1.本實用新型屬于徑向氣體軸承領(lǐng)域，具體為一種具有柔性波箔結(jié)構(gòu)的螺旋槽徑向氣體軸承。

背景技術(shù)：

2.傳統(tǒng)的離心式空壓機大都以油潤滑軸承作為電機轉(zhuǎn)子的支撐件，但是在很多的應(yīng)用場景下，離心式空壓機對于軸承轉(zhuǎn)速，使用壽命和使用環(huán)境的要求極大限制了油潤滑軸承的應(yīng)用。例如針對車用氫燃料電池的離心式空壓機要滿足無油、高效、動態(tài)響應(yīng)快、工作范圍廣的要求，在電機轉(zhuǎn)子支撐軸承的設(shè)計過程中就必須采用無油軸承。目前無油軸承中水軸承和氣體軸承應(yīng)用較多，氣體軸承與水軸承相比，無需相應(yīng)的輔助系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)簡單，轉(zhuǎn)速高，并且氣體比水對軸承的腐蝕更小，更加適用于車載離心式空壓機。

3.氣體軸承按照氣體潤滑壓力的產(chǎn)生原理可以分為靜壓氣體軸承，動壓氣體軸承和壓膜型氣體軸承三種，相比于動壓氣體軸承，靜壓氣體軸承需要其它供氣輔助系統(tǒng)，壓膜型氣體軸承需要軸承相互接觸的兩個面沿垂直方向振動。

4.其中動壓氣體軸承按軸承面形狀可以分為平面、帶槽、多面和撓性面。螺旋槽徑向氣體軸承作為動壓氣體軸承的一種，由于軸承轉(zhuǎn)子表面螺旋狀溝槽的存在，約束了氣體的流動，增加了軸承的阻尼作用，使氣體沿溝槽規(guī)律的流動，能夠在一定程度上抵抗外部載荷的沖擊和抑制了軸承渦動失穩(wěn)，提高了轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性。但是在螺旋槽氣體軸承離心式空壓機的工作過程中，由環(huán)境溫度等原因引起的軸承支撐件變形會擠壓軸承套筒，由于螺旋槽徑向氣體軸承的軸承套筒和軸承轉(zhuǎn)子之間的間隙僅有微米級，軸承支撐件的變形擠壓作用很容易影響到螺旋槽徑向氣體軸承正常工作時的氣膜間隙，使軸承轉(zhuǎn)子和軸承套發(fā)生碰磨，縮短氣體軸承的使用壽命，嚴(yán)重時會發(fā)生膠合，使軸承完全失效。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

5.本實用新型提供一種螺旋槽徑向氣體軸承，該氣體軸承可以有效防止因軸承支撐件形變對軸承氣膜間隙的影響，解決螺旋槽徑向動壓氣體軸承在實際應(yīng)用中的技術(shù)不足了，提高了產(chǎn)品使用壽命。

6.本實用新型的技術(shù)方案是，一種螺旋槽徑向氣體軸承，包括軸承轉(zhuǎn)子、軸承套筒、柔性波箔圈和軸承支撐件，所述軸承轉(zhuǎn)子外表面設(shè)置有螺旋狀溝槽，所述軸承套筒、軸承支撐件為圓筒結(jié)構(gòu)，軸承套筒內(nèi)圈表面設(shè)置有抗磨涂層，軸承轉(zhuǎn)子設(shè)置在軸承套筒內(nèi)，所述柔性波箔圈設(shè)置在軸承套筒、軸承支撐件之間，柔性波箔圈與軸承支撐件或軸承套筒同軸連接。

7.所述柔性波箔圈的材料為鎳鉻合金材料或鈹青銅。

8.所述軸承轉(zhuǎn)子的螺旋狀溝槽，由設(shè)置在軸承轉(zhuǎn)子軸端兩側(cè)的若干溝槽形成，軸端單側(cè)的溝槽沿軸承轉(zhuǎn)子表面周向均勻分布，所述軸端兩側(cè)的溝槽布置方式是關(guān)于軸承轉(zhuǎn)子軸向中心面對稱分布或非對稱分布。

