承套的弯折形缝槽，末端为自由端，不会产生额外的力学作用，并且也有利于组合式波箔的定位安装；使用组合式的波箔，不同的波箔条排列组合方式可以改变组合式波箔的刚度，便于实现性能的优化组合，以满足不同工况下对不同的刚度要求。

技术领域

本发明涉及动压气体轴承领域，尤其涉及波箔组合式径向空气轴承装置。

背景技术

箔片轴承是一种空气悬浮轴承，目前主要应用于鼓风机、微型燃气轮机、飞机用空气循环机以及氢燃料电池空压机转子等高速涡轮机械。空气箔片轴承属于动压型流体润滑轴承，其工作原理是利用轴颈表面与轴瓦内表面间的高速相对运动，带动空气形成楔形动压效应，从而实现转子在轴承中间悬浮的效果。

波箔型空气动压轴承是目前研究较为集中、应用较为泛的空气箔片轴承。波箔型空气动压轴承包含三个主要结构部件：顶箔、波箔和轴承套。顶箔和波箔位于轴承套内，相互配合形成圆弧形的柔性表面，为轴承提供结构刚度和阻尼性能。波箔型空气动压轴承具有承载能力高、稳定性好、寿命长和高速高温性能稳定等诸多优点，在轻载高速旋转机械中得到了广泛的应用。

目前已有的有关波箔型空气动压箔片轴承的专利中，波箔沿轴承在轴向上向方向大多数都是整体式的结构，这种整体式的波箔型气体空气动压箔片轴承一旦加工成品，其波箔的刚度即为确定值，无法根据实际的要求进行更改，也无法使刚度和轴承的综合性能达到优化。

目前常见的互联式波箔与普通整体式波箔相比，互联式波箔上具有一道或多道割口，割口自波箔的固定端贯通其自由端，将波箔主体于轴向上分割成多段子波箔，多段子波箔间通过固定端并列连接。由于其加工工艺限制，该类波箔的各子波箔的波形完全相同，仅可控制不同子波箔的轴向宽度，波箔的刚度在轴向基本无差别，同样无法根据实际的要求进行更改，也无法使刚度和轴承的综合性能达到优化。

目前常见的波箔型空气轴承中顶箔与波箔的端部通常采用焊接的方式固定在轴承套中，这种焊接结构工艺上难以稳定，其焊接结构也会对波箔和顶箔产生额外的附加力学作用，降低波箔轴承的性能。此外，目前使用的整体式波箔结构中，轴承端部波箔的径向刚度较大，当轴颈发生偏斜时，易产生轴颈与顶箔表面的干涉作用。

目前常用的波箔型空气动压轴承的顶箔和波箔均通过固定端连接固定，而尾端自由，这是由于箔片空气动压轴承工作原理决定的，箔片在工作过程中周向具有变形和位移。但箔片尾端轴向的错位会让承载区有效工作气膜分布不均匀，降低箔片空气动压轴承的承载能力及稳定性，导致轴系运行不稳，振动加剧，严重时甚至有可能发生轴系烧损。因此需要以有效的方法限制箔片的轴向位置。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提出了一种波箔组合式径向空气轴承装置，包括轴承套、端盖，所述轴承套内同轴且径向设置有顶箔、中箔和组合波箔，所述中箔位于所述顶箔和组合波箔之间，所述顶箔、中箔和组合波箔端部卡于所述轴承套侧壁。

优选的，所述顶箔为环形开口结构且轴向延伸至整个轴承套内，所述顶箔的开口处设有顶箔折弯部。

优选的，所述顶箔折弯部为L形。

优选的，所述中箔为环形开口结构且轴向延伸于整个轴承套内，所述中箔的开口处设有中箔折弯部。

优选的，所述中箔折弯部为竖直形。

优选的，所述组合波箔包括间隔设置的若干波箔条和波箔间隔条，所述波箔条为环形，且端部设有波箔折弯部，所述波箔间隔条为环形且端部设有间隔条折弯部。