徑向彈性空氣軸承的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種徑向彈性空氣軸承，包括軸承套、彈性支承單元、和頂層箔片，所述軸承套、彈性支承單元和頂層箔片依次由外向內(nèi)同軸設(shè)置；所述彈性支承單元包括上連接板、下連接板和彈性元件；所述上連接板位于所述軸承套一側(cè)，所述下連接板位于所述頂層箔片一側(cè)；所述上連接板和下連接板之間具有間距；所述彈性元件彈性連接于所述上連接板和下連接板之間以提供所述彈性支承單元的彈性支承力。使用彈簧作為彈性元件，能提供比較大的剛性支承，通過彌補(bǔ)阻尼不足的方法，還有一定的減振和抗沖擊能力。
【專利說明】徑向彈性空氣軸承
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種徑向彈性空氣軸承，屬于軸承【技術(shù)領(lǐng)域】。
【背景技術(shù)】
[0002]箔片空氣軸承是一種以周圍環(huán)境中的空氣作為其潤(rùn)滑劑并以柔性表面作為支承的一種自作用動(dòng)壓軸承。和傳統(tǒng)空氣軸承作比較，它采用了彈性支承元件并且它的軸承表面是柔性的，使得該種軸承具有耐振動(dòng)沖擊、高穩(wěn)定性、啟停性能優(yōu)良以及裝配對(duì)中要求低的特點(diǎn)，并且具有高轉(zhuǎn)速、高精度、高可靠性、無油潤(rùn)滑、低摩擦損耗和能在高溫環(huán)境下工作的優(yōu)點(diǎn)。
[0003]箔片空氣軸承主要由軸承套、彈性支承結(jié)構(gòu)和頂層箔片組成，彈性支承結(jié)構(gòu)位于軸承套和頂層箔片之間，要求具有一定的剛度和阻尼，為軸承提供一定的承載能力和抗沖擊減振能力。
[0004]箔片軸承經(jīng)過幾十年的發(fā)展，其承載和緩沖能力已經(jīng)有了很大的提高，但現(xiàn)有的技術(shù)方案中箔片軸承只是在前人的基礎(chǔ)上對(duì)波箔片參數(shù)做了簡(jiǎn)單改變，并未能從軸承結(jié)構(gòu)方面做本質(zhì)性的改進(jìn)。因此如何提高彈性支承結(jié)構(gòu)的性能以提高空氣軸承的性能成為一個(gè)十分重要的問題。
[0005]本發(fā)明正是為了至少部分地解決上述技術(shù)問題而提出的，具體而言，其提供了一種空氣軸承或一種空氣軸承彈性支承結(jié)構(gòu)，以在一定程度上提高現(xiàn)有箔片軸承的承載能力與緩和沖擊振動(dòng)的能力。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]基于上述【背景技術(shù)】，本發(fā)明的發(fā)明目的在于提供了一種空氣軸承結(jié)構(gòu)，能提高空氣軸承的緩沖抗沖擊振動(dòng)的能力和其總體承載能力。
[0007]為了達(dá)到上述的目的，本發(fā)明提供了一種徑向彈性空氣軸承，包括軸承套、彈性支承單元、和頂層箔片，所述軸承套、彈性支承單元和頂層箔片依次由外向內(nèi)同軸設(shè)置；所述彈性支承單元包括所述彈性支承單元包括多個(gè)彈性支承組件，所述多個(gè)彈性支承組件在所述軸承套和所述頂層箔片之間形成的空間中均勻分布；每一組彈性支承單元包括上連接板、下連接板和彈性元件；所述上連接板位于所述軸承套一側(cè)，所述下連接板位于所述頂層箔片一側(cè)；所述上連接板和下連接板之間具有間距，所述彈性元件彈性連接于所述上連接板和下連接板之間以提供所述彈性支承單元的彈性支承力。
[0008]進(jìn)一步地，所述彈性支承單元的上連接板固定設(shè)置于所述軸承套的內(nèi)表面上，所述下連接板呈自由狀態(tài)設(shè)置于所述頂層箔片一側(cè)。
