一种箔片动压气体轴承的制作方法

1.本公开涉及轴承技术领域，尤其涉及一种箔片动压气体轴承。


背景技术：

2.动压气体轴承是一种常用的非接触式轴承，其利用气体在轴套与轴颈之间形成空气薄膜，以减少轴承的摩擦和磨损，动压气体轴承具有速度高、噪声小、寿命长、无污染、耐高温或低温等优点，因此被广泛应用于涡轮机、压缩机、发电机等高速旋转机械中。
3.传统的动压气体轴承在使用过程中，尤其是在启动和停止时，空气薄膜会受到轴颈的偏斜影响，导致空气薄膜的压力分布不均，造成动压气体轴承的摩擦损耗增大，进而降低了动压气体轴承的稳定性和效率，缩短了动压气体轴承的使用寿命。


技术实现要素：

4.本公开旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。
5.为此，本公开的目的在于提供一种箔片动压气体轴承。
6.为达到上述目的，本公开提供一种箔片动压气体轴承，包括：轴套、第一箔层、第二箔层和多个箔片；其中，所述轴套、所述第一箔层和所述第二箔层由外向内依次设置，且所述第一箔层的内壁和所述第二箔层的外壁之间设置有缓冲空隙；多个所述箔片沿所述轴套的周向分布在所述缓冲空隙内，且所述箔片的一端与所述第一箔层的内壁相连，所述箔片的另一端与所述第二箔层的外壁相连。
7.可选的，所述动压气体轴承包括：多个缓冲组，多个缓冲组沿所述轴套的周向均匀分布在所述缓冲空隙内，所述缓冲组包括：多个所述箔片，所述缓冲组的多个所述箔片沿所述轴套的轴向分布在所述缓冲空隙内。
8.可选的，所述缓冲组包括：沿所述轴套轴向依次分布的第一箔片和第二箔片，所述第一箔片具有沿所述轴套轴向的第一长度，所述第二箔片具有沿所述轴套轴向的第二长度；其中，所述第一长度等于所述第二长度，或所述第一长度不等于所述第二长度。
9.可选的，所述缓冲组包括：沿所述轴套轴向依次分布的第一箔片、第二箔片和第三箔片，所述第一箔片和所述第二箔片具有第一间距，所述第二箔片和所述第三箔片具有第二间距；其中，所述第一间距等于所述第二间距，或所述第一间距不等于所述第二间距。
10.可选的，所述箔片沿所述第二箔层到所述第一箔层的方向呈对数螺旋线设置，且所述对数螺旋线的起点位于所述轴套的中心轴上。
11.可选的，所述对数螺旋线的螺旋角范围为10度-15度。
12.可选的，多个所述箔片分别沿所述轴套的径向在所述第一箔层内壁上的投影不重合。
13.可选的，所述第一箔层、所述第二箔层和/或所述箔片的材料是不锈钢、铝镁合金、钛合金中的至少一种。
14.本公开提供的技术方案可以包括以下有益效果：
15.由于第一箔层和第二箔层的设置以及第一箔层与第二箔层之间多个箔片的设置，使得轴套的内壁上形成了弹性变形结构，从而在轴套内侧的轴颈发生偏斜时，动压气体轴承能够利用箔片在第一箔层与第二箔层之间的变形适应轴颈的偏斜，进而调整第二箔层与轴颈之间的空气压力，使得第二箔层与轴颈之间空气薄膜的压力分布保持均匀，由此，有效避免了轴承的摩擦损耗增大，进而提高了轴承的稳定性和效率，延长了轴承的使用寿命。
16.本公开附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本公开的实践了解到。
附图说明
17.本公开上述的和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
18.图1是本公开一实施例提出的箔片动压气体轴承的结构示意图；
19.图2是本公开一实施例提出的箔片动压气体轴承中第一箔层内侧的结构示意图；
20.图3是本公开一实施例提出的箔片动压气体轴承中第一箔层内侧的结构示意图；
21.如图所示：1、轴套，2、第一箔层，3、第二箔层；
22.4、缓冲组，41、箔片，42、第一箔片，43、第二箔片，44、第三箔片，
23.5、对数螺旋线。
具体实施方式
