一种气体轴承、压缩机的制作方法

1.本发明涉及机械零件技术领域，具体涉及一种气体轴承、压缩机。


背景技术：

2.箔片气体轴承在工作时，转子表面与轴承内表面发生高速运动，气体由于黏性作用被带入楔形间隙，使得轴承与转轴之间会形成一层动压气体薄膜，在动压效应作用下达到一个相对平衡状态，从而支撑转轴结构。箔片气体轴承因其承载能力高、阻尼特性好，摩擦损耗低等优点区别于传统油膜、滚珠轴承。即便如此缺乏高承载和高阻尼的箔片气体动压轴承仍然是气体轴承发展的技术难题。
3.相关的箔片气体轴承的工作原理为：转轴在高速旋转运动时，转轴与轴承内表面形成楔形间隙，粘性气体进入楔形间隙内因压缩产生动压效应，使得气模产生一定的压力，当气膜的压力足以平衡转轴载荷时，转轴与轴承完全分离。传统的气体轴承箔片之间的接触面积较小，轴承的阻尼效果差，且，由于其载荷范围有限，当大载荷运行时，轴承的稳定性较差。
4.由于现有技术中的气体轴承存在箔片与轴承内表面接触面积较小，其阻尼效果差，导致轴承的稳定性差等技术问题，因此本发明研究设计出一种气体轴承、压缩机。


