【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及动压轴承，具体涉及一种插片式气体动压轴承。
技术介绍
1、常见的箔片气体轴承由顶箔、弹性箔片和轴承套组成，其中顶箔与转子包围的动压气膜使转子处于悬浮状态，使转子系统具有无油润滑、低摩擦、高转速（高能量密度dn值）等优势，被广泛应用于燃料电池空压机、空气循环机、微型燃气轮机等高速旋转机械设备中。
2、当转子系统处于静止状态时，松弛状态的顶箔和弹性箔片会包围转子，此时轴承无明显的名义间隙。随着转子的速度增加，转子会带动周围的更多气体进入转子表面与顶箔表面包围的收敛域内，气体速度降低并形成高压区，高压气体将转子载荷离散分布到顶箔上，使顶箔和弹性箔片径向移动，逐渐增加气膜间隙；当气膜压力在竖直方向的合力大于转子的载荷后，转子完全悬浮，顶箔和弹性箔片存在一定的变形并为转子系统提供结构刚度和阻尼。此时的转子速度降低，转子不存在失稳现象（次同步振动）。为了实现系统的高能量密度输出，必须持续提高转子的速度，而高速转子带来宽范围的高压气膜会进一步压缩顶箔和弹性箔片，顶箔和弹性箔片结构变形增大，使得气膜的空间变大，进而影响转子的稳定性，因此转子在超过一定的速度后必然出现次同步失稳现象。
3、为了抑制转子次同步振动，气体可倾瓦轴承被应用到转子系统中，该种类型的气体可倾瓦轴承因瓦块可随转子的轨迹自适应的偏转，理论上不会存在次同步失稳现象。但金属切割出的可倾瓦无阻尼效果，因此工程应用中不能很好的承受外部冲击载荷。cn104653598b提供了一种可倾瓦径向气体轴承，将传统箔片气体动压轴承和可倾瓦轴承进行并联，为气体可
技术实现思路
1、针对上述的技术不足，本申请提供了一种插片式气体动压轴承，采用周向分布和轴向分布的插片和铰链连接的内圈主体配合形成内圈“可倾”变形、插片提供结构刚度阻尼的轴承结构特性，使转子与内圈具有固定的气膜间隙、内圈自适应转子的运动轨迹、轴承有一定摩擦阻尼，大大抑制转子系统的次同步振动、提高轴承对冲击载荷的承受力和耐久度，解决现有箔片气体动压轴承气膜间隙随转速变大、转子系统在高速下失稳的技术问题。本专利技术提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果见下文阐述。
2、为实现上述技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：一种插片式气体动压轴承，包括：内圈、第一插片、第二插片、轴承套；其中，所述内圈由多个内圈主体经铰链连接而成，所述内圈主体上有多个沿周向分布的插片槽，相邻的两个所述插片槽方向相反，多个所述第一插片和所述第二插片沿周向分布，所述第一插片和所述第二插片的一端分别插入两个相邻的所述插片槽中，另一端置于所述轴承套的凹槽中，相邻的所述第一插片和所述第二插片轴向交替布置，且放置方向相反。
3、所述内圈是具有一定厚度的圆环经线切割等加工方法在圆环的若干个周向位置切出所述铰链后得到，圆弧倒角的所述铰链的厚度远小于所述内圈主体，未切割的部分为所述内圈主体，周向分布的多个所述内圈主体经所述铰链连接，铰链保证了内圈主体之间的关联性和内圈主体个体的可倾变形；所述内圈主体上有多个沿周向分布的所述插片槽，相邻的两个所述插片槽方向相反且呈一定夹角，所述插片槽的宽度与所述第一插片和所述第二插片的厚度一致，所述插片槽的径向深度小于内圈主体的厚度。
4、沿周向分布和轴向分布的所述第一插片和所述第二插片为尺寸相同的金属薄板，所述第一插片和所述第二插片的长度小于所述轴承套的长度，轴向分布多组所述第一插片和所述第二插片，相邻的所述第一插片和所述第二插片的一端分别插入两个朝向不同的相邻所述插片槽中，另一端置于所述轴承套的所述凹槽中，相邻的所述第一插片和所述第二插片轴向交替布置，且放置方向相反；周向交叉的所述第一插片和所述第二插片对所述内圈主体的周向运动和径向运动起到一定的支撑作用。