24.下面详细描述本公开的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本公开，而不能理解为对本公开的限制。相反，本公开的实施例包括落入所附加权利要求书的精神和内涵范围内的所有变化、修改和等同物。
25.如图1所示，本公开实施例提出一种箔片动压气体轴承，包括轴套1、第一箔层2、第二箔层3和多个箔片41，其中，轴套1、第一箔层2和第二箔层3由外向内依次设置，且第一箔层2的内壁和第二箔层3的外壁之间设置有缓冲空隙，多个箔片41沿轴套1的周向分布在缓冲空隙内，且箔片41的一端与第一箔层2的内壁相连，箔片41的另一端与第二箔层3的外壁相连。
26.可以理解的是，由于第一箔层2和第二箔层3的设置以及第一箔层2与第二箔层3之间多个箔片41的设置，使得轴套1的内壁上形成了弹性变形结构，从而在轴套1内侧的轴颈发生偏斜时，动压气体轴承能够利用箔片41在第一箔层2与第二箔层3之间的变形适应轴颈的偏斜，进而调整第二箔层3与轴颈之间的空气压力，使得第二箔层3与轴颈之间空气薄膜的压力分布保持均匀，由此，有效避免了轴承的摩擦损耗增大，进而提高了轴承的稳定性和效率，延长了轴承的使用寿命。
27.其中，轴套内侧的轴颈发生偏斜时，由于多个箔片41沿轴套1的周向分布在缓冲空隙内，使得位于轴颈一侧的箔片41能够在第一箔层2与第二箔层3之间产生压缩变形，位于轴颈另一侧的箔片41能够在第一箔层2与第二箔层3之间产生拉伸变形，从而使得整体能够利用在第一箔层2与第二箔层3之间压缩变形的箔片41和拉伸变形的箔片41为轴颈的偏斜
提供支撑和缓冲，进而有效提高了轴承的抗冲击能力和承载能力，使轴承具有更高的可靠性。
28.由于多个箔片41沿轴套1的周向分布在缓冲空隙内，使得轴承内的热量能够利用箔片41和缓冲空隙内的空气进行传导，进而有效提高了轴承的散热效率，保证轴承的稳定运行，同时，使得轴承内的声音能够利用箔片41在缓冲空隙内进行多次反射消耗，进而有效减小了轴承的噪音，保证轴承的稳定运行。
29.需要说明的是，轴套1用于套设在轴颈上，具体的，由于第二箔层3位于轴套1的最内侧，因此第二箔层3用于与轴颈接触，且在轴承运行时，第二箔层3与轴颈之间产生空气薄膜，以减小第二箔层3与轴颈的摩擦损耗。
30.其中，轴套1内壁不设置第一箔层2、第二箔层3和多个箔片41构成的弹性变形结构时，则轴套1的内壁与轴颈接触，且在轴承运行时，轴套1与轴颈之间产生空气薄膜，此时，若轴颈发生偏斜，则轴颈的一侧靠近轴套1的内壁，轴颈的另一侧远离轴套1的内壁，使得轴颈与轴套1之间的空气压力受到影响而分布不均，导致轴颈与轴套1之间的摩擦损耗增大。
31.而在轴套1内壁设置第一箔层2、第二箔层3和多个箔片41构成的弹性变形结构时，则第二箔层3的内壁与轴颈接触，且在轴承运行时，第二箔层3与轴颈之间产生空气薄膜，当轴颈发生偏斜时，虽然也会出现轴颈的一侧靠近轴套1的内壁，轴颈的另一侧远离轴套1的内壁，但由于箔片41在第一箔层2与第二箔层3之间能够变形，使得第二箔层3能够与轴颈随动，从而使得轴颈与第二箔层3之间的间隙厚度不发生变化，进而使得轴颈与第二箔层3之间的空气压力不受影响而保持分布均匀，由此避免了轴颈与轴套1之间的摩擦损耗增大。
32.轴套1用于起到固定和保护作用，轴套1的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，轴套1可以是筒状结构。
33.第一箔层2和第二箔层3用于支撑箔片41，以在轴套1的内壁上形成弹性变形结构，第一箔层2和第二箔层3的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，第一箔层2和第二箔层3均可以是筒状金属结构，且第一箔层2、第二箔层3和轴套1的中心轴重合，其中，第一箔层2和第二箔层3在加工时，可以将第一箔层2和第二箔层3的原材料分别置于圆环模具中，圆环模具置于高温气氛炉中氮气高温烧制定型。
