一种箔片动压气体径向轴承及其应用制造技术

本申请属于气体轴承领域，特别是涉及一种箔片动压气体径向轴承及其应用。现有氢燃料电池汽车用空压机系统中气体箔片轴承启停磨损严重，高转速下抗冲击能力低，系统稳定性差。本申请提供了一种动压气体径向轴承，包括由内而外依次设置的所述箔片组件和所述轴承组件，所述箔片组件与所述轴承组件连接；所述箔片组件包括由内而外依次设置的第一箔片和第二箔片，所述第一箔片上设置有若干通孔；所述轴承组件包括相互连接的若干弹性支承结构和轴承壳，所述弹性支承结构上设置有内孔。变形程度大，阻尼特性增强，抗冲击能力较高，转子‑轴承系统高转速下稳定性较好。

【技术实现步骤摘要】
一种箔片动压气体径向轴承及其应用
本申请属于气体轴承领域，特别是涉及一种箔片动压气体径向轴承及其应用。
技术介绍
氢能与燃料电池被认为是全球未来能源战略的重要组成和能源技术革命的重要方向，当前，制约氢能与燃料电池汽车发展的技术瓶颈之一是关键辅助部件高效稳定运行。离心空压机是燃料电池系统的核心部件之一，要求清洁、无油、高效，为燃料电池汽车提供足量空气，以满足燃料电池系统的运行要求。气体箔片轴承是离心空压机系统的关键部件，具有摩擦损耗小、高温稳定性好、无需润滑、辅助设备少及几乎不维护等一系列优点，其性能优劣与空压机可靠运行息息相关。虽然气体箔片轴承在燃料电池汽车空压机中已有应用，但尚不成熟，受制于自身特点带来很多技术难点，限制了空压机国产化的进程。为了满足电堆对空气流量和压力的要求，燃料电池汽车用空压机最高转速达到10万转左右，高转速下轴承-转子系统抗冲击能力低，转子轴稳定性差。目前。燃料电池汽车用空压机启停次数为10万次左右，距离美国能源部(DOE)提出2020年启停25万次目标相差甚远。转子轴启动前，转子与气体箔片轴承之间没有相对运动，导致空压机启动期间，转子与轴承间为直接接触的干摩擦状态。空压机反复多次启停，引起气体轴承箔片与转子间摩擦磨损严重，减少了系统使用寿命。气体箔片轴承高速下稳定性差及启停期间磨损，导致空压机高速下振动，运转稳定性差，严重制约整个氢燃料电池汽车产业的发展。
技术实现思路
1.要解决的技术问题基于现有氢燃料电池汽车用空压机系统中气体箔片轴承启停磨损严重，高转速下抗冲击能力低，系统稳定性差的问题，本申请提供了一种箔片动压气体径向轴承及其应用。2.技术方案为了达到上述的目的，本申请提供了一种箔片组件，包括由内而外依次设置的第一箔片和第二箔片，所述第一箔片上设置有若干通孔。本申请提供的另一种实施方式为：所述第一箔片表面设置有“7”字型通孔。本申请提供的另一种实施方式为：所述第一箔片包括第一连接部，所述第二箔片包括第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部由内而外依次设置。本申请提供的另一种实施方式为：所述第一箔片外圆面与所述第二箔片内圆面同轴心，所述第一箔片厚0.1～0.2mm，所述第二箔片厚0.1～0.2mm，所述箔片组件采用镍基高温合金材料制成。本申请还提供一种轴承组件，包括相互连接的若干弹性支承结构和轴承壳，所述弹性支承结构上设置有内孔。本申请提供的另一种实施方式为：所述内孔为圆柱形通孔，所述内孔横截面为圆形，所述弹性支承结构与所述轴承壳为一体结构，所述内孔与所述轴承壳内径相切。本申请提供的另一种实施方式为：所述弹性支承结构厚0.5～0.6mm，所述内孔直径大于2倍所述厚度，所述轴承组件采用镍基高温合金材料制成。本申请还提供一种动压气体径向轴承，包括由内而外依次设置的所述的箔片组件和所述的轴承组件，所述箔片组件与所述轴承组件连接。本申请提供的另一种实施方式为：所述轴承壳上沿轴向设置有箔片槽，所述轴承壳上沿圆周方向一端设置有第一卡簧槽，所述轴承壳上沿圆周方向一端设置有第二卡簧槽，所述箔片组件通过箔片槽与所述轴承组件连接，所述第一卡簧槽上设置有第一卡簧，所述第二卡簧槽上设置有第二卡簧。本申请提供的另一种实施方式为：所述弹性支承结构与所述第二箔片外圆面相切。本申请还提供一种动压气体径向轴承的应用，将所述动压气体径向轴承应用于燃料电池汽车用高速无油空压机系统。3.有益效果与现有技术相比，本申请提供的箔片组件、轴承组件、动压气体径向轴承及其应用的有益效果在于：本申请提供的箔片组件，第一箔片表面开设“7”字型通孔，高转速下随着转轴旋转，通孔中形成高压气流，增强转子-轴承系统的抗冲击能力，高转速下系统稳定性增强。同时，启停期间，通孔中的气流会减少箔片组件与转子间的摩擦磨损，转子更容易起飞，进而增加启停次数，延长系统使用寿命。