5、所述轴承套内表面有多个所述凹槽，所述第一插片和所述第二插片的端部置于所述凹槽内，用于限制所述第一插片和所述第二插片的周向移动。
6、可选的，所述轴承套内表面可以没有凹槽，此情况下的所述第一插片和所述第二插片的宽度较大，形成宽插片，被安装内圈和轴承套之间后，宽插片被压缩施加一定的预载压力，出现自然弯曲，宽插片与轴承套的摩擦为轴承提供摩擦阻尼。
7、可选的，所述第一插片或所述第二插片可以由与所述轴承套的长度相同的长插片代替，该情况下所述内圈主体上的所述插片槽仅放置周向分布的所述长插片，长插片的朝向与转子转动方向相反。
8、可选的，所述第一插片或所述第二插片可以用插片组代替，所述插片组由若干个宽度不同的插片组成，所述插片组底部置于轴承套凹槽内，最长的插片插入所述插片槽中，宽度不同的插片形成“阶梯形”，为轴承提供变化的刚度和摩擦阻尼。
9、可选的，所述第一插片或所述第二插片可以用v形插片代替，所述v形插片的两个金属板长度相同且均插在所述插片槽中，所述v形插片沿周向和轴向放置，轴向相邻的所述v形插片错位一定的角度。
10、可选的，所述v形插片的长度可以与所述轴承套的长度相同，轴承的支撑结构仅有一种所述v形插片组成。
11、可选的，所述v形插片可以使用两个金属板宽度不相同的不等宽v形插片代替，其中一个长度较短的金属板插入到所述插片槽中，另一个宽度较长的金属板与所述内圈的外表面接触，相邻的所述不等宽v形插片插入的所述插片槽的朝向可以相同，也可以相反。
12、可选的，所述第一插片或所述第二插片可以用v形插片组代替，所述v形插片组由多个相同角度、不同宽度的v形插片组成，其中的单个v形插片两侧的金属板可以相同，也可以不同；所述v形插片组的上端插入到所述插片槽中，下端置于所述轴承套的所述凹槽中。
13、可选的，所述内圈的圆形内表面可以由半径不同的预载内圈主体组成。
14、可选的，所述内圈主体的内表面上可以放置多孔质结构，形成静动压混合轴承，所述内圈主体的中间部分被切除一部分材料，形成凹陷，所述内圈主体的中间部分加工出“一字形”、“十字形”或“井字形”等横竖网格状空气流道，所述内圈主体的中间部分未加工部分与所述内圈主体四周部分被用于固定可倾瓦结构，所述内圈主体的端部被加工出一个螺纹孔，螺纹孔向内连接空气流道、向外连接进气管道。
15、本专利技术由于采用了上述技术，使之与现有技术相比具有的积极效果是：本专利技术提供了一种插片式气体动压轴承，结构上包括内圈、第一插片、第二插片、轴承套；其中，内圈由铰链连接内圈主体而成，铰链靠近内圈主体内表面，铰链厚度小于内圈主体，有利于内圈主体随转子运动发生可倾转角变形，抑制转子次同步振动，同时内圈主体不发生结构形变，有利于维持轴承名义间隙和系统性能的一致性；沿周向分布和轴向分布的第一插片和第二插片插入朝向相反的插片槽中，另一端置于所述轴承套的凹槽中，形成交叉并支撑内圈，以结构变形保证转子承受冲击载荷后不发生碰膜，允许转子正转和反转。
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1.一种插片式气体动压轴承，其特征在于，包括：内圈（1）、第一插片（2）、第二插片（3）、轴承套（4）；其中，所述内圈（1）由多个内圈主体（103）经铰链（101）连接而成，所述内圈主体（103）上有多个沿周向分布的插片槽（102），相邻的两个所述插片槽（102）方向相反，多个所述第一插片（2）和所述第二插片（3）沿周向分布，所述第一插片（2）和所述第二插片（3）的一端分别插入两个相邻的所述插片槽（102）中，另一端置于所述轴承套（4）的凹槽（401）中，相邻的所述第一插片（2）和所述第二插片（3）轴向交替布置，且放置方向相反。