[0009]進(jìn)一步地，每一組彈性支承子單元的所述上連接板和所述下連接板上均設(shè)置有多個(gè)貫穿其寬度方向的通孔；所述彈性元件包括彈性絲狀元件，所述彈性絲狀元件交替穿過所述上連接板和所述下連接板的通孔，從而連接所述上連接板和所述下連接板以形成彈性支承組件。[0010]進(jìn)一步地，在同一個(gè)所述彈性支承組件中，所述上連接板和所述下連接板的通孔位置一致；每個(gè)彈性支承組件中的彈性絲狀元件包括兩段，兩段塔形絲狀元件的繞制方向相反，兩段彈性絲狀元件形成的兩段彈性元件呈軸對(duì)稱分布。
[0011]進(jìn)一步地，所述彈性支承組件包括第一組彈性支承組件和第二組彈性支承組件；所述第一組彈性支承組件的兩段彈性絲狀元件彼此分離，第二組彈性支承組件的兩段彈性絲狀元件的相鄰端連接；所述第一彈性支承組件和第二彈性支承組件在所述軸承套和所述頂層箔片之間形成的空間中交替分布。
[0012]進(jìn)一步地，第一組彈性支承組件的通孔在所述第二組彈性支承組件上的投影位于第二組彈性支承組件的相鄰?fù)字g；第二組彈性支承組件的通孔在所述第一組彈性支承組件上的投影位于第一組彈性支承組件的相鄰?fù)字g；第一組彈性支承組件和第二組彈性支承組件的彈性絲狀元件交疊重合。
[0013]進(jìn)一步地，所述彈性絲狀元件為鋼絲繩。
[0014]進(jìn)一步地，在每一個(gè)所述彈性支承組件中，上連接板上的通孔在所述下連接板上的投影都在所述下連接板的相鄰兩通孔之間，下連接板的通孔在所述上連接板上的投影也在所述上連接的相鄰兩通孔之間；所述彈性元件在所述上連接板和所述下連接板之間繞制后形成螺旋彈簧。
[0015]進(jìn)一步地，相鄰的彈性支承組件中的螺旋彈簧交疊重合。
[0016]本發(fā)明中采用了連接板的連接形式，其功能類似梁式結(jié)構(gòu)，能將徑向載荷均勻分布在軸向，提高其承受能力和穩(wěn)定性。同時(shí)上下連接板之間又通過彈性元件相連，改善了空氣軸承抗沖擊振動(dòng)能力，從而解決本發(fā)明的技術(shù)問題。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0017]圖1為本發(fā)明第一實(shí)施例中的箔片氣體軸承的整體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018]圖2為本發(fā)明第一實(shí)施例中兩組彈性支承組件交疊重合裝配示意圖；
[0019]圖3為本發(fā)明第一實(shí)施例中第一組彈性支承組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020]圖4為本發(fā)明第一實(shí)施例中第一組彈性支承組件結(jié)構(gòu)示意圖；
[0021]圖5為本發(fā)明第一實(shí)施例中鋼絲繩彈性結(jié)構(gòu)總體裝配示意圖；
[0022]圖6為本發(fā)明第二實(shí)施例中彈性支承組件交疊重合裝配示意圖；
[0023]圖7為本發(fā)明第二實(shí)施例中彈簧結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1_軸承套；2_上連接板；3_彈性兀件；4_下連接板；5_軸承端固定蓋；6-頂層箔片；7-固定螺釘。
【具體實(shí)施方式】
[0025]下面結(jié)合本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】來對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的闡述，然而可以理解的是，下述【具體實(shí)施方式】?jī)H僅是本發(fā)明的優(yōu)選技術(shù)方案，而不應(yīng)該理解為對(duì)本發(fā)明的限制。