本申请提供的轴承组件，变形程度大，阻尼特性增强，抗冲击能力较高，转子-轴承系统高转速下稳定性较好。本申请提供的动压气体径向轴承为箔片动压气体径向轴承，能有效减少转子-轴系统启停期间摩擦磨损，增强系统抗冲击能力，延长轴承使用寿命。本申请提供的动压气体径向轴承，转子启动前与转轴直接接触，工作状态下与润滑气膜接触，箔片组件为气膜提供光滑表面。本申请提供的动压气体径向轴承，能够很好地解决现气体箔片轴承中存在的高速下稳定性差、启停期间摩擦磨损严重的问题。本申请提供的动压气体径向轴承的应用，将动压气体径向轴承应用于燃料电池汽车用空压机系统，高转速下振动小、抗冲击能力强、系统稳定性高，且启停磨损较小，启停次数增加。附图说明图1是本申请的第一箔片结构示意图；图2是本申请的第一箔片正视示意图；图3是本申请的第一箔片通孔结构示意图；图4是本申请的第二箔片结构示意图；图5是本申请的第二箔片正视示意图；图6是本申请的轴承组件结构示意图；图7是本申请的轴承组件正视示意图；图8是本申请的轴承组件半剖示意图；图9是本申请的动压气体径向轴承结构示意图；图10是本申请的动压气体径向轴承局部结构示意图；图11是本申请的动压气体径向轴承爆炸示意图；图12是本申请的第一卡簧结构示意图；图中：1-第一箔片、2-第二箔片、3-通孔、4-弹性支承结构、5-轴承壳、6-第一连接部、7-第二连接部、8-箔片槽、9-第一卡簧槽、10-第二卡簧槽、11-第一卡簧、12-第二卡簧。具体实施方式在下文中，将参考附图对本申请的具体实施例进行详细地描述，依照这些详细的描述，所属领域技术人员能够清楚地理解本申请，并能够实施本申请。在不违背本申请原理的情况下，各个不同的实施例中的特征可以进行组合以获得新的实施方式，或者替代某些实施例中的某些特征，获得其它优选的实施方式。气体箔片轴承是由一层或多层弹性支承结构和顶箔组成的具有良好润滑表面的动压气浮轴承，依靠转轴与轴承表面相对运动挤压一定粘性的气体形成压力润滑气膜达到支承和润滑的作用。转轴与轴承间存在一定偏心，润滑气体随着转轴旋转被不断带入转轴与轴承间的楔形间隙内，润滑气体形成气膜，直至气膜压力足够将转轴浮起，此时，转轴与轴承分离开，并在润滑气膜支承下工作。参见图1～12，本申请提供一种箔片组件，包括由内而外依次设置的第一箔片1和第二箔片2，所述第一箔片1上设置有若干通孔3。这里的第一箔片1为镂空的顶层箔片，第二箔片2为完整的顶层箔片。镂空的顶层箔片圆周外侧与完整的顶层箔片接触，转子启动前与转轴直接接触，工作状态下与润滑气膜接触，为气膜提供光滑表面。进一步地，所述第一箔片1表面设置有“7”字型通孔3。如图3所示，这里的通孔3为3个小的镂空结构组合成的镰刀状，当然这里只是一个示意，通孔3的个数以及其形状都可以根据实际需求进行调整和设置。第一箔片1表面开设“7”字型通孔本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种箔片组件，其特征在于：包括由内而外依次设置的第一箔片和第二箔片，所述第一箔片上设置有若干通孔。/n

【技术特征摘要】
1.一种箔片组件，其特征在于：包括由内而外依次设置的第一箔片和第二箔片，所述第一箔片上设置有若干通孔。


2.如权利要求1所述的箔片组件，其特征在于：所述第一箔片表面设置有“7”字型通孔。


3.如权利要求1所述的箔片组件，其特征在于：所述第一箔片包括第一连接部，所述第二箔片包括第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部由内而外依次设置。


4.如权利要求1所述的箔片组件，其特征在于：所述第一箔片外圆面与所述第二箔片内圆面同轴心，所述第一箔片厚0.1～0.2mm，所述第二箔片厚0.1～0.2mm，所述箔片组件采用镍基高温合金材料制成。


5.一种轴承组件，其特征在于：包括相互连接的若干弹性支承结构和轴承壳，所述弹性支承结构上设置有内孔。


6.如权利要求5所述的轴承组件，其特征在于：所述内孔为圆柱形通孔，所述内孔横截面为圆形，所述弹性支承结构与所...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭学院，史婷，李佐良，陈钦隆，冯健美，
申请(专利权)人：西安交通大学，四川大川压缩机有限责任公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61