技术实现要素：

5.因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的气体轴承存在阻尼效果差，导致轴承的稳定性差的缺陷，从而提供一种气体轴承、压缩机。
6.为了解决上述问题，本发明提供一种气体轴承，包括：
7.第一箔片，所述第一箔片围成有用于供所述转轴穿过的轴孔；
8.壳体，所述壳体上设置通孔，所述第一箔片设置在所述通孔中；
9.顶箔组件，所述顶箔组件位于所述通孔的内壁与所述第一箔片之间，所述顶箔组件沿所述通孔的周向延伸，沿所述顶箔组件的周向，所述顶箔组件至少具有依次连接的第一部分和第二部分，当所述顶箔组件收到应力时，所述第一部分的所述顶箔组件形变量小于所述第二部分的所述顶箔组件形变量。
10.在一些实施方式中，所述顶箔组件包括第二箔片和第三箔片，所述第二箔片和所述第三箔片均沿所述通孔的周向延伸，且，所述第二箔片和所述第三箔片沿所述通孔的径向彼此匹配地层叠设置，所述壳体的内壁设置有凹槽，所述第二箔片具有第一端和第二端，所述第三箔片的一端和所述第二端均连接在所述凹槽内，所述第三箔片的另一端和所述第一端为自由端。
11.在一些实施方式中，所述第二端、所述第三箔片的一端均位于所述第二部分，且，所述第二箔片相对于所述第三箔片靠近所述壳体设置。
12.在一些实施方式中，所述第二箔片包括多个依次连接的第一波形结构，多个所述第一波形结构沿所述通孔的周向布置，所述第一波形结构包括第一段、第二段和第三段，所
述第一段和所述第三段呈直线形，所述第二段呈弧形，所述第二段的两端分别与所述第一段、所述第三段相连接。
13.在一些实施方式中，所述第三箔片包括多个依次连接的第二波形结构，多个所述第二波形结构沿所述通孔的周向布置，所述第二波形结构包括第四段、第五段和第六段，所述第四段和所述第六段呈直线形，所述第五段的两端分别与所述第四段和所述第六段相连接。
14.在一些实施方式中，在所述第一部分内，所述第五段呈梯形结构，所述第二段位于第五段内，且，所述第五段的内壁与第二段相切。
15.在一些实施方式中，在所述第一部分内，沿所述通孔的径向，所述第一段、所述第三段与所述第一箔片之间距离相同，所述第四段、所述第六段与所述第一箔片之间距离相同，且，所述第一段与所述第一箔片之间距离大于所述第四段与所述第一箔片之间距离。
16.在一些实施方式中，在所述第二部分内，所述第五段呈弧形，所述第二段位于第五段内，且所述第二段的半径小于所述第五段的半径。
17.在一些实施方式中，在所述第二部分内，所述第四段与所述第一段、所述第三段与所述第六段相贴合。
18.本发明还提供一种压缩机，其包括前任一项所述的气体轴承。
19.本发明提供的一种气体轴承、压缩机和电机具有如下有益效果：
20.本发明通过壳体整体为环形结构，所述顶箔组件位于所述通孔的内壁与所述第一箔片之间，所述顶箔组件沿所述通孔的周向延伸，当所述顶箔组件收到应力时，所述第一部分的所述顶箔组件形变量小于所述第二部分的所述顶箔组件形变量。增大与顶箔的接触面积，通过两层箔片，增大了径向轴承的阻尼，提高运行稳定性，解决了轴承易磨损的问题。在轻载时，第一部分的所述顶箔组件形变量小于所述第二部分的所述顶箔组件形变量，箔片发生变形起主要支撑作用，在较高载荷时，两部分箔片组件均发生变形起支撑作用。使得轴承具有较高刚度，载荷适应范围广，适合复杂工况，提高轴承运行稳定性。
附图说明
21.图1为本发明实施例的气体轴承的结构示意图；
22.图2为图1中a部分的放大图；
23.图3为图1中b部分的放大图；
24.图4为本发明实施例的气体轴承的结构示意图；
25.图5为本发明实施例的气体轴承的结构示意图。
26.附图标记表示为：
27.1、壳体；2、第二箔片；3、第三箔片；4、第一箔片；5、转轴；6、凹槽；7、第一段；8、第二段；9、第三段；10、第四段；11、第五段；12、第六段。
具体实施方式
28.结合参见图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供一种气体轴承，包括：第一箔片4，所述第一箔片4围成有用于供所述转轴5穿过的轴孔；壳体1，所述壳体1上设置通孔，所述第一箔片4设置在所述通孔中；顶箔组件，所述顶箔组件位于所述通孔的内壁与所述第一
箔片(4)之间，所述顶箔组件沿所述通孔的周向延伸，沿所述顶箔组件的周向，所述顶箔组件至少具有依次连接的第一部分和第二部分，当所述顶箔组件收到应力时，所述第一部分的所述顶箔组件形变量小于所述第二部分的所述顶箔组件形变量。该技术方案中，本发明提供的气体轴承优选作用为径向轴承，参见图1所示，壳体1整体为环形结构，所述顶箔组件位于所述通孔的内壁与所述第一箔片(4)之间，所述顶箔组件沿所述通孔的周向延伸，当所述顶箔组件收到应力时，所述第一部分的所述顶箔组件形变量小于所述第二部分的所述顶箔组件形变量。大与顶箔的接触面积，通过两层箔片，增大了径向轴承的阻尼，提高运行稳定性，解决了轴承易磨损的问题。在轻载时，第一部分的所述顶箔组件形变量小于所述第二部分的所述顶箔组件形变量，箔片发生变形起主要支撑作用，在较高载荷时，两部分箔片组件均发生变形起支撑作用，使得轴承具有较高刚度，载荷适应范围广，适合复杂工况，提高轴承运行稳定性。优选的，第一部分顶箔组件的拱高小于第二部分顶箔组件的拱高。
