專(zhuān)利名稱(chēng)：一種箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及高速透平機(jī)械的箔片動(dòng)壓軸承，特別是涉及一種箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置。
背景技術(shù)：
箔片軸承是以流體作潤(rùn)滑劑并采用箔片作為彈性支承元件的一種動(dòng)壓軸承。美國(guó)從20世紀(jì)60年代末開(kāi)始，成功地應(yīng)用到DC-10飛機(jī)環(huán)境控制系統(tǒng)的核心制冷部件空氣循環(huán)機(jī)(ACM)上，因?yàn)樗哂袩o(wú)油、高效率、免維護(hù)、抗沖擊振動(dòng)、抗污染能力強(qiáng)、可靠性高、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)，在以后的幾乎所有民航飛機(jī)上，均采用箔片軸承支撐的空氣循環(huán)機(jī)。箔片軸承分為葉型箔片軸承和波型箔片軸承兩大類(lèi)，一般由頂層箔片和箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐組成。頂層箔片由金屬箔片卷曲而成，箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐一般由金屬箔片經(jīng)過(guò)模具壓制而成。轉(zhuǎn)子靜止時(shí)頂層箔片與軸緊密貼合，轉(zhuǎn)子高速旋轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生動(dòng)壓氣膜推開(kāi)頂層箔片，使軸懸浮于氣膜上。箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐主要作用是優(yōu)化氣膜分布，增強(qiáng)軸承承載能力；同時(shí)，箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐能夠增強(qiáng)軸承的結(jié)構(gòu)阻尼，有效增強(qiáng)產(chǎn)品抗沖擊性能。箔片軸承承載能力的提高主要是對(duì)箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐的改進(jìn)。根據(jù)箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和承載能力，把箔片軸承劃分為三代。第一代箔片軸承是早期產(chǎn)品，無(wú)箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐或箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐剛度均一，箔片軸承承載能力非常低；第二代箔片軸承的特點(diǎn)是彈性支撐剛度在一個(gè)方向(軸向或者周向)變化，有效改善氣膜結(jié)構(gòu)，減小了該方向端部的空氣泄漏，箔片軸承承載能力有較大提高；第三代箔片軸承包括較多數(shù)量的經(jīng)精細(xì)裁剪的箔片，箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐剛度在兩個(gè)方向(軸向和周向)變化，使氣膜結(jié)構(gòu)在兩個(gè)方向都得到優(yōu)化，最大程度的減小了端部的空氣泄漏，進(jìn)一步增加了箔片軸承承載能力。雖然箔片軸承具有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)槔碚撗芯繃?yán)重滯后，造成制作工藝非常復(fù)雜，尤其是箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐的設(shè)計(jì)制作更加復(fù)雜，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、尺寸確定、材料選取、熱處理與表面處理等均需耗費(fèi)大量工作，不僅研制難度很大，而且開(kāi)發(fā)投入巨大，工藝水平要求高，目前只有少數(shù)幾個(gè)公司掌握了它的設(shè)計(jì)制作方法，其設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和制作工藝也處于嚴(yán)格的保密范圍，應(yīng)用也主要局限于航空航天等少數(shù)領(lǐng)域。近年來(lái)，一些國(guó)家開(kāi)始開(kāi)發(fā)具有各自特色的箔片軸承，國(guó)內(nèi)也出現(xiàn)很多具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的箔片軸承彈性支撐結(jié)構(gòu)。