[发明专利]考虑分级负载的空气箔片径向轴承设计方法、径向轴承

说明书

本发明公开了一种基于余弦波的考虑分级负载的空气箔片径向轴承设计方法、径向轴承；其技术要点：在外箔片与内箔片设置有余弦波支撑单元，在余弦波支撑单元与外箔片之间设置有分级负载弹性柱体；余弦波支撑单元的顶点与分级负载弹性柱体最近的距离记为s₁，即满足：s≥s₁，余弦波支撑单元和分级负载弹性柱体共同起作用；ss₁，余弦波支撑单元起作用，分级负载弹性柱体不作用。本发明旨在提供一种基于余弦波的考虑分级负载的空气箔片径向轴承设计方法、径向轴承，提高空气箔片径向轴承的承载力。

技术领域

本发明涉及一种空压机电机径向轴承领域，更具体地说，尤其涉及基于余弦波的考虑分级负载的空气箔片径向轴承设计方法、径向轴承。

背景技术

气体箔片径向轴承，其优点在于：质量小、可靠性高、耐高温，是超高速电机径向轴承的优选。其缺点在于：其承载力较低，特别是支撑箔片在较大负载下会发生塑性变形，从而失效。

针对上述问题，申请人在先申请“一种基于分级变形的空气箔片径向轴承”提出了一种解决方案，设置多个大小不同的波形支撑单元；具体而言，所述波箔组合段包括：第一构造段、第二构造段、第三构造段；第一构造段、第二构造段、第三构造段均呈弯曲状，且均朝向轴承外壳的内侧弯曲；第一构造段、第二构造段、第三构造段均包括2个脚部、顶部。

为了不降低径向轴承的初始刚度，有必要研究一种新的考虑分级负载的空气箔片径向轴承。

发明内容

本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种基于余弦波的考虑分级负载的空气箔片径向轴承设计方法、径向轴承。

本发明的技术方案是：

基于余弦波的考虑分级负载的空气箔片径向轴承设计方法,外箔片与内箔片的间隙记为 q；轴承的半径记为R；

余弦波支撑单元的顶点与分级负载弹性柱体最近的距离记为s₁，即满足：

s≥s₁，余弦波支撑单元和分级负载弹性柱体共同起作用；

ss₁，余弦波支撑单元起作用，分级负载弹性柱体不作用；

分级负载弹性柱体的半径r为：

所述余弦波支撑单元的形状余弦波；

以余弦波支撑单元的顶点-外壳的中心的方向为Y轴,余弦波支撑单元的两个脚部的连线方向设为X轴，则余弦波支撑单元的形状采用下式表达：

其中，a、b为参数。

a、b通过求解下述方程组可得到：

其中，边界条件为：

一种采用上述设计方法设计的空气箔片径向轴承，从外到内，依次包括：外壳1、外箔片2、弹性支撑箔片3、内箔片4、弹性圆筒、分级负载弹性柱体6；

其中，所述外箔片2紧贴在所述外壳1的内表面，且设置有沿着轴向方向延伸的缺口(解决温度应力)；

其中，所述弹性支撑箔片3设置在所述外箔片2与所述内箔片4之间；

其中，所述弹性圆筒位于所述内箔片4的内测；

其中，弹性支撑箔片3包括若干个余弦波支撑单元3-1、以及若干个贴合部3-2；余弦波支撑单元3-1、贴合部3-2交替分布，即相邻的余弦波支撑单元3-1之间通过贴合部3-2连接；

所述贴合部3-2与所述外箔片2的内表面贴合；