[0026]實(shí)施例一
[0027]如圖1所示，所述空氣軸承包括軸承套1、彈性支承單元、軸承端固定蓋5、頂層箔片6和固定螺釘7，所述彈性支承單元包括上連接板2、彈性元件3、下連接板4。所述軸承套I與所述彈性支承單元、頂層箔片6均為環(huán)形，由內(nèi)到外同心設(shè)置。軸承端固定蓋5通過所述固定螺釘7與軸承套I連接。設(shè)置上述軸承端固定蓋5能夠?qū)⒈Ｗo(hù)軸承內(nèi)部的彈性支承單元。所述彈性支承單元包括多個(gè)彈性支承組件，所述多個(gè)彈性支承組件在所述軸承套和所述頂層箔片之間形成的空間中均勻分布，參見圖5。
[0028]軸承套I上面開有一系列槽，用來固定彈性支承結(jié)構(gòu)的一端，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。而彈性支承結(jié)構(gòu)的另一端則為自由狀態(tài)，并直接與頂層箔片6接觸。所述頂層箔片6通過焊接固定在軸承I內(nèi)表面開槽的側(cè)面上。
[0029]上連接板2與軸承套I連接，嵌入到軸承套I上沿軸向的槽內(nèi)由此限定了所述上連接板在圓周方向的運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，軸承端固定蓋5限制了所述上連接板2在軸承軸向和徑向的運(yùn)動(dòng)。下連接接板4 一端是自由的。下連接板4與頂層箔片6直接接觸，承受來自頂層箔片6的徑向載荷。
[0030]本發(fā)明實(shí)施例一的彈性支承單元的結(jié)構(gòu)如圖2所示,所述彈性支承單元包括上連接板2、彈性元件3、下連接板4。在本實(shí)施例中，彈性元件3通過在連接板上加工小孔、槽或是以其他形式，將鋼絲繩固定裝嵌在連接板中。
[0031]然而彈性元件可以選用任何合適的彈性材料，例如鋼絲繩、金屬絲網(wǎng)或是金屬橡膠，當(dāng)采用金屬絲網(wǎng)或者金屬橡膠時(shí)則需通過焊接或是以其他形式將金屬絲網(wǎng)或是金屬橡膠固定在連接板上。
[0032]優(yōu)選地，本實(shí)施例中采用鋼絲繩彈性元件作為彈性元件。彈性元件3通過穿過在連接板上的孔的方式與上連接板2和下連接板4連接。所述上連接板2和下連接板4為剛性的薄片，每一個(gè)上連接板2均具有一個(gè)與之對(duì)應(yīng)的下連接板4，所述上連接板2和下連接板4上都開設(shè)有貫穿其寬度方向的孔。上連接板2、與之對(duì)應(yīng)的下連接板4和上、下連接板之間的鋼絲繩彈性元件構(gòu)成一組彈性支承子單元，多個(gè)所述彈性支承子單元沿著軸承內(nèi)部的圓周方向均勻排布，從而形成如圖1所示的彈性支承單元。
[0033]一種優(yōu)選的實(shí)施方式是，所述上連接板2與所述下連接板4的長(zhǎng)度相同，這樣能夠保證鋼絲繩彈性元件3能夠在上、下連接板之間合理布置。
[0034]進(jìn)一步地，所述連接板可設(shè)置為弧形，所述上連接板2的弧度與所述軸承套I的內(nèi)環(huán)表面弧度相配合，所述下連接板4的弧度與所述頂層箔片6的外環(huán)弧度相配合。通過這種設(shè)置方式能夠保證彈性支承單元與所述空氣軸承的其它部件有效配合，從而增加穩(wěn)定性。
[0035]所述上連接板2與所述下連接板4之間有距離，所述鋼絲繩彈性元件位于所述上連接板和所述下連接板之間，依靠所述鋼絲繩彈性元件彎曲而產(chǎn)生的彈力來使得所述彈性支承單元能夠提供彈性支承力。