29.在一个具体的实施例中，所述顶箔组件包括第二箔片(2)和第三箔片(3)，所述第二箔片(2)和所述第三箔片(3)均沿所述通孔的周向延伸，且，所述第二箔片(2)和所述第三箔片(3)沿所述通孔的径向彼此匹配地层叠设置，所述第一部分的所述第二箔片(2)和所述第三箔片(3)相贴合，所述第二部分的所述第二箔片(2)和所述第三箔片(3)之间存在间隙。所述壳体的内壁设置有凹槽6，所述第二箔片2具有第一端和第二端，所述第三箔片3的一端和所述第二端均连接在所述凹槽6内，所述第三箔片3的另一端和所述第一端为自由端。该技术方案中，所述第三箔片3的一端和所述第二端均连接在所述凹槽6内，确保第二箔片2和所述第三箔片3不会发生周向位移，既述第三箔片3的一端和所述第二端为固定端，固定端、自由端是指邻近部件的端点的一块区域，并非仅指端点。
30.在一个具体的实施例中，所述第二端、所述第三箔片3的一端均位于所述第二部分，且，所述第二箔片2相对于所述第三箔片3靠近所述壳体1设置。该技术方案中，高速电机运转时，转轴高速旋转的起始阶段，因转轴进行偏心运动导致在转子和径向轴承间隙形成楔形区域，气体进入楔形区域后形成高压润滑气膜，所述第二端位于所述第一部分，所述第三箔片3的一端位于所述第二部分，能够在提高轴承的承载能力的前提下节约材料、降低成本，有利于在转轴5低转速转动时在壳体1和第一箔片4之间形成气膜。
31.在一个具体的实施例中，参见图4所示，所述第二箔片2包括多个依次连接的第一波形结构，多个所述第一波形结构沿所述通孔的周向布置，所述第一波形结构包括第一段7、第二段8和第三段9，所述第一段7和所述第三段9呈直线形，所述第二段8呈弧形，所述第二段8的两端分别与所述第一段7、所述第三段9相连接。该技术方案中，所述第一段7和所述第三段9呈直线形，第一段7和所述第三段9与所述壳体1的内壁相贴合，所述第二段8呈弧形，所述第二段8的两端分别与所述第一段7、所述第三段9相连接，即，第一波形结构为平顶-圆顶-平顶，两侧平顶拱形拱高一致，中间区域拱高比两侧高，第二段8为支撑区，第一段7和所述第三段9为承载区，第二部分的第二段8的拱高小于第一部分的第二段8的拱高。
32.在一个具体的实施例中，参见图5所示，所述第三箔片3包括多个依次连接的第二波形结构，多个所述第二波形结构沿所述通孔的周向布置，所述第二波形结构包括第四段10、第五段11和第六段12，所述第四段10和所述第六段12呈直线形，所述第五段11的两端分别与所述第四段10和所述第六段12相连接。该技术方案中，第二波形结构的数量与第一波形结构的数量相同，由近25-30个拱形构成。第四段10、第六段12与第一箔片4相贴合，第一
箔片4为整体环形结构，由支撑固定区和承载区组成。其中，支撑固定区的一端与凹槽6内表面连接，第一箔片4的末端应完全覆盖第三箔片3的拱形末端。第一箔片4内表面为主要承载区，转轴5高速旋转时，第一箔片4与转轴5间的高压润滑气膜为轴承提供承载力。
33.在一个具体的实施例中，参见图2所示，在所述第一部分内，所述第五段11呈梯形结构，所述第二段8位于第五段11内，且，所述第五段11的内壁与第二段8相切。具体的，在所述第一部分内，沿所述通孔的径向，所述第一段7、所述第三段9与所述第一箔片之间距离相同，所述第四段10、所述第六段12与所述第一箔片4之间距离相同，且，所述第一段7与所述第一箔片4之间距离大于所述第四段10与所述第一箔片之间距离。该技术方案中，第五段11呈梯形结构，第五段11的内壁与第二段8相切，增大了与第一箔片4的接触面积，提高了轴承的阻尼，增强了运行稳定性。所述第一段7与所述第一箔片4之间距离大于所述第四段10与所述第一箔片之间距离。以使第四段10与第一段7、第三段9与第六段12之间存在间隙。
34.在一个具体的实施例中，参见图3所示，在所述第二部分内，所述第五段11呈弧形，所述第二段8位于第五段11内，且所述第二段8的半径小于所述第五段11的半径。具体的，所述第四段10与所述第一段7、所述第三段9与所述第六段12相贴合。该技术方案中，在所述第二部分内，第五段11与第二段8呈弧形，所述第二段8的半径小于所述第五段11的半径，第五段11与第二段8为主要承载区，轻载工况下，第三箔片3受压力发生变形，起支撑作用；较高载荷时，两层箔片均发生变形，轴承承载区刚度提高，承载能力提升，双层拱箔使得轴承具有较高刚度，承载力范围广。第一箔片4受压力时，在所述第二箔片2与第三箔片3未接触区域轻微下陷形成若干个高压气膜，增大高压气膜厚度，优化周向气膜刚度，增强转轴5运行稳定性。第一段7、所述第三段9与壳体1内表面相贴合以固定拱箔的周向移动。中间区域为主要承载区，第三箔片3拱高大于第二箔片2。