[发明专利]一种小型箔片气体动压轴承

说明书

本发明公开了一种小型箔片气体动压轴承，包括轴承座，轴承座内依次设有双层弹性波箔结构和顶层人字槽箔片，双层弹性波箔结构通过连接所述顶层人字槽箔片的重合圆弧进行圆周定位，弹性波箔结构由外凸的弹性波箔和内凹的弹性波箔构成，双层弹性波箔结构的内侧凹面与所述顶层人字槽箔片的外表面相契合的连接，双层弹性波箔结构的外侧凸面与轴承座的内表面相接触，轴承座起到安装、固定、保护和支撑的作用；顶层人字槽箔片的内表面设置有人字形槽且形成有轴承与转轴的配合面。本发明轴承在一定程度上解决了连续波箔加工困难，顶层箔片刚度大，难以装配到轴承座上和轴承动特性不稳定等问题，提高现有小型气体轴承的稳定性和承载力。

技术领域

本发明涉及气体(空气)轴承技术领域，具体的说，是涉及一种小型箔片气体动压轴承。

背景技术

作为高速气体动力旋转机械的重要组成部分，气体轴承主要运行在恶劣环境下的旋转机械，如小型燃汽轮机、涡轮增压器、气体循环器和后备电力单元等。不但可以为机械系统提供动力，而且是非常重要的执行机构，如机器人伺服系统的小型燃气轮机、人工心藏、无人机的推进器、小型机器人和小卫星的机械控制系统等。近年来随着激光加工、3D打印、等技术的发展，为小型旋转机械的发展提供了不可或缺的技术支持和发展机遇。但是，轴承作为机械控制系统中的基本核心部件，一直落后于其他方面的发展，已变成了限制旋转机械高速稳定运行的瓶颈。小型机械中没有足够的空间解决充分润滑的问题，相比大型旋转机械而言摩擦现象更为突出，因此对小型轴承的设计加工要求更高。然而，在小尺度下，由于各方面的限制，可供选用的轴承形式是十分有限的。目前采用的轴承主要形式有小型陶瓷球轴承、电磁轴承、气体静压轴承。但这些方案要么机构复杂，要么成本较高，要么需要外部气源，都只能工作在限定的工作环境中，局限性较大。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有技术中的不足，提供一种小型箔片气体动压轴承，该轴承在一定程度上解决了连续波箔加工困难，顶层箔片刚度大，难以装配到轴承座上和轴承动特性不稳定等问题，提高现有小型气体轴承的稳定性和承载力。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种小型箔片气体动压轴承，包括轴承座，所述轴承座内依次设有双层弹性波箔结构和顶层人字槽箔片，所述双层弹性波箔结构通过连接所述顶层人字槽箔片的重合圆弧进行圆周定位，所述弹性波箔结构由外凸的弹性波箔和内凹的弹性波箔构成，所述双层弹性波箔结构的内侧凹面与所述顶层人字槽箔片的外表面相契合的连接，所述双层弹性波箔结构的外侧凸面与所述轴承座的内表面相接触，所述轴承座起到安装、固定、保护和支撑的作用；所述顶层人字槽箔片的内表面设置有人字形槽且形成有轴承与转轴的配合面。

所述外凸的弹性波箔和所述内凹的弹性波箔采用圆弧定位式结构。

顶层人字槽箔片的内表面开有人字槽且采用强化处理。

所述双层弹性波箔结构在圆周方向上等角度的分布，所对应的中心角度为α，其个数N＝360°/α。

所述双层弹性波箔结构采用闭合圆弧波箔结构。

与现有技术相比，本发明的技术方案所带来的有益效果是：

1.本发明通过基本力学原理提出一种双层弹性波箔结构结合顶层人字槽箔片结构，以用在小型箔片气体轴承上来改善轴承的安装性、稳定性和承载能力。

2.本发明通过改变传统空气箔片轴承小型化中波箔和在顶层箔片开人字槽的结构，采用独立的双层弹性波箔结构来代替连续的波箔结构，将人字槽结构加入到顶层箔片中，这种结构阻尼大、支撑性能好、适应能力强，便于安装和固定；使用LIGA加工技术，可以加工出高精度的复杂结构和表面粗糙度，根据性能需要加工出不同的性能参数的独立的双层弹性波箔结构，以提供不同的刚度和阻尼特性，降低了轴承的振动，提高了转子运行的稳定性和承载能力。