公開(kāi)號(hào)為CN1563732A、發(fā)明名稱(chēng)為“高速透平機(jī)械彈性支承平箔型止推氣體軸承”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)和公開(kāi)號(hào)為CN2363119Y、發(fā)明名稱(chēng)為“彈性支承箔片動(dòng)壓徑向軸承”的實(shí)用新型專(zhuān)利公開(kāi)了一種采用橡膠片代替金屬箔片的彈性支撐結(jié)構(gòu)，該軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作加工方便，但作為支撐的彈性橡膠片耐溫性差，軸承彈性支撐容易因過(guò)熱導(dǎo)致失效，同時(shí)因?yàn)閯偠葻o(wú)法調(diào)節(jié)，軸承承載能力較低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)工業(yè)化應(yīng)用。公開(kāi)號(hào)為專(zhuān)利CN101280801A、發(fā)明名稱(chēng)為“一種具有徑向支撐箔片的動(dòng)壓氣體軸承結(jié)構(gòu)”的發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)公開(kāi)了一種帶鼓泡的彈性支撐結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)克服了彈性橡膠片耐溫性差的缺點(diǎn)，但其鼓泡結(jié)構(gòu)需要采用專(zhuān)用模具沖壓而成，而且剛度均一，承載能力較低。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是為了克服上述背景技術(shù)的不足，提供一種箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置及其制作方法，使其具有制作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)合理、剛度可調(diào)、承載力較高的特點(diǎn)。本實(shí)用新型提供的一種箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置，包括由軸承彈性支撐本體和第一鍵組成的軸承彈性支撐，所述第一鍵設(shè)置于軸承彈性支撐本體的一端，第一鍵與軸承彈性支撐本體呈70° 100°，所述軸承彈性支撐本體上內(nèi)外表面設(shè)有多條凸起。在上述技術(shù)方案中，所述軸承彈性支撐本體上設(shè)有多條軸承通槽，所述軸承通槽與凸起交叉布置。在上述技術(shù)方案中，所述軸承彈性支撐本體內(nèi)外表面的凸起間隔布置。在上述技術(shù)方案中，所述軸承彈性支撐的展開(kāi)圖為長(zhǎng)方形或扇形環(huán)。在上述技術(shù)方案中，所述軸承通槽有多排，多排軸承通槽之間的間距由軸承通槽中心向外側(cè)逐漸減少。在上述技術(shù)方案中，所述多條凸起之間的間距相同。在上述技術(shù)方案中，所述多條凸起之間的間距由第一鍵向另一端逐漸減小。在上述技術(shù)方案中，所述軸承彈性支撐本體內(nèi)外兩側(cè)的凸起厚度不相同。本實(shí)用新型的箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置，具有以下有益效果由于軸承彈性支撐采用化學(xué)腐蝕或電化學(xué)腐蝕等非機(jī)械加工方法制作，所以無(wú)需模具，既制作方便，又減少了大量模具研制加工所需的周期和費(fèi)用，而且加工成的凸起不僅使軸承彈性支撐保持了較好的彈性，而且也使得用作箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置的金屬箔片材料也不受金屬材料力學(xué)性能的限制，拓寬了用材范圍，提高了加工效率。通過(guò)材料、腐蝕深度和通槽寬度的選擇，并通過(guò)沖裁或線切割的方法剪裁，使得加工成帶軸承通槽的軸承彈性支撐，該軸承彈性支撐不僅結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且實(shí)現(xiàn)了軸承彈性支撐在各方向上剛度的變化，并通過(guò)剛度的合理分布，使軸承氣膜優(yōu)化，大大提高了軸承承載力。

圖I為本實(shí)用新型實(shí)施例I波型軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例I中徑向軸承彈性支撐的展開(kāi)圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例2葉型軸承的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例2中徑向軸承彈性支撐的展開(kāi)主視圖；圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例2中徑向軸承彈性支撐的展開(kāi)俯視圖；圖6為本實(shí)用新型止推軸承彈性支撐的結(jié)構(gòu)示意圖；圖7為本實(shí)用新型箔片軸承沿軸向氣膜壓力分布示意圖。
具體實(shí)施方式
[0027]
以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)描述，但該實(shí)施例不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。實(shí)施例I圖I所示為波型軸承結(jié)構(gòu)示意圖，所述波型軸承包括依次從外向內(nèi)設(shè)置的軸承套
