[实用新型]具有加强波箔结构强度的径向箔片动压空气轴承

说明书

本实用新型公开了具有加强波箔结构强度的径向箔片动压空气轴承，包括由外至内依次嵌套的轴承座、波箔和顶箔，波箔上具有环向的缺口，将缺口位置处波箔刚度变大，波箔缺口位置处波箔刚度变大，在受到相同的冲击载荷时，该位置处的波箔变形将变得困难，甚至不变形，从而保证轴承不会因为波箔变形而失效。

技术领域

本实用新型涉及空气轴承技术领域，尤其涉及具一种有加强波箔结构强度的径向箔片动压空气轴承。

背景技术

目前径向箔片动压空气轴承，主要由顶箔、波箔构成。其中顶箔、波箔并不是封闭的，即其轮廓包络尺寸并不是一个封闭，环向上具有开口，使其一端为自由端，另一端为固定端。

从原理上来说，这种非封闭结构是必须存在的。对正常非封闭轴承结构来说，轴承在受到载荷时，波箔将发生变形，或者波箔将圆周方向发生移动，因为波箔的自由端是没有约束的，可以自由移动，这种波箔变形及波箔自由移动会提高轴承的自适应性，确保轴承可以实现支撑的功能及稳定轴系运行。假若波箔沿圆周方向是封闭的，则在运行时，轴承受到载荷，因为波箔封闭，波箔变形将变得极为困难，库伦摩擦带来的阻尼将基本消失，从而无法为轴系的运行提供足够的阻尼来消除各种有可能导致轴系失稳的能量，尤其是在高转速下，轴系将更容易失稳，这将让轴承失去承载及稳定轴系的意义。

波箔上方存在一定的缺口，尽管该缺口对轴承的结构来说，是必须的，但在某种运行条件下，缺口结构会带来一些问题或者隐患。尤其是现在随着空浮行业的迅猛发展，无论是车用氢燃料电池用空压机，还是军用ACM等机型，对整机的运行提出了越来越高的振动冲击要求。这是径向动压空气轴承面临的一个严峻挑战，也是一个比较令人担忧的隐患。

对于一台空浮设备来讲，例如水泥厂用空浮鼓风机，由于整机安装在指定位置后，整机将不会受到外界带来的振动冲击等恶劣工况，一般来说，这时空浮鼓风机会平稳运行。但是对于车用氢燃料电池空压机或者军用ACM等机型，安装到车上或者飞机上后，车在路上会颠簸，飞机在空中会加减速以及转向、翻转等，这些外在的振动冲击能量最终都会通过轴系传递到轴承上。

在做空浮产品的振动冲击试验时，由于波箔上方缺口的存在，假定转子在运行时，转子会与轴承接触，假定波箔的连续段区域会有4个波拱参与抵抗冲击，则在缺口区域，可能只有1～2个波拱参与抵抗冲击，在相同的冲击力下，缺口区域处的每个波拱将分担更大的冲击力，变形更大，从而导致缺口区域附件波箔刚度相对来说就降低了，导致转子在振动实验时，极易将该处波箔砸变形甚至砸平。

波箔砸变形或者砸平以后，会导致后续的轴系运行情况恶化，波箔砸平以后，相当于轴系沿径向可以运动的距离变大，增大的距离甚至能达到原有轴系运动径向距离的2～3倍。当后续重复进行振动或冲击实验时，在相同的冲击载荷下，运动距离的增大，意味着轴系加速的时间延长，简单来说，s＝1/2at12，v＝at1，其中s为运动距离，v为轴系速度，a为加速度，在一定冲击振动工况下，可简化认为其是一个定值，t1为加速时间，运动距离s增大，导致t1增大，因而v最终较大。又根据动量定理Ft2＝mv来说，F为撞击轴承的力，t2为撞击时间，其值很小，一般为瞬间，可认为在各种撞击工况下t2均是一样的，m为轴系质量，为一定值。v为轴系速度，若v越大，则F越大，从而导致轴系撞击到轴承上时，轴承会受到更大的冲击力，假定此缺口处的波箔，无法承受初始的的冲击而发生变形，则这会导致轴承的缺口处的波箔(即波拱高度)逐渐都被砸平，也即这是一个逐渐恶化的过程。这将让轴承彻底丧失稳定支撑轴系的功能，也即轴承失效，进而导致整机失效。

解决这个问题有一个看似可行的方案，即减小径向轴承与转子之间的间隙，s的减小似乎是有好处的，但是s的减小也意味着轴承在运行时，产生的热量将无法及时散掉，最终也会导致轴承烧损。因此，仅靠减小径向间隙，是不现实的。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种通过加强波箔结构强度以为轴线提供稳定支撑的径向箔片动压空气轴承。

为解决上述技术问题，本实用新型所采取的技术方案是：