2.根据权利要求1所述插片式气体动压轴承，其特征在于，所述内圈（1）是具有一定厚度的圆环经线切割等加工方法在圆环的若干个周向位置切出所述铰链（101）得到，未切割的部分为所述内圈主体（103），圆弧倒角的所述铰链（101）的厚度远小于所述内圈主体（103），周向分布的多个所述内圈主体（103）经所述铰链（101）连接；所述内圈主体（103）上有多个沿周向分布的所述插片槽（102），相邻的两个所述插片槽（102）方向相反，所述插片槽（102）的
3.根据权利要求1所述插片式气体动压轴承，其特征在于，沿周向分布和轴向分布的所述第一插片（2）和所述第二插片（3）为尺寸相同的金属薄板，所述第一插片（2）和所述第二插片（3）的长度小于所述轴承套（4）的长度，轴向分布多组所述第一插片（2）和所述第二插片（3），所述第一插片（2）和所述第二插片（3）的一端分别插入两个朝向不同的相邻所述插片槽（102）中，另一端置于所述轴承套（4）的所述凹槽（401）中，相邻的所述第一插片（2）和所述第二插片（3）轴向交替布置，且放置方向相反；周向交叉的所述第一插片（2）和所述第二插片（3）对所述内圈主体（103）的周向运动和径向运动起到一定的支撑作用。
4.根据权利要求1所述插片式气体动压轴承，其特征在于，所述轴承套（4）内表面有多个所述凹槽（401），用于限制所述第一插片（2）和所述第二插片（3）的周向移动；所述轴承套（4）内表面可以没有凹槽，此情况下的第一插片和第二插片的宽度较大，形成宽插片（21），被安装内圈（1）和轴承套（4）之间后，宽插片（21）被压缩施加一定的预载压力，出现自然弯曲，宽插片（21）底部与轴承套的摩擦为轴承提供摩擦阻尼。
5.根据权利要求1所述插片式气体动压轴承，其特征在于，所述第一插片（2）或所述第二插片（3）可以由与所述轴承套（4）的长度相同的长插片（5）代替，该情况下所述内圈主体（103）上的所述插片槽（102）仅放置所述长插片（5），所述长插片（5）的朝向与转子（6）转动方向相反。
6.根据权利要求1所述插片式气体动压轴承，其特征在于，所述第一插片（2）或所述第二插片（3）可以用插片组（7）代替，所述插片组（7）由若干个宽度不同的插片（701、702、703）组成，所述插片组（7）底部置于轴承套凹槽（402）内，最长的插片插入所述插片槽（102）中，宽度不同的插片形成“阶梯形”，为轴承提供变化的刚度和摩擦阻尼。
7.根据权利要求1所述插片式气体动压轴承，其特征在于，所述第一插片（2）或所述第二插片（3）可以用V形插片（8）代替，所述V形插片（8）的两个金属板长度相同且均插在所述插片槽（102）中，所述V形插片（8）沿周向和轴向放置，轴向相邻的所述V形插片（8）错位一定的角度；所述V形插片（8）的长度可以与所述轴承套（4）的长度相同，轴承的支撑结构仅有一种所述V形插片（8）组成；不等宽V形插片（10）的两个金属板宽度可以不相同，其中一个宽度较短的金属板插入到所述插片槽（102）中，一个宽度较长的金属板与所述内圈（1）的外表面接触，相邻的所述不等宽V形插片（10）插入的所述插片槽（102）的朝向可以相同，也可以相反。
8.根据权利要求1所述插片式气体动压轴承，其特征在于，所述第一插片（2）或所述第二插片（3）可以用V形插片组（9）代替，所述V形插片组（9）由多个相同角度、不同宽度的V形插片（901、902、903）组成，其中的V形插片两侧的金属板可以相同，也可以不同；所述V形插片组（9）的上端插入到所述插片槽（102）中，下端置于所述轴承套（4）的所述凹槽（401）中。
9.根据权利要求1所述插片式气体动压轴承，其特征在于，所述内圈（1）的圆形内表面可以由半径不同的预载内圈主体（104）组成；所述内圈主体（103）的内表面上可以放置多孔质结构（11），形成静动压混合轴承，所述内圈主体（103）的中间部分被切除一部分材料，形成凹陷，所述内圈主体（1...
