CN114941657B - 一种适于装配镶块的轴承座及基于它的空气轴承 - Google Patents

Abstract

本发明涉及空气轴承，具体是一种适于装配镶块的轴承座及包含它的空气轴承，其中轴承座包括圆盘状的轴承座本体，轴承座本体的盘面上开设轴承座安装槽，轴承座安装槽的轴心线与轴承座本体的轴心线共线，与现有技术不同的是：轴承座安装槽的底壁向上延伸形成N个形状相同的、呈扇面状的本体凸台，每个本体凸台上、靠近其一侧直边开设扇面状的轴承座镶嵌槽，轴承座镶嵌槽槽底中部开设螺钉通孔；N≥3。与现有技术相比，本发明轴承座镶嵌槽适于装配镶块，省去现有技术的底板、节省了零件和加工成本。波箔套设在镶块上，无需焊接，避免了波箔因焊接引起的变形。

Description

一种适于装配镶块的轴承座及基于它的空气轴承

技术领域

本发明涉及空气轴承，具体是一种适于装配镶块的轴承座及包含它的空气轴承。

背景技术

公开号CN112879318A的发明专利公开了一种高速离心压缩机，并具体公开了止推空气轴承包括底板、中间支撑件、顶层箔片，底板呈环形，底板上沿圆周设有若干条冷却凹槽，底板的外边缘设有若干个固定安装孔；中间支撑件包括若干支撑箔片和弹性箔片，支撑箔片和弹性箔片通过点焊方式固定在底板上，支撑箔片和弹性箔片两两一组，用来对顶层箔片进行支撑；所述顶层箔片包括若干片单片箔片，所述若干片单片箔片呈环形布置，相邻两单片箔片之间柔性连接形成整体式顶层箔片结构。

公开号CN108286567A的发明专利公开了一种具有厚顶层箔片结构的止推箔片动压空气轴承，包括底板、支承波箔和顶层箔片，圆形的底板设置在下方，多片扇形的顶层箔片固定在底板的上方，支承波箔装配在底板和顶层箔片之间，还包括设置在顶层箔片和底板结合处径向一侧的入口段垫片，入口段垫片的厚度可调，支承波箔和顶层箔片之间为预紧装配。

上述专利公开的技术方案中都包含了底板，并且波箔、顶箔都直接或间接与底板进行连接，而通常底板都是通过螺钉固接在扩压器或轴承座上，不仅占据了有限的空间，而且在长期动载荷的作用下，螺钉会出现松动、断裂，影响气体压缩机整个系统的稳定性。而且支承波箔因焊接容易造成变形，造成波箔翘起，最终导致顶波不平整，运行时气膜不均匀。

发明内容

为克服现有技术的缺陷或缺陷之一，本发明公开一种适于装配镶块的轴承座，所采取的技术方案是：

一种适于装配镶块的轴承座，包括圆盘状的轴承座本体，轴承座本体的盘面上开设空气轴承安装槽，空气轴承安装槽的轴心线与轴承座本体的轴心线共线，与现有技术不同的是：空气轴承安装槽的底壁向上延伸形成N个形状相同的、呈扇面状的本体凸台，每个本体凸台上、靠近其一侧直边开设扇面状的轴承座镶嵌槽，轴承座镶嵌槽槽底中部开设螺钉通孔；N≥3。

进一步地，本体凸台与空气轴承安装槽侧壁之间、相邻本体凸台之间形成导气通道。

进一步地，轴承座本体中心开设主轴孔，主轴孔的侧壁开设键槽；轴承座本体的盘面上、靠近其边缘开设环形导气槽，环形导气槽与空气轴承安装槽相间，N个开口于轴承座本体周向圆面的导气孔贯通环形导气槽和空气轴承安装槽。

本发明还公开基于这一种适于装配镶块的轴承座的空气轴承，包括

顶箔；

N个波箔单体，每个波箔单体一侧向外同曲率延伸形成非波段，非波段上开设1个与轴承座镶嵌槽形状相似的波箔通孔；

N个镶块，每个镶块的顶面向上延伸形成与轴承座镶嵌槽形状相似的镶块凸起，镶块凸起的高度大于等于波箔单体的厚度；镶块中部沿竖向开设螺孔；N个镶块分别置入N个轴承座镶嵌槽中；