9.可選的，軸端兩側(cè)的溝槽之間存在間隔。

10.所述軸承轉(zhuǎn)子上的溝槽的截面形狀是四邊形、圓弧形、漸開線形或u形。

11.可選地，所述軸承轉(zhuǎn)子上的溝槽的截面形狀沿螺旋方向變化。

12.所述柔性波箔圈是由波紋帶條圍成的圈體，波紋帶條一側(cè)凸起波峰為弧面，另一側(cè)凸起波峰為平面。

13.所述柔性波箔圈與軸承支撐件或軸承套筒同軸連接方式為插銷連接或者柔性波箔圈前緣點處固定連接。

14.所述柔性波箔圈上的弧面朝向于其同軸連接的組件。

15.本實用新型的氣體軸承的優(yōu)點是，其設(shè)置軸承套筒、柔性波箔圈、軸承支撐件的組合形成更加穩(wěn)定支撐結(jié)構(gòu)，最大限度的降低了使用時環(huán)境因素對軸承造成的影響，保證了軸承正常工作時的氣膜間隙，從而提高了氣體軸承的使用壽命和可靠性。并且對螺旋狀溝槽結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，進一步保證了設(shè)備穩(wěn)定性。

附圖說明

16.圖1為本實用新型實施例1的結(jié)構(gòu)示意圖；

17.圖2為本實用新型實施例1的側(cè)視圖；

18.圖3為本實用新型實施例1的軸承轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖；

19.圖4為本實用新型實施例1的軸承支撐件結(jié)構(gòu)示意圖；

20.圖5為本實用新型實施例1的柔性波箔圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

21.圖6為本實用新型實施例2的結(jié)構(gòu)示意圖；

22.圖7為本實用新型實施例2的側(cè)視圖；

23.圖8為本實用新型實施例2的柔性波箔圈的結(jié)構(gòu)示意圖；

24.圖9為本實用新型實施例2的軸承轉(zhuǎn)子的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

25.實施例1

26.如圖1～5所示，一種具有柔性波箔結(jié)構(gòu)的螺旋槽徑向氣體軸承，包括軸承轉(zhuǎn)子1、軸承套筒2、柔性波箔圈3和軸承支撐件4，軸承轉(zhuǎn)子1外表面設(shè)置有螺旋狀溝槽，螺旋狀溝槽，由設(shè)置在軸承轉(zhuǎn)子軸端兩側(cè)的若干溝槽形成，溝槽的截面形狀是四邊形，軸端單側(cè)的溝槽沿軸承轉(zhuǎn)子表面周向均勻分布，軸端兩側(cè)的溝槽間隔軸承轉(zhuǎn)子軸向中心面一定距離對稱分布，上述設(shè)置氣體軸承的剛度較大，可以滿足大剛度條件下的應(yīng)用場景；軸承套筒2為剛性圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)圈表面設(shè)置有抗磨涂層，套裝在軸承轉(zhuǎn)子外側(cè)，軸承套筒2優(yōu)選性能指標(biāo)為洛氏硬度hrc》60、線膨脹系數(shù)小于2*10^-5/℃、硬度較高、熱變形較小的金屬材料；柔性波箔圈3套裝在軸承套筒外部，是由鎳鉻合金材料波紋帶條圍成的圈體，波紋帶條一側(cè)凸起波峰為弧面，另一側(cè)凸起波峰為平面，柔性波箔圈具有很強的自適應(yīng)性，在氣體動壓的作用或者軸承支撐件的擠壓作用下會發(fā)生彈性變形以適應(yīng)構(gòu)件形變的影響，因其表面的柔性，也能有效地降低軸承套筒表面與軸承支撐件表面之間的摩擦損耗，從而提升氣體軸承對于運動偏差、制造裝配偏差和熱變形的容錯能力，本實施例中柔性波箔圈3的外側(cè)前緣處固定連接定位銷；軸承支撐件套裝在柔性波箔圈外部，為圓筒結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁上設(shè)置有定位槽，定位銷

與定位槽配合，形成插接配合，使軸承支撐件與柔性波箔圈同軸連接，便于更換柔性波箔圈，并且柔性波箔圈波峰為弧面的一側(cè)對應(yīng)軸承支撐件，平面的一側(cè)對應(yīng)軸承套筒，柔性波箔圈與軸承支撐件同軸連接且弧面朝向軸承支撐件形成一個整體，可以更有效吸收來自組件變形對軸承轉(zhuǎn)子和軸承工作間隙的影響。

[0027] 本實用新型結(jié)構(gòu)簡單，螺旋槽的溝槽設(shè)計合理，穩(wěn)定性高，同時巧妙的利用柔性波箔圈減少了因軸承支撐件受環(huán)境因素影響變形造成的對軸承工作間隙的影響，提高了空氣軸承的使用壽命。

[0028]

實施例2

[0029]