1、軸承彈性支撐2、頂層箔片3和軸4。軸4懸浮于氣膜上高速旋轉(zhuǎn)，頂層箔片3在軸4靜止時(shí)由于軸承彈性支撐2的作用，與軸4緊密貼合，當(dāng)軸4達(dá)到一定轉(zhuǎn)速后，產(chǎn)生的氣膜動(dòng)壓克服軸承彈性支撐2的彈力，推開(kāi)頂層箔片3，使軸4懸浮在氣膜上。為了增強(qiáng)波型軸承的阻尼，頂層箔片3可以采用多層，一般為I層到3層，纏繞方向可以是同向，也可以是反向，層數(shù)越多，阻尼性越強(qiáng)，但承載能力會(huì)降低，反向阻尼性?xún)?yōu)于同向，但制作安裝精度要求更高，需要權(quán)衡取舍。參見(jiàn)圖2和圖6，本實(shí)用新型波型軸承中的箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置包括軸承彈性支撐2。所述軸承彈性支撐2由軸承彈性支撐本體2. 4和第一鍵2. 3組成，軸承彈性支撐本體2. 4的一端設(shè)有第一鍵2. 3，第一鍵2. 3與軸承彈性支撐本體2. 4呈70° 100°，在本實(shí)施例中，第一鍵2. 3與軸承彈性支撐本體2. 4呈90°。軸承彈性支撐本體2. 4內(nèi)外表面設(shè)有多條凸起2. 1，所述多條凸起2. I之間的間距相同，所述軸承彈性支撐本體2. 4內(nèi)外表面的凸起2. I間隔布置。軸承彈性支撐本體2. 4設(shè)有多條軸承通槽2. 2，所述軸承通槽2. 2與凸起2. I交叉布置。所述軸承通槽2. 2有多排，多排軸承通槽2. 2之間的間距由軸承通槽2. 2中心向外側(cè)逐漸減少，這種安排方式可以使剛度沿軸向由中心向兩端逐漸減小，這樣就減少了箔片軸承沿軸向兩端空氣泄漏的可能性，同時(shí)通過(guò)材料的選取以及凸起
2.I高度即腐蝕深度的確定，共同決定了軸承彈性支撐2剛度的軸向分布，在本實(shí)施例中，軸承通槽2. 2條數(shù)為偶數(shù)，一般為2到6條，根據(jù)軸承彈性支撐2尺寸的大小決定軸承通槽
2.2裁剪的數(shù)量，在最佳實(shí)施例中，軸承通槽2. 2共有四條，將徑向軸承彈性支撐2沿軸向截面分成5個(gè)部分，所述軸承通槽2. 2之間的間距寬度由中心向外側(cè)共包括3個(gè)數(shù)量，即bl、b2、b3,通過(guò)bl、b2和b3的選取可以決定軸承彈性支撐本體2. 4剛度的軸向分布,其中bl> b2 > b3。圖7充分顯示了這種間距的安排方式使得壓力在軸承彈性支撐2上的分布情況及效果，曲線I是軸承彈性支撐2沒(méi)有經(jīng)過(guò)裁剪的壓力分布，曲線II是軸承彈性支撐2經(jīng)過(guò)裁剪后的壓力分布，曲線II表明，軸承彈性支撐2經(jīng)過(guò)裁剪后承載能力明顯增加。軸承彈性支撐2包括徑向軸承彈性支撐和止推軸承彈性支撐。圖2所示為徑向軸承彈性支撐的展開(kāi)圖，圖6所示為止推軸承彈性支撐的展開(kāi)圖，徑向軸承彈性支撐的展開(kāi)圖為長(zhǎng)方形，止推軸承彈性支撐的展開(kāi)圖為扇形環(huán)。所述箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置的制作方法如下A、通過(guò)沖裁或線切割的方法在軸承彈性支撐本體2. 4上剪裁出軸承通槽2. 2。B、給徑向軸承彈性支撐本體2. 4上需要留出凸起2. I的地方涂上可防腐蝕的涂層(圖中未示出)；C、將涂好涂層的軸承彈性支撐本體2. 4放入化學(xué)腐蝕液(圖中未示出)或電化學(xué)腐蝕液(圖中未示出)中；D、通過(guò)控制腐蝕的時(shí)間設(shè)定需要形成的凸起2. I的厚度，腐蝕完后取出軸承彈性支撐本體2. 4 ；E、將被腐蝕的部分從軸承彈性支撐本體2. 4上去除；[0037]F、將涂層去除。實(shí)施例2本實(shí)施例與與實(shí)施例I基本相同，不同之處在于圖3所示為葉型軸承結(jié)構(gòu)示意圖，所述葉型軸承中的徑向軸承彈性支撐由多片葉型徑向軸承彈性單元5兩側(cè)相接組成，根據(jù)葉型軸承的尺寸大小，一般選取4片到12片，這樣做的好處是相對(duì)于單片來(lái)說(shuō)更易于裝配，在本實(shí)施例中，徑向軸承彈性支撐由5片葉型徑向軸承彈性單元5組成。參見(jiàn)圖4至圖5，葉型徑向軸承彈性單元5上的凸起2. I之間的間距，由第一鍵2. 3向背離另一端逐漸減小，在本實(shí)施例中，葉型徑向軸承彈性單元5上的凸起2. I共有5條，凸起2. I之間的間距包括al、a2、a3和a4，其中al靠近第一鍵2. 3的一側(cè)，a4位于背離第一鍵2. 3的一側(cè)，a2和a3依次位于兩者之間,al > a2 > a3 > a4。在同樣厚度情況下，間距越大，剛度越小，這種凸起2. I之間間距的周向變化的布置使得葉型徑向軸承彈性單元5的周向剛度分布更為合理，明顯提高了葉型徑向軸承彈性單元5的承載能力。在本實(shí)施例中，葉型徑向軸承彈性單元5設(shè)有兩條軸承通槽2. 2，軸承通槽2. 2將葉型徑向軸承彈性單元5沿軸向截面分成3個(gè)部分，所述徑向軸承通槽2. 