[发明专利]一种具有自适应楔形的推力空气箔片轴承

说明书

本发明涉及涡轮机械技术领域的一种具有自适应楔形的推力空气箔片轴承，包括如下部分：底板；若干沿底板的支撑板面的环向均布的、且相互接近的支承组件；其中，每个支承组件包括顶箔片以及支撑部，顶箔片的外侧面由平面区域和楔形区域组成；支撑部由楔形支承波箔和平面支承波箔组成，楔形支承波箔支撑且贴装顶箔片的楔形区域，平面支承波箔支撑且贴装顶箔片的平面区域；楔形支承波箔、平面支承波箔相互独立设置，且楔形支承波箔的结构刚度小于平面支承波箔的结构刚度。以解决在大载荷下顶箔片的楔形区域与平面区域的相接处磨损严重的问题。

技术领域

本发明涉及涡轮机械技术领域，具体来说，是与涡轮机械的转子配套的推力空气轴承。

背景技术

气体箔片轴承由于其耐高温、转速高、无油润滑、摩擦损耗小等特点广泛应用于空气循环机、空压机、微型燃气轮机等涡轮机械中。但对于某些微型燃气轮机和空压机等设备轴向力越来越高，要求推力轴承的承载能力也越来越高。如图4、5所示，空气动压箔片轴承是利用楔形效应，随着转子3的转速升高，周围环境中的带有一定粘性的气体被拖入楔形支承气腔4中，转子3的转速升到一定时楔形支承气腔4中的气体气压变大形成支承起转子3的气膜，以便对转子3的轴向形成足够的支承。其中，推力空气箔片轴承的顶箔片201一端固定于底板1上，顶箔片201另外一端与底板1分开并由平面支承波箔202支撑起来，顶箔片201的楔形区域201a与转子3之间形成楔形结构的楔形支承气腔4，顶箔片201的平面区域201b与转子3之间形成平面结构的平面支承气腔5。

然而随着载荷的增大，根据轴承表面的气压分布(如图5所示)，由于平面支承波箔202和楔形支承波箔203一体化成型，平面支承波箔202的变形量大于楔形支承波箔203的变形量，这样使得顶箔片201的楔形区域201a与平面区域201b相接处磨损严重，长时间工作在此状况下不仅损害轴承甚至会烧坏转子和整机设备。原因是具有一定粘性的气体在高转速的作用下不断被拖入楔形支承气腔4之中，经过楔形结构的作用，气体从间隙较大的楔形支承气腔4进入间隙较小的平面支承气腔5中，气压不断增加，最终至平面支承气腔5后端释放气体使得气压下降，因而形成了楔形支承气腔4气压小、平面支承气腔5气压大的气压分布，以至于顶箔片201的平面区域201b结构变形大，顶箔片201的楔形区域201a变形小，在反复的、高频的形变的过程中，顶箔片201的平面区域201b与楔形区域201a相接处成为受损最严重之处。

发明内容

本发明的目的是提供一种具有自适应楔形的推力空气箔片轴承，以解决在大载荷下顶箔片的楔形区域与平面区域的相接处磨损严重的问题。

本发明的目的是这样实现的：一种具有自适应楔形的推力空气箔片轴承，包括如下部分：

整体为圆环形结构的、与转子同轴设置的底板，该底板一板面为固定板面且固定安装在轴承固定基础上，该底板另一板面为支撑板面且朝向转子；

若干沿底板的支撑板面的环向均布的、且相互接近的支承组件；

其中，每个支承组件包括顶箔片以及支撑部，所述支撑部一侧固定贴装在底板的支撑板面上，所述顶箔片的内侧面固定贴装支撑部另一侧，所述顶箔片的外侧面朝向转子且在轴向上活动支承转子，所述顶箔片的外侧面由平面区域和楔形区域组成，所述平面区域平行于底板的支撑板面，所述楔形区域相对于平面区域倾斜，且楔形区域的最高端与平面区域一端相接，所述平面区域另一端与底板分离且用于释放气体压力；

所述支撑部由楔形支承波箔和平面支承波箔组成，所述楔形支承波箔支撑且贴装顶箔片的楔形区域，所述平面支承波箔支撑且贴装顶箔片的平面区域；

所述楔形支承波箔、平面支承波箔相互独立设置，且所述楔形支承波箔的结构刚度小于平面支承波箔的结构刚度。

进一步地，所述楔形支承波箔的材质刚度小于平面支承波箔的材质刚度。