[0036]鋼絲繩穿設(shè)于所述上連接板2和所述下連接板4上開設(shè)的孔中，從而實(shí)現(xiàn)將所述上連接板2和所述下連接板4相連接。更為優(yōu)選的，所述上連接板2和所述下連接板4中的通孔的個(gè)數(shù)均為多個(gè)，所述鋼絲繩彈性元件通過交替穿過所述上連接板2的通孔以及所述下連接板的通孔，從而實(shí)現(xiàn)將所述上連接板和下連接板連接。裝嵌在連接板上的鋼絲繩，可以采用標(biāo)準(zhǔn)螺旋的方式裝嵌，也可以采用其他非標(biāo)準(zhǔn)螺旋繞制方法裝嵌。采用上述連接方式來設(shè)置鋼絲繩由于不需要其他的固定裝置或工藝，僅僅是交替繞制即能夠顯現(xiàn)固定，因此加工簡(jiǎn)單，而且繞制可采用一根鋼絲繩彈性元件來完成保證彈性支承元件的彈力均勻。是本發(fā)明區(qū)別于公知常識(shí)的另一個(gè)突出的實(shí)質(zhì)性特點(diǎn)。
[0037]如圖3、4所示，在本實(shí)施例中，每一組彈性支承子單元內(nèi)的上連接板2和下連接板4上開設(shè)的所述孔的位置對(duì)準(zhǔn)，即，上連接板2的所述孔在所述下連接板4上的投影與所述下連接板上的通孔位置重合。所述鋼絲繩元件從上連接板上的通孔穿過，然后穿過對(duì)應(yīng)的下連接板4上的通孔，然后向上穿過前方的上連接板的通孔，依次類推逐孔地穿設(shè)。當(dāng)然，所述鋼絲繩以所述下連接板上的通孔作為起點(diǎn)來穿設(shè)也是可行的。所述鋼絲繩在上連接板2和下連接板4之間的形狀可以是圓弧形或者是向遠(yuǎn)離所述連接板方向突出的其他曲線形，這種形狀能夠提供適合的彈性力。
[0038]此外，為了防止所述彈性支承單元受力不均而向一端偏離的情況出現(xiàn)，如圖3、4所示，所述彈性鋼絲繩單元的纏繞方式以所述上連接板2或下連接板4的中垂線為對(duì)稱軸呈對(duì)稱狀。其中，圖3示出了第一組彈性支承子單元的纏繞方法，其中上連接板2和下連接板4的穿孔位置相同，其中垂線的左右兩側(cè)分別采用一段彈性鋼絲繩繞制而成，兩段彈性鋼絲繩之間相互獨(dú)立，并不連接。圖4示出了第二組彈性支承子單元的纏繞方法，其中上連接板和下連接板的穿孔位置也相同，其中垂線的左右兩側(cè)也分別采用一段彈性鋼絲繩繞制而成，但是兩段鋼絲繩在對(duì)稱軸上相連接。
[0039]使用上述對(duì)稱的繞制方法，可以使軸向的作用力得到一定的抵消。并且采用連接板，其功能類似梁式結(jié)構(gòu)，可使徑向的壓力沿軸向均勻分布，可以提高軸承的總體承載能力和運(yùn)行的穩(wěn)定性。
[0040]將圖3和圖4的彈性支承子單元組合后形成如圖2所示的組合單元，如圖2所示，該組合單元中的第一組彈性支承子單元的鋼絲繩彈性元件和第二組彈性支承子單元的鋼絲繩彈性元件部分交錯(cuò)地設(shè)置，實(shí)現(xiàn)相鄰鋼絲繩之間的交疊重合，相鄰鋼絲繩元件之間相互疊合后由于相鄰鋼絲繩之間摩擦的存在，從而提供了額外的阻尼。實(shí)現(xiàn)上述交錯(cuò)地設(shè)置的優(yōu)選方式是，第一組彈性支承子單元上的通孔在第二組彈性支承子單元上的投影位于所述第二彈性支承子單元的相鄰?fù)字g，如圖2所示，這樣在組裝第一彈性支承子單元和第二彈性支承子單元時(shí)自然就會(huì)形成交錯(cuò)疊合的狀態(tài)。講所述多個(gè)第一組彈性支承子單元和第二彈性支承子單元交替布置，即形成如圖5所示的結(jié)構(gòu)。
[0041]本實(shí)施例中，以鋼絲繩作為彈性支承元件，由一根不銹鋼鋼絲繩通過預(yù)定方法繞制穿繞在上下兩塊連接板之間，通過鋼絲繩的彎曲變形和股繩內(nèi)的摩擦來為軸承提供剛度和阻尼。這種技術(shù)方案具有優(yōu)良的抗沖擊和隔振性能。通過鋼絲繩之間的摩擦和變形產(chǎn)生非線性阻尼，能夠大幅度吸收振動(dòng)能量，提高系統(tǒng)穩(wěn)定性。由于鋼絲繩具有剛度特性漸軟、變形可大可小，可承受拉、壓、剪等多種類型的受力的特點(diǎn)；使得本技術(shù)方案中的彈性支承元件兼顧了支承、隔振、緩沖的功能；抑制了常見金屬?gòu)椥栽母哳l波動(dòng)效應(yīng)。