N个螺钉，分别从轴承座本体背面的螺钉通孔穿入后与螺孔螺接；

N个波箔单体通过其上的波箔通孔分别套设在N个镶块上；每个镶块的顶端和/或镶块凸起顶端通过点焊与顶箔固接。

进一步地，顶箔包括N个顶箔单体，每个顶箔单体包括固定段、比固定段高的抵接段、将固定段与抵接段连为一体的转折段，固定段的下表面与抵接段的下表面之间的距离小于波箔单体的波高；N个顶箔单体的固定段分别与N个镶块的顶端和/或镶块凸起的顶端通过激光点焊固接在一起。

进一步地，顶箔包括N个顶箔单体，相邻两个顶箔单体之间通过波形系带连为一体形成环形；N个顶箔单体的同侧边缘与N个镶块的顶端和/或镶块凸起的顶端通过激光点焊固接在一起。

进一步地，波形系带包括靠近内环的内系带和靠近外环的外系带。

进一步地，N个镶块分别与N个轴承座镶嵌槽过渡配合或间隙配合，并通过耐高温胶粘合。

进一步地，镶块的高度大于轴承座镶嵌槽的深度。

与现有技术相比，本发明具有如下有益的技术效果：

1.省去现有技术的底板、节省了零件和加工成本。

2.波箔套设在镶块上，无需焊接，避免了波箔因焊接引起的变形。

3.波箔套设在镶块上，镶块对波箔进行径向和轴向限位，无需焊接固定，避免脱焊掉落的可能性，运行更可靠，但不限制波箔自由端的伸展与回缩，提供相应的弹性和阻尼。

4.波箔套设在镶块上，提高了轴承装配的表面平整度，提高了受力和磨擦的均匀性，减少磨损、提高寿命。

5.省去现有技术的底板，节省了空间，有利于气体压缩机的小型化、轻量化。

6.结构简单，便于安装。

附图说明

图1是本发明轴承座的结构示意图。

图2是本发明轴承座另一视角的结构示意图。

图3是本发明波箔单体的结构示意图。

图4是本发明镶块的结构示意图。

图5是实施例2中顶箔单体的结构示意图。

图6是实施例2中轴承座与波箔单体、镶块和顶箔单体装配后的结构示意图。

图7是实施例3中顶箔的结构示意图。

图8是实施例3中轴承座与波箔单体、镶块和顶箔装配后的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图、以轴承座本体100为例对本发明做进一步说明。

实施例1，如图1-2所示的一种适于装配镶块的轴承座，包括圆盘状的轴承座本体100，轴承座本体100的盘面上开设空气轴承安装槽104，空气轴承安装槽104的轴心线与轴承座本体100的轴心线共线，空气轴承安装槽104的底壁向上延伸形成6个形状相同的、呈扇面状的本体凸台106，每个本体凸台106上、靠近其一侧直边开设扇面状的轴承座镶嵌槽108，轴承座镶嵌槽108槽底中部开设螺钉通孔109。

本体凸台106与空气轴承安装槽104侧壁之间、相邻本体凸台106之间形成导气通道107。

轴承座本体100中心开设主轴孔101，主轴孔101的侧壁开设键槽102；轴承座本体100的盘面上、靠近其边缘开设环形导气槽103，环形导气槽103与空气轴承安装槽104相间，6个开口于轴承座本体100周向圆面的导气孔105贯通环形导气槽103和空气轴承安装槽104。

本实施例的轴承座能够一体机加工完成平面和铣槽，能保证与之适配的每个镶块定位面的公差精度。

实施例2，如图3-6所示的基于实施例1的一种适于装配镶块的轴承座的空气轴承，包括

6个波箔单体1，每个波箔单体1一侧向外同曲率延伸形成非波段11，非波段11上开设1个与轴承座镶嵌槽108形状相似的波箔通孔12；

6个镶块2，每个镶块2的顶面向上延伸形成与轴承座镶嵌槽108形状相似的镶块凸起22，镶块凸起22的高度大于等于波箔单体1的厚度；镶块2中部沿竖向开设螺孔21；6个镶块2分别置入6个轴承座镶嵌槽108中；