2之間的間距寬度由中心向外側(cè)共包括2個(gè)數(shù)量，即bl、b2，通過(guò)bl和b2的選取可以決定葉型徑向軸承彈性單元5剛度的軸向分布，其中bl >b2。圖7充分顯示了這種間距的安排方式使得壓力在軸承彈性支撐2上的分布情況及效果，曲線I是軸承彈性支撐2沒(méi)有經(jīng)過(guò)裁剪的壓力分布，曲線II是軸承彈性支撐2經(jīng)過(guò)裁剪后的壓力分布，曲線II表明，軸承彈性支撐2經(jīng)過(guò)裁剪后承載能力明顯增力口。葉型徑向軸承彈性單元5的內(nèi)凸起2. I. I和外凸起2. I. 2高度分別為hi和h2，即腐蝕的內(nèi)外深度，hi和h2可以相同也可以不同，hi =h2時(shí)，只需經(jīng)過(guò)一次腐蝕內(nèi)外表面即可達(dá)到要求，當(dāng)hi古h2時(shí)，腐蝕需分兩次進(jìn)行，即先將一面完全涂上可防腐蝕的涂層，將另一面先腐蝕，控制好時(shí)間，待另一面腐蝕深度達(dá)到要求后，將完全涂上涂層的一面需要腐蝕的部分的涂層去除，放入化學(xué)腐蝕液或電化學(xué)腐蝕液中腐蝕，按照所需的腐蝕深度控制好時(shí)間即可。顯然，本領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行各種改動(dòng)和變型而不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍。這樣，倘若本實(shí)用新型的這些修改和變型屬于本實(shí)用新型權(quán)利要求及其等同技術(shù)的范圍之內(nèi)，則本實(shí)用新型也意圖包含這些改動(dòng)和變型在內(nèi)。本說(shuō)明書(shū)中未作詳細(xì)描述的內(nèi)容屬于本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員公知的現(xiàn)有技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置，其特征在于它包括由軸承彈性支撐本體(2.4)和第一鍵(2. 3)組成的軸承彈性支撐(2)，所述第一鍵(2. 3)設(shè)置于軸承彈性支撐本體(2.4)的一端，第一鍵(2.3)與軸承彈性支撐本體(2.4)呈70° 100°，所述軸承彈性支撐本體(2. 4)上內(nèi)外表面設(shè)有多條凸起(2. I)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置，其特征在于所述軸承彈性支撐本體(2. 4)上設(shè)有多條軸承通槽(2. 2)，所述軸承通槽(2. 2)與凸起(2. I)交叉布置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置，其特征在于所述軸承彈性支撐本體(2.4)內(nèi)外表面的凸起(2. I)間隔布置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置，其特征在于所述軸承彈性支撐(2)的展開(kāi)圖為長(zhǎng)方形或扇形環(huán)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置，其特征在于所述軸承通槽(2.2)有多排，多排軸承通槽(2.2)之間的間距由軸承通槽(2.2)中心向外側(cè)逐漸減少。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置，其特征在于所述多條凸起(2. I)之間的間距相同。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置，其特征在于所述多條凸起(2. I)之間的間距由第一鍵(2.3)向另一端逐漸減小。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置，其特征在于所述軸承彈性支撐本體(2.4)內(nèi)外兩側(cè)的凸起(2. I)厚度不相同。
專(zhuān)利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種箔片動(dòng)壓軸承彈性支撐裝置，包括由軸承彈性支撐本體和第一鍵組成的軸承彈性支撐，所述第一鍵設(shè)置于軸承彈性支撐本體的一端，第一鍵與軸承彈性支撐本體呈70°～100°，所述軸承彈性支撐本體上內(nèi)外表面設(shè)有多條凸起。本實(shí)用新型具有制作方便、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)合理、剛度可調(diào)、承載力較高的特點(diǎn)，可以廣泛應(yīng)用于高速透平機(jī)械的箔片動(dòng)壓軸承上。
文檔編號(hào)F16C27/00GK202360588SQ20112043176
公開(kāi)日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年11月4日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月4日
發(fā)明者何婷, 李玉峰, 郭志斌, 頓光明 申請(qǐng)人:武漢航達(dá)航空科技發(fā)展有限公司