具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承的製作方法
2023-05-26 01:19:51
專利名稱：具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承的製作方法
技術領域：
本發明屬於動壓氣體軸承技術領域，涉及ー種具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承。
背景技術：
箔片動壓氣體軸承有著轉速高、壽命長、穩定性好等優點，在高速旋轉機械(如透平膨脹機、透平壓縮機、渦輪增壓機等)上有著廣泛的應用。目前常用的箔片動壓氣體軸承結構為波箔型箔片軸承，其製作エ藝複雜、加工水平要求高、資金投入巨大，再加上波箔軸承應用的場合為高科技以及軍エ產品，其研究結果和設計準則鮮有報導。為開發適應於國內加工水平、結構簡單、易於製造的箔片動壓氣體軸承，西安交通大學提出了ー種具有軸向支撐的動壓氣體止推軸承結構並進行了相關試驗研究，該軸承結構如圖1所示，結果表明這種箔片動壓氣體止推軸承結構非常簡單、具有較高的穩定性，但是和其他箔片動壓氣體止推軸承相比，承載カ稍顯不足。特別是當軸向加載超過一定限度，底層箔片的泡狀突起很容易把頂層箔片頂破，對頂層箔片造成機械損傷，或者底層箔片的泡狀突起被頂層箔片壓扁，從而嚴重影響了該動壓氣體軸承的承載性能，箔片元件破壞的情況如圖2所示。
發明內容
本發明解決的問題在於提供ー種具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，能夠有效吸收轉子-軸承系統運行時振動和衝擊，抑制轉子振幅的増大，從而大大提升高速旋轉機械的運行穩定性。本發明是通過以下技術方案來實現一種具有粘彈性結構的猜片動壓氣體軸承，包括軸承座和固定在軸承座上的若干個瓦塊，瓦塊上覆蓋有箔片元件；箔片元件的頂層為具有光滑表面的金屬平箔片，中間層為粘弾性箔片，底層是為軸承提供結構剛度和結構阻尼的金屬箔片。所述的粘彈性箔片為耐高溫的粘弾性橡膠箔片。所述的底層的金屬箔片為具有泡狀突起的金屬箔片，或者為具有波紋狀突起的金屬箔片。所述的箔片元件中，底層的金屬箔片對轉子的軸向支承力通過粘彈性箔片傳遞給金屬平箔片，改善金屬箔片的突起處的應力集中狀況。所述的箔片元件中，粘弾性箔片吸收轉子-軸承系統運行時振動和衝擊，抑制轉子振幅的増大。所述的箔片元件還通過定位銷與瓦塊相連接。所述的瓦塊為扇形瓦塊，每個瓦塊上設有一組箔片元件。所述的扇形瓦塊一端設有預楔角，預楔角為0. 5 1. 5°。
所述的扇形瓦塊安裝於箔片動壓氣體止推軸承。所述當止推盤相對於箔片動壓氣體止推軸承做高速轉動時，不斷有氣體從入ロ帶入楔形間隙產生動壓效應，使得楔形間隙內的氣體壓カ大於環境壓力。與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果本發明提供的具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，其箔片元件中通過粘彈性箔片的設計，底層箔片對轉子的軸向支承力通過粘彈性箔片傳遞給頂層箔片，能夠顯著改善泡狀突起(或波紋突起)處的應力集中狀況，一方面明顯提高頂層箔片和底層箔片運行可靠性，另ー方面，也能提高箔片動壓氣體軸承的承載力。解決了底層箔片的泡狀突起很容易把頂層箔片頂破，對頂層箔片造成機械損傷，或者底層箔片的泡狀突起被頂層箔片壓扁的缺陷。此外，本發明提供的具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，粘弾性箔片能夠有效吸收轉子-軸承系統運行時振動和衝擊，抑制轉子振幅的増大，從而大大提升高速旋轉機械(如微型透平膨脹機、微型透平壓縮機等)的運行穩定性。當止推盤相對於止推軸承做高速轉動吋，由於氣體的粘性和可壓縮性，不斷有氣體從左側入口帶入右側的楔形間隙產生動壓效應，使得間隙內的氣體壓カ大於環境壓力，一方面能為轉子-軸承系統提供軸向力，另ー方面也使箔片元件產生變形以及各箔片元件的相對位移。箔片元件的變形和位移，能夠吸收多餘的能量，抑制轉子軸向振幅的増大，從而能使整個轉子-軸承系統保持良好的穩定性。
圖1為正常工作的具有軸向支承的動壓氣體止推軸承，其中圖(a)、圖(b)分別為頂層平箔片和底層泡狀突起箔片的俯視圖，圖(C)為整個箔片元件的剖視圖；圖2為承載カ超過一定限度後被破壞的箔片元件；其中圖(a)為被頂破的頂層平箔片，圖(b)為壓壞的底層泡狀突起箔片；圖3為具有粘弾性結構的箔片動壓氣體止推軸承三種箔片元件的俯視圖；圖4為具有粘弾性結構的箔片動壓氣體止推軸承裝配圖；其中，I為金屬平箔片，2為粘彈性橡膠箔片，3為具有泡狀突起結構的金屬箔片，4為定位銷，5為瓦塊,6為止推盤。