34.箔片41用于在轴套1的内壁上形成弹性变形结构，箔片41的具体类型可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，箔片41可以是片状金属结构，箔片41在加工时，可以将箔片41的原材料置于波纹模具中压力冲制成型。
35.如图2所示，在一些实施例中，动压气体轴承包括多个缓冲组4，多个缓冲组4沿轴套1的周向均匀分布在缓冲空隙内，缓冲组4包括多个箔片41，缓冲组4的多个箔片41沿轴套1的轴向分布在缓冲空隙内。
36.可以理解的是，由于缓冲组4包括多个沿轴套1轴向分布的箔片41，且多个缓冲组4沿轴套1的周向均匀分布，使得弹性变形结构能够在轴套1内壁的周向上均匀分布，从而在轴套1内侧的轴颈发生偏斜时，动压气体轴承能够利用均匀分布的弹性变形结构使第二箔层3与轴颈之间空气薄膜的压力分布更为均匀，由此，进一步避免了轴承的摩擦损耗增大，提高了轴承的稳定性和效率，延长了轴承的使用寿命。
37.需要说明的是，缓冲组4的数量可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。
38.缓冲组4的多个箔片41在轴套1轴向上的分布情况可以根据实际需要进行设置，对
此不作限制，示例的，缓冲组4的多个箔片41在轴套1的轴向上可以等距分布，也可以根据不同的位置需求设置为非等距分布，例如：缓冲组4在轴套1的轴向上分为多个段，每段内的箔片41距离相同，相邻段之间的箔片41距离不同。
39.如图2所示，在一些实施例中，缓冲组4包括沿轴套1轴向依次分布的第一箔片42和第二箔片43，第一箔片42具有沿轴套1轴向的第一长度，第二箔片43具有沿轴套1轴向的第二长度，其中，第一长度等于第二长度，或第一长度不等于第二长度。
40.可以理解的是，第一长度等于第二长度时，使得多个箔片41分别在第一箔层2与第二箔层3之间的支承力相同，同时具有相同的变形能力，从而使动压气体轴承能够利用均匀的箔片41使第二箔层3与轴颈之间空气薄膜的压力分布更为均匀，由此，进一步避免了轴承的摩擦损耗增大，提高了轴承的稳定性和效率，延长了轴承的使用寿命。
41.第一长度不等于第二长度时，使得多个箔片41分别在第一箔层2与第二箔层3之间的支承力不同，同时具有不同的变形能力，由此，使得轴套1能够满足不同部位的支承需求，保证轴承的稳定运行。
42.需要说明的是，第一长度和第二长度的具体尺寸可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。
43.第一箔片42和第二箔片43可以是缓冲组4中沿轴套1轴向依次分布的任意两个箔片41。
44.如图2所示，在一些实施例中，缓冲组4包括沿轴套1轴向依次分布的第一箔片42、第二箔片43和第三箔片44，第一箔片42和第二箔片43具有第一间距，第二箔片43和第三箔片44具有第二间距，其中，第一间距等于第二间距，或第一间距不等于第二间距。
45.可以理解的是，第一间距等于第二间距时，使得多个箔片41在轴套1的轴向上均匀分布，从而使得第一箔层2与第二箔层3之间的支承力在轴套1的轴向上更为均匀，同时使得第一箔层2与第二箔层3之间的变形能力在轴套1的轴向上更为均匀，进而使动压气体轴承能够利用均匀分布的箔片41使第二箔层3与轴颈之间空气薄膜的压力分布更为均匀，由此，进一步避免了轴承的摩擦损耗增大，提高了轴承的稳定性和效率，延长了轴承的使用寿命。
46.第一间距不等于第二间距时，使得第一箔层2与第二箔层3之间的支承力在轴套1的轴向上各不相同，同时使得第一箔层2与第二箔层3之间的变形能力在轴套1的轴向上各不相同，由此，使得轴套1能够满足不同部位的支承需求，保证轴承的稳定运行。
47.需要说明的是，第一间距和第二间距的具体尺寸可以根据实际需要进行设置，对此不作限制。