6个螺钉，分别从轴承座本体100背面的螺钉通孔109穿入后与螺孔21螺接；从而将镶块2固定在轴承座本体100上。

6个波箔单体1通过其上的波箔通孔12分别套设在6个镶块2上；彻底杜绝了波箔单体1开焊脱落的可能。

顶箔3；包括6个顶箔单体31，每个顶箔单体31包括固定段311、比固定段311高的抵接段312、将固定段311与抵接段312连为一体的转折段313，固定段311的下表面与抵接段312的下表面之间的距离小于波箔单体1的波高；6个顶箔单体31的固定段311分别与6个镶块2的顶端和/或镶块凸起22的顶端通过激光点焊固接在一起。

在另一优选实施例中，6个镶块2分别与6个轴承座镶嵌槽108过渡配合或间隙配合，并通过耐高温胶粘合。

在另一优选实施例中，6个镶块2分别与6个轴承座镶嵌槽108过盈配合，这样可省略6个螺钉，也无需在镶块2中部开设螺孔21、无需在在轴承座镶嵌槽108槽底中部开设螺钉通孔109。

在另一优选实施例中，镶块2的高度大于轴承座镶嵌槽108的深度。镶块2的材质选用不锈钢、碳钢或高温合金等任何适焊的材料，区别于轴承座本体100常用的铝材，比铝材更方便焊接，焊接强度也更高。

6个顶箔单体31被焊接固定后，每个顶箔单体31的转折段313和抵接段312就会向上翘起，每个顶箔单体31呈现一端低、一端高的斜坡状。

为了方便地说明波箔单体1、镶块2和顶箔单体31与轴承座本体100的结构关系，在图6中，右下方位置的轴承座镶嵌槽108内未装配镶块2，也没有螺钉，也未套设波箔单体1，也未焊接顶箔单体31；右方位置的轴承座镶嵌槽108内装配了镶块2，镶块2上套设了波箔单体1，但未焊接顶箔单体31；其它位置的镶块2上均完整地装配了波箔单体1、镶块2和顶箔单体31。图中的小黑点为激光焊接的焊点。

本实施例的空气轴承是一种空气止推轴承，主轴带动位于轴承座本体100对侧的止推盘旋转时，止推盘带动周围的空气同时旋转流动，旋转流动的空气流经高低相间的环状顶箔3时，在边界层吸附效应的作用下，形成楔形气膜，成对的空气止推轴承之间就会产生要将彼此分离的推力，轴旋转的速度越快，产生的推力相应越大，相应地进入每个波箔单体1下表面的波形槽中空气的压力也越大，每个波箔单体1会抵压每个顶箔单体31不至于被压塌，这是一个动态平衡的过程，在此过程中，波箔单体1小幅度地伸缩变形，波高会有小幅度的变化，以适应轴旋转速度的变化。

实施例3，如图3-4、7-8所示的基于实施例1的一种适于装配镶块的轴承座的空气轴承，除了顶箔3的结构之外其他与实施例2相同。顶箔3包括6个顶箔单体31，相邻两个顶箔单体31之间通过波形系带32连为一体形成环形；波形系带32包括靠近内环的内系带321和靠近外环的外系带322。波形系带32起到柔性连接相邻顶箔单体31的作用。6个顶箔单体31的同侧边缘与6个镶块2的顶端和/或镶块凸起22的顶端通过激光点焊固接在一起。

焊接后，环形的顶箔3的下表面局部与镶块2的顶面抵接，波形系带32便自然弯曲变形，使得整个环形的顶箔3呈现高低相间的环形波状。由于波形系带32对相邻顶箔单体31具有牵扯作用，故而整个顶箔的顶面会更加平整，提高了受力和磨擦的均匀性，减少磨损、提高寿命。

为了方便地说明波箔单体1、镶块2和环形顶箔3与轴承座相互的结构关系，在图8中，将顶箔3右侧进行了半剖，下方位置的轴承座镶嵌槽108内未装配镶块2，显示出了一部分相邻配镶块2上套设的波箔单体1，右方的1个轴承座镶嵌槽108内装配了镶块2，显示出波箔单体1；右上方的1个轴承座镶嵌槽108内既有镶块2，显示出了部分波箔单体1。图中顶箔3上的小黑点为激光焊接的焊点。