轻载工况下，第三箔片3发生变形；较高载荷时，上下两层箔片均变形。轴承具有较高刚度，可接受承载力范围广。在轴承两侧，由于第三箔片3与第一箔片4相切，两层拱箔第五段11的内壁与第二段8相切，轴承两侧的阻尼大，稳定性高，不易磨损。两层拱箔结构参数相同，拱箔的节距在3-5mm之间，拱形区域的个数在25-30个之间，折弯半径在15-20mm之间，拱箔宽度在20-30mm之间。弧形段，即圆顶拱箔的弧形区域高度在0.5-0.8mm之间，梯形段，即平顶拱箔根部第四段10、所述第六段12与梯形段第五段11的高度比圆顶拱箔低约0.1-0.15mm。转轴5转动时，在摩擦力矩作用下，第二箔片2、第三箔片3受第一箔片4传递的压力发生从自由端到固定端的变形，最终导致转子与顶箔之间形成楔形区域。
35.本发明还提供一种压缩机，包括上述的气体轴承。
36.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种气体轴承，其特征在于：包括：第一箔片(4)，所述第一箔片(4)围成有用于供所述转轴(5)穿过的轴孔；壳体(1)，所述壳体(1)上设置通孔，所述第一箔片(4)设置在所述通孔中；顶箔组件，所述顶箔组件位于所述通孔的内壁与所述第一箔片(4)之间，所述顶箔组件沿所述通孔的周向延伸，沿所述顶箔组件的周向，所述顶箔组件至少具有依次连接的第一部分和第二部分，当所述顶箔组件收到应力时，所述第一部分的所述顶箔组件形变量小于所述第二部分的所述顶箔组件形变量。2.根据权利要求1所述的气体轴承，其特征在于：所述顶箔组件包括第二箔片(2)和第三箔片(3)，所述第二箔片(2)和所述第三箔片(3)均沿所述通孔的周向延伸，且，所述第二箔片(2)和所述第三箔片(3)沿所述通孔的径向彼此匹配地层叠设置，所述壳体的内壁设置有凹槽(6)，所述第二箔片(2)具有第一端和第二端，所述第三箔片(3)的一端和所述第二端均连接在所述凹槽(6)内，所述第三箔片(3)的另一端和所述第一端为自由端。3.根据权利要求2所述的气体轴承，其特征在于：所述第二端、所述第三箔片(3)的一端均位于所述第二部分，且，所述第二箔片(2)相对于所述第三箔片(3)靠近所述壳体(1)设置。4.根据权利要求2所述的气体轴承，其特征在于：所述第二箔片(2)包括多个依次连接的第一波形结构，多个所述第一波形结构沿所述通孔的周向布置，所述第一波形结构包括第一段(7)、第二段(8)和第三段(9)，所述第一段(7)和所述第三段(9)呈直线形，所述第二段(8)呈弧形，所述第二段(8)的两端分别与所述第一段(7)、所述第三段(9)相连接。5.根据权利要求4所述的气体轴承，其特征在于：所述第三箔片(3)包括多个依次连接的第二波形结构，多个所述第二波形结构沿所述通孔的周向布置，所述第二波形结构包括第四段(10)、第五段(11)和第六段(12)，所述第四段(10)和所述第六段(12)呈直线形，所述第五段(11)的两端分别与所述第四段(10)和所述第六段(12)相连接。6.根据权利要求5所述的气体轴承，其特征在于：在所述第一部分内，所述第五段(11)呈梯形结构，所述第二段(8)位于第五段(11)内，且，所述第五段(11)的内壁与第二段(8)相切。7.根据权利要求5所述的气体轴承，其特征在于：在所述第一部分和内，沿所述通孔的径向，所述第一段(7)、所述第三段(9)与所述第一箔片之间距离相同，所述第四段(10)、所述第六段(12)与所述第一箔片(4)之间距离相同，且，所述第一段(7)与所述第一箔片(4)之间距离大于所述第四段(10)与所述第一箔片之间距离。8.根据权利要求5所述的气体轴承，其特征在于：在所述第二部分内，所述第五段(11)呈弧形，所述第二段(8)位于第五段(11)内，且所述第二段(8)的半径小于所述第五段(11)的半径。9.根据权利要求5所述的气体轴承，其特征在于：在所述第二部分内，所述第四段(10)与所述第一段(7)、所述第三段(9)与所述第六段(12)相贴合。10.一种压缩机，其特征在于：包括权利要求1-9中任一项所述的气体轴承。

技术总结
本发明提供一种气体轴承、压缩机，其中气体轴承包括：第一箔片，第一箔片围成有用于供转轴穿过的轴孔；壳体，壳体上设置通孔，第一箔片设置在通孔中；顶箔组件，顶箔组件位于通孔的内壁与第一箔片之间，顶箔组件，所述顶箔组件位于所述通孔的内壁与所述第一箔片之间，所述顶箔组件沿所述通孔的周向延伸，沿所述顶箔组件的周向，所述顶箔组件至少具有依次连接的第一部分和第二部分，当所述顶箔组件收到应力时，所述第一部分的所述顶箔组件形变量小于所述第二部分的所述顶箔组件形变量。根据本发明，能够克服现有技术中的气体轴承存在阻尼效果差，导致轴承的稳定性差的缺陷。导致轴承的稳定性差的缺陷。导致轴承的稳定性差的缺陷。


技术研发人员：范伟诚 贾金信 苏久展 陈振 蔡由俊 廖繁林
受保护的技术使用者：珠海格力电器股份有限公司
技术研发日：2023.04.23
技术公布日：2023/8/9