[发明专利]推力箔片轴承

说明书

技术领域

本发明涉及推力箔片轴承，本发明的目的在于，防止推力轴承靠近径向轴承上被使用后，在内径发热，根据轴自身的发热，推力轴承的内径部分的温度比外径部分更高，从而不能维持平面而变形成楔状。

背景技术

轴承大致可分为：滚动轴承(使用球或者滚柱)、无给油轴承(使用具有润滑性的材料进行摩擦)、滑动轴承(使用油)、气体轴承、磁性轴承(利用电磁力无接触运转)。

滑动轴承分为动压和静压，动压滑动轴承根据相对滑动运转，利用油发生压力并支撑轴；静压滑动轴承在轴承外部供给高压油来支撑轴。

气体轴承除了气体代替油，还以与滑动轴承一样的原理工作。

从外部吹入加压气体的称静压气体轴承，根据相对滑动运转发生压力的称动压气体轴承。

动压气体轴承因为较少磨损和不需要液体润滑油等原因，在高速旋转应用领域中广为使用，特别是主要使用于在使用滚动轴承不易支撑的超高速领域和不易使用液体润滑油的地方。

动压气体轴承分为多槽轴承、可倾瓦轴承、箔片轴承，多槽轴承为设置槽来发生压力的构造，螺旋形多槽轴承就是具有代表性的例子。

动压流体薄膜可倾瓦轴承(Hydrodynamic fluid-film tilt pad bearing)因为使用条件非常有限，所以超越其条件时具有破损的危险性变大的缺点。

举例，在设计条件以上或者以下条件下，因为韧度急速降低，所以该轴承对撞击和轴对准误差(misalignment)和热变形很脆弱。

与此相比，称为顺度动压流体薄膜轴承(Compliant hydrodynamic fluid-film bearing)的箔片轴承，比起固定状态的可倾瓦轴承，提供特别高的性能。最近20年以来，有了飞跃的发展，而且在航空机空气调节装置中被确认充分的耐久性和稳定性，特别被使用于在像超过10万RPM的超高速旋转的极低温用涡轮压缩机的高速旋转机械中。

该轴承在混入若干液体的状态下也可使用，柔软性和可以低价格化就是其优点。

在航空领域中，箔片轴承从1970年开始，主要使用在在环境调节装置(ECS)中调节舱内的压力和温度的核心构成品ACM(Air Cooling Machine)上，可视为最为合适的使用例子。

在该应用中，箔片轴承因为没有油体系，所以不会污染舱内部，在没有规定的装备日程的情况下，相对球轴承，可以在充分长时间内进行稳定工作。

还有，轴承被破损时，随着提供涡轮构成品几乎无破损的优点，使用在波音747航空机的箔片轴承在不进行修理的情况下能够工作10万小时以上。

一种箔片轴承可包括：叶片类型(Leaf Type)，其可支撑轴，分为将翼的翼状态的箔片向旋转方向折叠一部分进行配置；楔形类(Bump Type)，其如图1将整体作为一个箔片，在箔片外部上用各种状态支撑箔片的弹簧(Spring)。

叶片类型为，支撑荷重较小，在外部冲击小的情况下可以适用，具有起动扭矩大的缺点。

与此相比，虽然据说波箔在启动时负荷小，耐久性及韧度优秀，但是设计和生产苛刻，特别是很难确保稳定性，世界上具有其技术的只有2-3处。

像这种有关波箔的推力箔片轴承的技术内容公开在PCT公开编号WO2006/036570(2006年4月6日)上。

在轴承外壳(Bearing Housing)内侧起着弹簧作用的楔形箔片(Bump Foil)焊接在轴承外壳(Bearing Housing)上，在其内侧实质上靠近轴(Shaft、Journal)的平箔(Top Foil)焊接在轴承外壳(Bearing Housing)上。

轴旋转的同时带着空气经过时，平箔和波箔2会变形，生成为了形成支撑荷重的流体薄膜的空间。

在箔片轴承发生流体薄膜的几何学形象根据平箔的弹性变形来提供。

旋转数越高，平箔和波箔会挤出外侧，如果轴脱离中心，将会形成有楔状(ConvergingWedge)空间。这时，箔片轴承具有平箔会变形的特征，所以可以好好设计来获得根据微细的平箔的变形，没有复杂的机械加工的情况下发生适当动压的最佳状态。

而且，发生半径方向的余地，可以得到根据高速旋转对应轴直径增加的优点。

进一步来讲，对于军事用轴承来说，要求经得起高速旋转和恶劣环境及撞击的性能，在高速、高输出、高效率马达中，处于以一般的油润滑轴承不能提供必要的要求性能的状况。

推力箔片轴承在平面上展开并将与径向箔片轴承同样的原理具体体现，据说具有热方面的困难比旋转稳定性更大的问题点。