48.第一箔片42、第二箔片43和第三箔片44可以是缓冲组4中沿轴套1轴向依次分布的任意三个箔片41。
49.其中，第一长度等于第二长度时，第一间距可以等于第二间距，第一间距也可以不等于第二间距；第一长度不等于第二长度时，第一间距可以等于第二间距，第一间距也可以不等于第二间距。
50.如图3所示，在一些实施例中，箔片41沿第二箔层3到第一箔层2的方向呈对数螺旋线5设置，且对数螺旋线5的起点位于轴套1的中心轴上。
51.可以理解的是，由于箔片41呈对数螺旋线5设置，使得箔片41具有更强的变形适应能力，从而在轴套内侧的轴颈发生偏斜时，整体能够利用呈对数螺旋线5设置的箔片41更好
的调整第二箔层3与轴颈之间的空气压力，使得第二箔层3与轴颈之间空气薄膜的压力分布更为均匀，由此，进一步避免了轴承的摩擦损耗增大，提高了轴承的稳定性和效率，延长了轴承的使用寿命。
52.而且，由于箔片41呈对数螺旋线5设置，使得箔片41具有更强的回弹能力，从而使得整体能够利用在第一箔层2与第二箔层3之间压缩变形的箔片41和拉伸变形的箔片41为轴颈的偏斜提供更强的支撑和缓冲，进而有效提高了轴承的抗冲击能力和承载能力，使轴承具有更高的可靠性。
53.需要说明的是，箔片41可以完全按照对数螺旋线5进行弯曲，也可以按照接近对数螺旋线5的曲线进行弯曲，对此不作限制。
54.在一些实施例中，对数螺旋线5的螺旋角范围为10度-15度。
55.可以理解的是，通过将对数螺旋线5的螺旋角范围设置为10度-15度，使得箔片41的变形适应能力和回弹能力更强，从而使得整体能够利用箔片41更好的调整第二箔层3与轴颈之间的空气压力，使得第二箔层3与轴颈之间空气薄膜的压力分布更为均匀，以及更好的利用在第一箔层2与第二箔层3之间压缩变形的箔片41和拉伸变形的箔片41为轴颈的偏斜提供更强的支撑和缓冲。
56.需要说明的是，对数螺旋线5的螺旋角取值可以根据实际需要进行设置，对此不作限制，示例的，对数螺旋线5的螺旋角可以是10度、11度、12.5度、15度等。
57.如图1、图2和图3所示，在一些实施例中，多个箔片41分别沿轴套1的径向在第一箔层2内壁上的投影不重合。
58.可以理解的是，由于多个箔片41分别沿轴套1的径向在第一箔层2内壁上的投影不重合，使得第一箔层2与第二箔层3之间的多个箔片41之间相互远离，避免相邻箔片41之间出现干涉问题，从而保证了箔片41在第一箔层2与第二箔层3之间的稳定变形，进而保证第二箔层3与轴颈之间空气薄膜的压力均匀。
59.在一些实施例中，第一箔层2、第二箔层3和/或箔片41的材料是不锈钢、铝镁合金、钛合金中的至少一种。
60.可以理解的是，不锈钢材料、铝镁合金材料和钛合金材料均具有密度低、强度高、耐高温性能、抗蠕变性能好、对振动冲击具有良好吸收性能等的优点，因此，将第一箔层2、第二箔层3和/或箔片41的材料设置为不锈钢、铝镁合金、钛合金中的至少一种，使得轴套1内壁的弹性变形结构能够为轴颈的偏斜提供更强的支撑和缓冲，从而进一步提高了轴承的抗冲击能力和承载能力，使轴承具有更高的可靠性。
61.需要说明的是，可以仅第一箔层2的材料是不锈钢、铝镁合金、钛合金中的至少一种，也可以仅第二箔层3的材料是不锈钢、铝镁合金、钛合金中的至少一种，也可以仅箔片41的材料是不锈钢、铝镁合金、钛合金中的至少一种，还可以第一箔层2、第二箔层3和箔片41均是不锈钢、铝镁合金、钛合金中的至少一种，对此不作限制。
62.第一箔层2、第二箔层3和/或箔片41的材料可以均是不锈钢，也可以均是铝镁合金，也可以均是钛合金，还可以均是不锈钢、铝镁合金和钛合金中的混合材料，对此不作限制。其中，不锈钢的型号可以是4169。
63.在本公开的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以
上。