如圖7～9所示，一種具有柔性波箔結(jié)構(gòu)的螺旋槽徑向氣體軸承，包括表面開有螺旋狀溝槽的軸承轉(zhuǎn)子5、軸承套筒6、柔性波箔圈7和軸承支撐件8，軸承轉(zhuǎn)子5的外部套裝軸承套筒6，軸承轉(zhuǎn)子上的螺旋狀溝槽，由設(shè)置在軸承轉(zhuǎn)子軸端兩側(cè)的溝槽形成，軸端單側(cè)的溝槽沿軸承轉(zhuǎn)子表面周向均勻分布，單個溝槽的截面形狀為四邊形，且沿螺旋方向發(fā)生變化，軸端兩側(cè)的溝槽布置方式是關(guān)于軸承轉(zhuǎn)子軸向中心面對稱分布，柔性波箔圈7設(shè)置在軸承套筒6和軸承支撐件8之間并與軸承套筒6同軸連接，柔性波箔圈7安裝方式為弧面朝向軸承套筒6，連接方式為柔性波箔圈7前緣點焊接在軸承套筒6上，柔性波箔圈采用熱軋鈸青銅材質(zhì)，可以更好吸收軸承支撐件的形變和提高軸承性能。柔性波箔圈與軸承套筒同軸連接且弧面朝向軸承套筒可以更有效吸收來自軸承轉(zhuǎn)子在旋轉(zhuǎn)過程中的沖擊振動，進一步提高設(shè)備的穩(wěn)定性能，延長使用壽命。

技術(shù)特征：

1.一種螺旋槽徑向氣體軸承，其特征在于：包括軸承轉(zhuǎn)子、軸承套筒、柔性波箔圈和軸承支撐件，所述軸承轉(zhuǎn)子外表面設(shè)置有螺旋狀溝槽，所述軸承套筒、軸承支撐件為圓筒結(jié)構(gòu)，軸承套筒內(nèi)圈表面設(shè)置有抗磨涂層，軸承轉(zhuǎn)子設(shè)置在軸承套筒內(nèi)，所述柔性波箔圈設(shè)置在軸承套筒、軸承支撐件之間，柔性波箔圈與軸承支撐件或軸承套筒同軸連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槽徑向氣體軸承，其特征在于：所述柔性波箔圈的材料為鎳鉻合金材料或鈹青銅。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槽徑向氣體軸承，其特征在于：所述軸承轉(zhuǎn)子的螺旋狀溝槽，由設(shè)置在軸承轉(zhuǎn)子軸端兩側(cè)的若干溝槽形成，軸端單側(cè)的溝槽沿軸承轉(zhuǎn)子表面周向均勻分布，所述軸端兩側(cè)的溝槽布置方式是關(guān)于軸承轉(zhuǎn)子軸向中心面對稱分布或非對稱分布。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺旋槽徑向氣體軸承，其特征在于：軸端兩側(cè)的溝槽之間存在間隔。5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺旋槽徑向氣體軸承，其特征在于：所述軸承轉(zhuǎn)子上的溝槽的截面形狀是四邊形、圓弧形、漸開線形或u形。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的螺旋槽徑向氣體軸承，其特征在于：所述軸承轉(zhuǎn)子上的溝槽的截面形狀沿螺旋方向變化。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槽徑向氣體軸承，其特征在于：所述柔性波箔圈是由波紋帶條圍成的圈體，波紋帶條一側(cè)凸起波峰為弧面，另一側(cè)凸起波峰為平面。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槽徑向氣體軸承，其特征在于：所述柔性波箔圈與軸承支撐件或軸承套筒同軸連接方式為插銷連接或者柔性波箔圈前緣點處固定連接。9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的螺旋槽徑向氣體軸承，其特征在于：所述柔性波箔圈上的弧面朝向于其同軸連接的組件。

技術(shù)總結(jié)

本實用新型提供一種螺旋槽徑向氣體軸承，包括軸承轉(zhuǎn)子、軸承套筒、柔性波箔圈和軸承支撐件，軸承轉(zhuǎn)子外表面設(shè)置有螺旋狀溝槽，軸承套筒、軸承支撐件為圓筒結(jié)構(gòu)，軸承套筒內(nèi)圈表面設(shè)置有抗磨涂層，軸承轉(zhuǎn)子設(shè)置在軸承套筒內(nèi)，柔性波箔圈設(shè)置在軸承套筒、軸承支撐件之間，柔性波箔圈與軸承支撐件或軸承套筒同軸連接。該氣體軸承可以有效防止因軸承支撐件形變對軸承氣膜間隙的影響，解決螺旋槽徑向動壓氣體軸承在實際應(yīng)用中的技術(shù)不足了，提高了產(chǎn)品使用壽命。使用壽命。使用壽命。

技術(shù)研發(fā)人員：殷玉楓 唐杰 張鑫 王嘉譽 韓原臻

受保護的技術(shù)使用者：太原科技大學(xué)

技術(shù)研發(fā)日：2022.12.30

技術(shù)公布日：2023/5/6