上述具体实施方式不能作为对本发明保护范围的限制，对于本技术领域的技术人员来说，对本发明实施方式所做出的任何替代改进或变换均落在本发明的保护范围内。本发明未详述之处，均为本技术领域的现有技术或的公知常识。

Claims (8)

1. 一种适于装配镶块的轴承座，包括圆盘状的轴承座本体（100），轴承座本体（100）的盘面上开设空气轴承安装槽（104），空气轴承安装槽（104）的轴心线与轴承座本体（100）的轴心线共线，其特征在于：空气轴承安装槽（104）的底壁向上延伸形成N个形状相同的、呈扇面状的本体凸台（106），每个本体凸台（106）上、靠近其一侧直边开设扇面状的轴承座镶嵌槽（108），轴承座镶嵌槽（108）槽底中部开设螺钉通孔（109）；N≥3；

包括

顶箔（3）；

N个波箔单体（1），每个波箔单体（1）一侧向外同曲率延伸形成非波段（11），非波段（11）上开设1个与轴承座镶嵌槽（108）形状相似的波箔通孔（12）；

N个镶块（2），每个镶块（2）的顶面向上延伸形成与轴承座镶嵌槽（108）形状相似的镶块凸起（22），镶块凸起（22）的高度大于等于波箔单体（1）的厚度；镶块（2）中部沿竖向开设螺孔（21）；N个镶块（2）分别置入N个轴承座镶嵌槽（108）中；

N个螺钉，分别从轴承座本体（100）背面的螺钉通孔（109）穿入后与螺孔（21）螺接；

N个波箔单体（1）通过其上的波箔通孔（12）分别套设在N个镶块（2）上；

每个镶块（2）的顶端和/或镶块凸起（22）顶端通过点焊与顶箔（3）固接。

2.根据权利要求1所述的一种适于装配镶块的轴承座，其特征在于：本体凸台（106）与空气轴承安装槽（104）侧壁之间、相邻本体凸台（106）之间形成轴承座导气通道（107）。

3.根据权利要求1所述的一种适于装配镶块的轴承座，其特征在于：轴承座本体（100）中心开设主轴孔（101），主轴孔（101）的侧壁开设键槽（102）；轴承座本体（100）的盘面上、靠近其边缘开设环形导气槽（103），环形导气槽（103）与空气轴承安装槽（104）相间，N个开口于轴承座本体（100）周向圆面的导气孔（105）贯通环形导气槽（103）和空气轴承安装槽（104）。

4.根据权利要求1所述的一种适于装配镶块的轴承座，其特征在于：顶箔（3）包括N个顶箔单体（31），每个顶箔单体（31）包括固定段（311）、比固定段（311）高的抵接段（312）、将固定段（311）与抵接段（312）连为一体的转折段（313），固定段（311）的下表面与抵接段（312）的下表面之间的距离小于波箔单体（1）的波高；N个顶箔单体（31）的固定段（311）分别与N个镶块（2）的顶端和/或镶块凸起（22）的顶端通过激光点焊固接在一起。

5.根据权利要求1所述的一种适于装配镶块的轴承座，其特征在于：顶箔（3）包括N个顶箔单体（31），相邻两个顶箔单体（31）之间通过波形系带（32）连为一体形成环形；N个顶箔单体（31）的同侧边缘与N个镶块（2）的顶端和/或镶块凸起（22）的顶端通过激光点焊固接在一起。

6.根据权利要求5所述的一种适于装配镶块的轴承座，其特征在于：波形系带（32）包括靠近内环的内系带（321）和靠近外环的外系带（322）。

7.根据权利要求1所述的一种适于装配镶块的轴承座，其特征在于：N个镶块（2）分别与N个轴承座镶嵌槽（108）过渡配合或间隙配合，并通过耐高温胶粘合。

8.根据权利要求1所述的一种适于装配镶块的轴承座，其特征在于：镶块（2）的高度大于轴承座镶嵌槽（108）的深度。

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