一种新型箔片动压气体轴承制造技术

本发明专利技术公开了一种新型箔片动压气体轴承，涉及动压气体轴承领域，该轴承包括顶箔、轴承套、一级波箔、二级波箔、浮动环、可变阻尼块；本发明专利技术能够通过双波箔结构提高轴承刚度，通过二级波箔把顶箔的振动传递到浮动环上，从而测量浮动环的振动反映顶箔的振动，简化测量装置，提高测试精度，可变阻尼块由金属丝网骨架层以及减震阻尼材料压制而成长条状，根据轴承周向不同支承部位刚度和阻尼的需求，金属丝网骨架层以及减震阻尼材料的压制密度不同，从而实现气体轴承不同部位刚度和阻尼可调，进而提升轴承系统的稳定性。本发明专利技术解决现有技术中，箔片动压气体轴承其承载力、抗冲击能力与抗疲劳性能差，使用寿命低，顶箔振动情况不便测量的难题。题。题。

【技术实现步骤摘要】
一种新型箔片动压气体轴承


[0001]本专利技术涉及一种新型箔片动压气体轴承，属于动压气体轴承


技术介绍

[0002]箔片动压气体轴承具有气体润滑介质粘度小，摩擦力小，回转精度高，功耗低等优点，在高精度领域、精密仪器、透平机械有着广泛的工程运用前景。一种新型箔片动压气体轴承由顶箔、轴承套、一级波箔、二级波箔、浮动环和可变可变阻尼块组成，是一种利用旋转转子与轴承间存在的相对运动产生楔形空间对具有一定粘度的气体产生支承作用，形成具有一定阻尼和刚度的压力润滑气膜支撑负载的动压气体轴承，其刚度和阻尼由气体轴承结构和润滑气膜两部分共同决定。
[0003]传统的动压气体轴承是通过楔形效应，转子高速旋转挤压气体产生动压效应支撑起负载转子，其动态特性对于旋转机械的整体动态特性具有十分显著的影响。由于其工作机理复杂，气膜具有很强的非线性特征，至今仍然无法准确测量，理论与实验之间相差明显，气体轴承支撑特性的准确获得一直是本领域的难点之一。目前国内外顶箔振动情况的获取，无论在精度与实时性方面都存在较大的局限性。
[0004]由于箔片动压气体轴承诱发的振动与失稳问题仍未很好地解决，已严重制约了我国民用和国防关键旋转机械如空气循环机、无油空气压缩机、微型燃气轮机的研制水平。所以，深入研究动压气体轴承顶箔振动实时测量对于促进转子动力学的实验研究，提高箔片动压气体轴承动特性预测精度，提升轴系振动设计水平具有重要的理论意义和实用价值。
[0005]然而，常见的箔片动压气体轴承的在高速旋转机械复杂工况下，该箔片动压气体轴承由于其阻尼小、抗冲击性差，在一定程度上限制了其应用发展。