64.流程图中或在此以其他方式描述的任何过程或方法描述可以被理解为，表示包括一个或更多个用于实现特定逻辑功能或过程的步骤的可执行指令的代码的模块、片段或部分，并且本公开的优选实施方式的范围包括另外的实现，其中可以不按所示出或讨论的顺序，包括根据所涉及的功能按基本同时的方式或按相反的顺序，来执行功能，这应被本公开的实施例所属技术领域的技术人员所理解。
65.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本公开的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
66.尽管上面已经示出和描述了本公开的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本公开的限制，本领域的普通技术人员在本公开的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：
1.一种箔片动压气体轴承，其特征在于，包括：轴套、第一箔层、第二箔层和多个箔片；其中，所述轴套、所述第一箔层和所述第二箔层由外向内依次设置，且所述第一箔层的内壁和所述第二箔层的外壁之间设置有缓冲空隙；多个所述箔片沿所述轴套的周向分布在所述缓冲空隙内，且所述箔片的一端与所述第一箔层的内壁相连，所述箔片的另一端与所述第二箔层的外壁相连。2.根据权利要求1所述的箔片动压气体轴承，其特征在于，所述动压气体轴承包括：多个缓冲组，多个缓冲组沿所述轴套的周向均匀分布在所述缓冲空隙内，所述缓冲组包括：多个所述箔片，所述缓冲组的多个所述箔片沿所述轴套的轴向分布在所述缓冲空隙内。3.根据权利要求2所述的箔片动压气体轴承，其特征在于，所述缓冲组包括：沿所述轴套轴向依次分布的第一箔片和第二箔片，所述第一箔片具有沿所述轴套轴向的第一长度，所述第二箔片具有沿所述轴套轴向的第二长度；其中，所述第一长度等于所述第二长度，或所述第一长度不等于所述第二长度。4.根据权利要求2所述的箔片动压气体轴承，其特征在于，所述缓冲组包括：沿所述轴套轴向依次分布的第一箔片、第二箔片和第三箔片，所述第一箔片和所述第二箔片具有第一间距，所述第二箔片和所述第三箔片具有第二间距；其中，所述第一间距等于所述第二间距，或所述第一间距不等于所述第二间距。5.根据权利要求1所述的箔片动压气体轴承，其特征在于，所述箔片沿所述第二箔层到所述第一箔层的方向呈对数螺旋线设置，且所述对数螺旋线的起点位于所述轴套的中心轴上。6.根据权利要求5所述的箔片动压气体轴承，其特征在于，所述对数螺旋线的螺旋角范围为10度-15度。7.根据权利要求1所述的箔片动压气体轴承，其特征在于，多个所述箔片分别沿所述轴套的径向在所述第一箔层内壁上的投影不重合。8.根据权利要求1-7中任意一项所述的箔片动压气体轴承，其特征在于，所述第一箔层、所述第二箔层和/或所述箔片的材料是不锈钢、铝镁合金、钛合金中的至少一种。

技术总结
本公开提出一种箔片动压气体轴承，包括：轴套、第一箔层、第二箔层和多个箔片；其中，轴套、第一箔层和第二箔层由外向内依次设置，且第一箔层的内壁和第二箔层的外壁之间设置有缓冲空隙；多个箔片沿轴套的周向分布在缓冲空隙内，且箔片的一端与第一箔层的内壁相连，箔片的另一端与第二箔层的外壁相连。在本公开的一种箔片动压气体轴承中，在轴套内侧的轴颈发生偏斜时，动压气体轴承能够利用箔片在第一箔层与第二箔层之间的变形适应轴颈的偏斜，进而调整第二箔层与轴颈之间的空气压力，使得第二箔层与轴颈之间空气薄膜的压力分布保持均匀。箔层与轴颈之间空气薄膜的压力分布保持均匀。箔层与轴颈之间空气薄膜的压力分布保持均匀。


技术研发人员：吴志强 孙启德 江武辉 李俊斌 秦志强 何国安 姜广政 张学延
受保护的技术使用者：西安热工研究院有限公司 北方联合电力有限责任公司
技术研发日：2023.05.26
技术公布日：2023/8/9