径向箔片轴承制造技术

本发明专利技术提供一种能支持高速回转轴的高刚性径向箔片轴承。该径向箔片轴承主要包括一顶端箔片（１）；焊接于该顶端箔片上的键子（２）；配置于该顶端箔片上，并具有宽而高的凸起和较窄而低的凸起交替排列的形态之内径凸起箔片（３）；配置于该内径凸起箔片上，并具有凸起高度低于内径凸起中较小凸起的形态之外径凸起箔片（４）；用于固定内径凸起箔片和外径凸起箔片的凸起座（５）；以及位于凸起座外部，并具有键槽（７）的轴承壳（６）等部件组成。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种径向箔片轴承。
技术介绍
轴承可分为滚动轴承(使用滚珠或滚子)、无油轴承(使用润滑性材料来摩擦而动作)、滑动轴承(使用油)、气体轴承以及磁性轴承(利用磁力作无接触动作)。滑动轴承又分为液体动压轴承和液体静压轴承，其中液体动压轴承是藉由相对滑动运动产生油压来支持轴的；液体静压轴承是透过轴承外部提供的高压油支持轴的。气体轴承除了使用气体代替油以外，其它动作原理与滑动轴承相同。液体静压轴承是从外部提供加压气体的；而液体动压轴承是由相对滑动运动来产生压力的。液体动压轴承由于摩擦损失少，也不需要使用液体润滑油，因此在高速回转应用领域上被广泛使用，尤其是通常被使用在很难用滚动轴承支持的超高速应用领域以及不易使用液体润滑油处。液体动压轴承可分为沟槽轴承、斜垫轴承和箔片轴承，其中沟槽轴承具有沟槽产生压力，如螺旋沟槽轴承为例。液体动压液膜斜垫轴承(Hydrodynamic fluid-film tilt padbearing)由于其使用条件非常有限，因此如果超过使用条件，具有被损坏的危险性大的缺点。例如在超过或低于设计标准的条件之下，其刚性会急速降低，使得该轴承易受冲击、轴的不对准(misalignment)及热变形的影响。与此相比，被称为顺应液体动压液膜轴承(Complianthydrodynamic fluid-film bearing)的箔片轴承不但能提供比固定形态的斜垫轴承更高的性能，而且它最近20年来实现了飞跃式发展。加上，该轴承所具有的足够的耐久性和稳固性已经证实在飞机的空调装置上。特别是使用在超高速回转机械如超过10万RPM的超高速回转极低温turbo-压缩器。此轴承在混合有少许液体的情况之下也能够使用，并具有柔性和低价格化的优点。箔片轴承在飞机方面自从1970年开始主要使用于在环境调节装置(ECS)中调节座舱内部的压力和温度的核心组成部件之ACM(Air Cooling Machine)上，这可以说是最适当的一个使用例。在此使用例，由于箔片轴承没有任何油系统，因此不会造成座舱内部的污染，而且不需要所定维修日程，比滚珠轴承更长的时间能进行稳定的动作。再有，即使轴承被破损时也能提供几乎不会破坏turbo组成部件的优点，例如使用于波音(Boeing)747的箔片轴承没有维修过程就能进行超过10万小时以上的动作。
技术实现思路
箔片轴承可分为两大类。如图1所示，叶式箔片轴承(Leaf type foil bearing)是将每片翼状箔片向回转方向配置成重叠其邻接箔片的一部分的形态，并使其支持一个轴；如图2所示，凸起式箔片轴承(Bump type foil bearing)是将一箔片做为整体，在箔片外部配置各种形态的能支撑箔片的弹簧(spring)。叶式轴承适合用于支持负载少以及外部冲击少的情况，它还具有启动扭矩大的缺点。与此相反，凸起式箔片就是启动时的负载比较少，又被认为其耐久性和刚性比较优秀，但其设计和生产很复杂，尤其是难以确保稳定性，于是全世界只有2～3家保有着技术。在轴承壳(bearing housing)内部焊接有作为弹簧的凸起式箔片(Bump foil)，再者，轴承壳上焊接有于其内部实际上与轴(Shaft，Journal)接触的顶端箔片(Top foil)。当轴进行回转带过空气时，顶端箔片和凸起式箔片发生变形，并产生空间去形成能够支持负载的液膜。在箔片轴承上，用于产生液膜的几何结构由顶端箔片的弹性变形来提供。回转数越高，顶端箔片和凸起式箔片就越推向外部，使轴从中心脱离，形成会聚楔状(ConvergingWedge)的空间。此时，由于箔片轴承具有顶端箔片变形的特征，如果利用顶端箔片的微细变形，不需要复杂的机械加工工程，也可以得到能够产生适当动压的最适宜状态。