技术实现思路

[0006]针对上述现有技术的不足，本专利技术专利申请所要解决的技术问题是：如何提供一种新型箔片动压气体轴承，可通过顶箔、一级波箔轴承套和顶箔、二级波箔、浮动环、可变阻尼块、轴承套两条承载路径来支承转子系统，即提高空气轴承刚度而且增大了阻尼，又提高了转子系统稳定性，更好的满足使用要求。通过把不便测量顶箔振动情况，来测量浮动环振动来反映轴承振动情况。
[0007]本为了达到上述目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：一种新型箔片动压气体轴承，包括顶箔、轴承套、一级波箔、二级波箔、可变阻尼块。
[0008]进一步，顶箔一端插入轴承套预留的间隙内，穿过浮动环，另一端自由，覆盖在二级波箔之上。
[0009]进一步的，一级波箔穿过浮动环分布在轴承套内，通过二级波箔支承顶箔起到第一级支承顶箔的作用，为轴承提供一定的刚度和阻尼。
[0010]进一步的，二级波箔波峰支承顶箔，平底部分分布在浮动环上表面，把顶箔的振动情况传递给浮动环上。
[0011]进一步的，浮动环上表面支承二级波箔，下表面由可变可变阻尼块支承。
[0012]进一步的，七个可变阻尼块嵌套在轴承套内支承浮动环，每个可变阻尼块与轴承中心连线的夹角为45
°
，可变阻尼块用金属丝网压制而成，根据轴承不同支承部位的需求，金属丝网的压制密度不同，从而实现轴承不同部位刚度可变，从而提升整个系统的稳定性。
[0013]本专利技术采用上述技术方案具有以下有益效果：本专利技术提出的浮动环结构，来反映箔片动压气体轴承工作时的振动情况，既避免了顶箔振动情况不变测量的难题，又提高了测量精度。本专利技术提出浮动环结构，振动传感器安放在浮动环上更能准确的测试轴承振动情况提前对轴承的运行状态进行判断。本专利技术提出的一种新型箔片动压气体轴承，通过引入双波箔和可变可变阻尼块结构，实现轴承与支撑转子之间的二级支承，提高轴承的刚度特性和阻尼。本专利技术解决了顶箔振动检测问题，应用于箔片动压气体轴承使其轴承刚度智能可调，应用该专利技术能极大的提高轴承—转子系统的稳定性，提高气体轴承动特性预测精度提升轴系振动设计水平智能化程度具有重要的理论意义和实用价值。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的结构示意图；
[0015]图2为本专利技术三维剖视图；
[0016]图3为本专利技术一级波箔；
[0017]图4为本专利技术二级波箔；
[0018]图5为本专利技术浮动环；
[0019]图6为本专利技术不同金属丝网骨架及减震阻尼材料配比的可变阻尼块分布示意；
[0020]图7为本专利技术二级支承路径；
具体实施方式
[0021]下面结合附图及具体的实施例对本专利技术作进一步的详细描述。然而可以理解的是，下述具体实施方式仅仅是本专利技术的优选方案，而不应该理解为对本专利技术的限制。
[0022]如图1和图2所示，一种新型箔片动压气体轴承，其特征在于，包括：顶箔(1)、轴承套(2)、一级波箔(3)、二级波箔(4)、浮动环(5)、可变阻尼块(6)。
[0023]如图1和图2所示，一种新型箔片动压气体轴承在工作时，气膜波动作用在顶箔(1)上的振动通过二级波箔(4)传递到浮动环(5)上，巧妙的避免了传感器与工作部分的直接接触，通过测量浮动环(5)的振动来反映顶箔(1)的振动情况，深入研究动压气体轴承顶箔振动实时测量对于促进转子动力学的实验研究，提高动压气体轴承动特性测量精度。
[0024]如图3和图4所示，一种新型箔片动压气体轴承，一级波箔(3)、二级波箔(4)的成型是利用带有波纹状凸起或凹槽的模具冲压实现的，最后卷曲成型，波箔中波峰的个数根据轴承的使用场合设计，波箔的一端点焊在轴承套(2)内，另外一端自由。
[0025]如图5所示，一种新型箔片动压气体轴承，其浮动环(5)具有一定质量的环状结构，通过线切割切出一级波箔(3)穿过的槽口，来约束一级波箔(3)变形过大，浮动环(5)中的定位槽(513)宽度是0.1mm，由线切割至一端留有2mm宽(513)，顶箔(1)、一级波箔(3)、二级波箔(4)的固定端经过宽为0.1mm的定位通槽(511)。
[0026]如图6所示，七个可变阻尼块所述可变阻尼块(6)是由金属丝网骨架层以及减震阻
尼材料叠铺设并在成型模具中压制而成方形长条状。成型模具的压力可达400kN，以保证可变阻尼块结构的尺寸精度和形状保持能力防止产生脱丝和体积膨胀现象。金属丝网骨架以及减震阻尼材料在不同的轴承部位其配比不同，金属丝网骨架密度越大，示意图颜色越深，刚度越大，从而实现轴承在圆周方向刚度和阻尼可调，同一组的所述金属丝网骨架层和减震阻尼材料交错同层布置压制而成；嵌套在轴承套(2)内支承浮动环(5)，每个可变阻尼块与轴承中心连线的夹角为45
°
。
[0027]如图7所示，一种新型箔片动压气体轴承在工作时压力一路经过顶箔(1)
→
一级波箔(3)
→
轴承套(2)，第二路通过顶箔(1)
→
二级波箔(4)
→
浮动环(5)
→
可变阻尼块(6)
→
轴承套(2)，使用浮动环(5)在大承载时可以约束一级波箔(3)机械变形量提升轴承的刚度特性，通过二路承载路径显著提升箔片动压轴承承载能力。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种新型箔片动压气体轴承，其特征在于，包括：顶箔(1)、轴承套(2)、一级波箔(3)、二级波箔(4)、浮动环(5)、可变阻尼块(6)构成,所述轴承套(2)上设有定位槽，所述定位槽内放置可变阻尼块(6)；所述一级波箔(3)、二级波箔(4)均插接在浮动环(5)相对应的定位槽内，并被夹持在定位槽和轴承套(2)之间。2.根据权利要求1所述一种新型箔片动压气体轴承，其特征在于：顶箔(1)穿过浮动环(5)上的通槽(511)固定在轴承套(2)内，固定端限制浮动环(5)周向运动，另外一端自由。3.根据权利要求1所述一种新型箔片动压气体轴承，其特征在于：一级波箔(3)穿过浮动环(5)上的槽(513)分布在轴承套(2)内，在大承载时浮动环(5)限制一级波箔(3)的变形，提高轴承结构刚度，增大轴承负载能力。4.根据权利要求1所述一种新型箔片动压气体轴承，其特征在于：二级波箔(4)波峰支承顶箔，平底部分分布在浮动...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹纪超，冯凯，冉神坤，程振宇，门日秀，
申请(专利权)人：中国北方发动机研究所天津，
类型：发明
国别省市：