【技术特征摘要】
1.一种插片式气体动压轴承，其特征在于，包括：内圈（1）、第一插片（2）、第二插片（3）、轴承套（4）；其中，所述内圈（1）由多个内圈主体（103）经铰链（101）连接而成，所述内圈主体（103）上有多个沿周向分布的插片槽（102），相邻的两个所述插片槽（102）方向相反，多个所述第一插片（2）和所述第二插片（3）沿周向分布，所述第一插片（2）和所述第二插片（3）的一端分别插入两个相邻的所述插片槽（102）中，另一端置于所述轴承套（4）的凹槽（401）中，相邻的所述第一插片（2）和所述第二插片（3）轴向交替布置，且放置方向相反。
2.根据权利要求1所述插片式气体动压轴承，其特征在于，所述内圈（1）是具有一定厚度的圆环经线切割等加工方法在圆环的若干个周向位置切出所述铰链（101）得到，未切割的部分为所述内圈主体（103），圆弧倒角的所述铰链（101）的厚度远小于所述内圈主体（103），周向分布的多个所述内圈主体（103）经所述铰链（101）连接；所述内圈主体（103）上有多个沿周向分布的所述插片槽（102），相邻的两个所述插片槽（102）方向相反，所述插片槽（102）的宽度与所述第一插片（2）和所述第二插片（3）的厚度一致。
3.根据权利要求1所述插片式气体动压轴承，其特征在于，沿周向分布和轴向分布的所述第一插片（2）和所述第二插片（3）为尺寸相同的金属薄板，所述第一插片（2）和所述第二插片（3）的长度小于所述轴承套（4）的长度，轴向分布多组所述第一插片（2）和所述第二插片（3），所述第一插片（2）和所述第二插片（3）的一端分别插入两个朝向不同的相邻所述插片槽（102）中，另一端置于所述轴承套（4）的所述凹槽（401）中，相邻的所述第一插片（2）和所述第二插片（3）轴向交替布置，且放置方向相反；周向交叉的所述第一插片（2）和所述第二插片（3）对所述内圈主体（103）的周向运动和径向运动起到一定的支撑作用。
4.根据权利要求1所述插片式气体动压轴承，其特征在于，所述轴承套（4）内表面有多个所述凹槽（401），用于限制所述第一插片（2）和所述第二插片（3）的周向移动；所述轴承套（4）内表面可以没有凹槽，此情况下的第一插片和第二插片的宽度较大，形成宽插片（21），被安装内圈（1）和轴承套（4）之间后，宽插片（21）被压缩施加一定的预载压力，出现自然弯曲，宽插片（21）底部与轴承套的摩擦为轴承提供摩擦阻尼。
5.根据权利要求1所述插片式气体动压轴承，其特征在于，所述第一插片（2）...
【专利技术属性】
技术研发人员：曹远龙，刘子峥，关汗青，李发智，刘志文，
申请(专利权)人：南华大学，
类型：发明
国别省市：
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