具體實施例方式下面結合具體的實施例對本發明做進ー步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。參見圖3、圖4，ー種具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，其特徵在於，包括軸承座和固定在軸承座上的若干個瓦塊5，瓦塊5上覆蓋有箔片元件；箔片元件的頂層為具有光滑表面的金屬平箔片1，中間層為粘弾性箔片2，底層是為軸承提供結構剛度和結構阻尼的金屬箔片3。具體的，頂層的金屬平箔片I為軸承提供支承表面，中間層的粘弾性箔片2為能耐高溫的粘彈性橡膠箔片，底層的金屬箔片3為具有泡狀突起鼓泡的金屬箔片，或者為具有波紋狀突起鼓泡的金屬箔片，或者能夠為軸承提供結構剛度和結構阻尼的其他形式的金屬箔片。。所述的箔片元件中，底層的金屬箔片對轉子的軸向支承力通過粘彈性箔片2傳遞給金屬平箔片1，改善金屬箔片的突起處的應力集中狀況。粘弾性箔片2吸收轉子-軸承系統運行時振動和衝擊，抑制轉子振幅的増大。在製作時，首先把粘彈性橡膠箔片固定在頂層金屬平箔片I上，然後金屬平箔片I和底層的金屬箔片3 —同通過定位銷4固定在瓦塊5上，最後把所有的瓦塊組裝在軸承座上即可完成該軸承的裝配工作。具體的，瓦塊5為扇形瓦塊，每個瓦塊上設有一組箔片元件。所述的扇形瓦塊一端設有預楔角，預楔角為0.5 1.5°。具體以止推軸承來進行說明，將組裝好的具有粘弾性結構的箔片的扇形瓦塊安裝於氣體止推軸承，軸承座端面安裝有三個以上扇形瓦塊。止推盤6相對於止推軸承做高速轉動，由於氣體的粘性和可壓縮性，不斷有氣體從左側入口帶入右側的楔形間隙產生動壓效應，使得間隙內的氣體壓カ大於環境壓力，一方面能為轉子-軸承系統提供軸向力，另ー方面也使箔片元件產生變形以及各箔片元件的相對位移。箔片元件的變形和位移，能夠吸收多餘的能量，抑制轉子軸向振幅的増大，從而能使整個轉子-軸承系統保持良好的穩定性。
權利要求
1.一種具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，其特徵在於，包括軸承座和固定在軸承座上的若干個瓦塊(5)，瓦塊(5)上覆蓋有箔片元件； 箔片元件的頂層為具有光滑表面的金屬平箔片(1)，中間層為粘彈性箔片(2)，底層是為軸承提供結構剛度和結構阻尼的金屬箔片(3)。
2.如權利要求1所述的具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，其特徵在於，所述的粘彈性箔片(2)為耐高溫的粘彈性橡膠箔片。
3.如權利要求1所述的具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，其特徵在於，所述的底層的金屬箔片(3)為具有泡狀突起的金屬箔片，或者為具有波紋狀突起的金屬箔片。
4.如權利要求1所述的具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，其特徵在於，所述的箔片元件中，底層的金屬箔片對轉子的軸向支承力通過粘彈性箔片(2)傳遞給金屬平箔片(I )，改善金屬箔片的突起處的應力集中狀況。
5.如權利要求1所述的具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，其特徵在於，所述的箔片元件中，粘彈性箔片(2)吸收轉子-軸承系統運行時振動和衝擊，抑制轉子振幅的增大。
6.如權利要求1所述的具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，其特徵在於，所述的箔片元件還通過定位銷(4)與瓦塊(5)相連接。
7.如權利要求1所述的具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，其特徵在於，所述的瓦塊(5)為扇形瓦塊，每個瓦塊上設有一組箔片元件。
8.如權利要求1所述的具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，其特徵在於，所述的扇形瓦塊一端設有預楔角，預楔角為0. 5 1. 5°。
9.如權利要求8所述的具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，其特徵在於，所述的扇形瓦塊安裝於箔片動壓氣體止推軸承。
10.如權利要求9所述的具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，其特徵在於，當止推盤相對於箔片動壓氣體止推軸承做高速轉動時，不斷有氣體從入口帶入楔形間隙產生動壓效應，使得楔形間隙內的氣體壓力大於環境壓力。
全文摘要
本發明公開了一種具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，包括軸承座和固定在軸承座上的若干個瓦塊，瓦塊上覆蓋有箔片元件；箔片元件的頂層為具有光滑表面的金屬平箔片，中間層為粘彈性箔片，底層是為軸承提供結構剛度和結構阻尼的金屬箔片。底層箔片對轉子的軸向支承力通過粘彈性箔片傳遞給頂層箔片，能夠顯著改善泡狀突起(或波紋突起)處的應力集中狀況，一方面明顯提高頂層箔片和底層箔片運行可靠性，另一方面，也能提高箔片動壓氣體軸承的承載力。本發明提供的具有粘彈性結構的箔片動壓氣體軸承，粘彈性箔片能夠有效吸收轉子-軸承系統運行時振動和衝擊，抑制轉子振幅的增大，從而大大提升高速旋轉機械的運行穩定性。
文檔編號F16C27/02GK103047281SQ20121056369
公開日2013年4月17日 申請日期2012年12月22日 優先權日2012年12月22日
發明者周權, 陳汝剛, 侯予 申請人:西安建築科技大學