而且由于在直径方向产生空隙，可以对应于隋着高速回转产生的轴径的增加。这种特性取决于顶端箔片的厚度以及支持顶端箔片的凸起形状。尤其是根据凸起的设计，决定是否提供轴系所需的刚性和阻尼(damping)，因此凸起的形状、厚度、高度、间距(pitch)以及个数等就是决定轴承性能的最主要因素。再有，军事用轴承进一步要求耐更高速、恶劣环境以及冲击的性能，在高速、高输出和高效率BLDC马达方面，一般油润滑轴承是不能满足所需性能的。而且在结构方面需要承受足够的不对准、热和震动，为此，为了得到最大的支持力，通常被认为是把凸起向轴向以及回转方向分离是比较有利的。在美国申请专利的有关文件如4,300,806；5,915,841；5,988,885；4,465,384；5,498,083；5,584,582；6,024,491；6,190,048 B1；4,624,583；3,893,733；3,809,443；4,178,046；4,654,939；4,005,914；5,911,511；5,534,723；5,427,455；5,866,518。有关其原理的已经在1970年代取得专利，之后人们透过凸起箔片和顶端箔片的改进去努力提高性能。而且在美国专利号5,886,518企图开发能够适合用于高温且具有良好的黏附性的金属性干式润滑剂。于是，本专利技术的目的在于，提供一种凸起式箔片轴承，进一步提高其性能以及生产性。所谓性能指支持能力和稳定性，即使支持能力优秀，而没有稳定性则无法使用，同样地，稳定性好而支持能力少也很难实际使用。如图1和图2所示，为至今被使用的最具有代表性的轴承形态，一般被认为凸起式箔片的支持力比叶式箔片高达两倍以上，但是它仍具有不能确保稳定性，导致开发难度提高的问题。本专利技术提出能够确保支持力优秀的凸起式箔片的稳定性之方法来提供可以实际运用的轴承。轴承在生产方面，组装时的精密度问题会影响到生产速度降低，在结构上还具有其处于高温(在400℃以下)状态时必须要充分冷却的困难，随之存有冷却会造成系统效率降低的缺点，在超高温(在800℃以下)状态之下，它还需要使用金属性润滑剂，为了使其运用于轴上时，需要开发黏附性优秀的材料，这可能限定润滑剂的特性，且会有不少涂敷费用发生。于是，如何提高生产性以及负载支持能力，并提供较宽的稳定领域，而且使其在高速、高温状态之下能够进行稳定的动作，再加上，透过使用低黏附性的涂敷剂来大幅度降低成本以及提高性能即是本专利技术所要解决的问题所在。附图说明图1为显示现有径向箔片轴承的形态之一(叶式Leaf type)。图2为显示现有径向箔片轴承的形态之二(凸起式Bump type)。图3为显示本专利技术的箔片轴承的示意图。图4为显示图3的局部放大图。具体实施例方式对于上述本专利技术参考附图详细说明如下本专利技术具有如图2所示的一般凸起式箔片轴承的形态，如图4所示，其结构由顶端箔片1、链子(key)2、内径凸起3、外径凸起4、凸起座5、壳体6以及键槽7组成。轴和顶端箔片1之间存有微细的间隙，周围的空气或气体充当润滑油的作用。其中顶端箔片1被藉由轴的回转速度产生的空气流动所变成的压力，呈非圆形的其他形态，由此发生支持力更增加的效果。于是，凸起3，4的刚性以及顶端箔片(1)的厚度就成为决定支持力的重要因素，支持顶端箔片1的凸起的举动会决定支持力和稳定性。而且，支持顶端箔片1的凸起3，4的特性会对性能起决定作用。于是，在本专利技术中，改变凸起3，4和顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种径向箔片轴承，其特征在于，该轴承包括：ａ）一顶端箔片（１）；ｂ）键子（ｋｅｙ）（２），焊接于该顶端箔片（１）的切断部位上；ｃ）一内径凸起箔片（３），具有宽而高的凸起和窄而低的凸起交替排列的形态；ｄ）一外径凸起箔片（４），具有凸起高度低于内径凸起中较小凸起的形态，并处于宽而高的凸起之中心位置上；ｅ）一凸起座（５），用于固定内径凸起（３）和外径凸起（４）；以及ｆ）一轴承壳（６），在其内径具有键槽（７）。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：李宪席，
申请(专利权)人：科特博公司，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]