[0042]實(shí)施例二
[0043]本實(shí)施例中的其它結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，不同之處在于，本實(shí)施例中的每一組彈性支承子單元內(nèi)的上連接板通孔和下連接板通孔之間交替布置。即每一組彈性支承單元內(nèi)，上連接板上的通孔在下連接板上的投影都位于所述下連接板的相鄰兩通孔之間，每一個(gè)下連接板的通孔在所述上連接板上的投影也在所述上連接的相鄰兩通孔之間，采用這種通孔設(shè)置方式后再使用彈性元件交替穿過所述上連接板的通孔以及下連接板的通孔繞制成螺旋彈簧，如圖7所示。
[0044]這樣，所有的彈性支承子單元都采用同樣的繞制方向或是采用相反的繞制方向，都能夠?qū)崿F(xiàn)如圖6所示的相鄰彈簧之間的交疊重合，相鄰彈簧之間交疊重合后由于相鄰彈簧之間摩擦的存在，而提供了額外的阻尼。
[0045]當(dāng)然，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的是，本實(shí)施例也可以參照第一實(shí)施例，在一組彈性支承子單元中螺旋彈簧在所述上連接板和下連接板的中垂線兩側(cè)的繞制方向相反，并以所述中垂線為軸呈軸對(duì)稱的形式。這樣也能夠使得其在軸向的作用力能得到一定的抵消。
[0046]本實(shí)施例是以螺旋彈簧作為彈性支承件，螺旋彈簧是最簡(jiǎn)單的彈性元件，可以提供一定的剛度和阻尼。尤其是金屬?gòu)椈赡軕?yīng)用在各種環(huán)境和溫度下，力學(xué)性能比較穩(wěn)定，承載能力大，可靠性能好，壽命長(zhǎng)，可以應(yīng)用在精密場(chǎng)合。
[0047]但是單純采用彈簧的不足是，彈簧大部分是線性阻尼，阻尼較小。本實(shí)施例中非必要但更為優(yōu)選地，為了保留彈簧的剛度，彌補(bǔ)彈簧阻尼的不足，可以采用組合式的方法，t匕如，將彈簧和橡膠結(jié)合使用。
[0048]本實(shí)施例中，優(yōu)選地讓相鄰兩個(gè)彈性支承結(jié)構(gòu)的彈簧之間適當(dāng)產(chǎn)生交疊和重合，彈簧兩兩錯(cuò)開重合在一起，當(dāng)受力變形時(shí)，相鄰兩條彈簧的簧線發(fā)生彎曲而互相摩擦和擠壓，以此來提供額外的阻尼。
[0049]使用彈簧作為彈性元件，能提供比較大的剛性支承，通過彌補(bǔ)阻尼不足的方法，還有一定的減振和抗沖擊能力。必要時(shí)，也可以采用第一種方案中的方法，將螺旋彈簧繞制成兩端對(duì)稱的形式，使得其在軸向的作用力能得到一定的抵消。采用了連接板的連接形式，其功能類似梁式結(jié)構(gòu)，能將徑向載荷均勻分布在軸向，提高其承受能力和穩(wěn)定性。
[0050]然而，以上所舉實(shí)例僅為本發(fā)明優(yōu)選實(shí)例，凡依據(jù)本發(fā)明權(quán)利要求及發(fā)明說明書內(nèi)容所作簡(jiǎn)單的等效變化與修飾，皆應(yīng)屬本發(fā)明專利覆蓋范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種徑向彈性空氣軸承，其特征在于: 包括軸承套、彈性支承單元、和頂層箔片，所述軸承套、彈性支承單元和頂層箔片依次由外向內(nèi)同軸設(shè)置。
2.一種徑向彈性空氣軸承， 包括軸承套、彈性支承單元、和頂層箔片，所述軸承套、彈性支承單元和頂層箔片依次由外向內(nèi)同軸設(shè)置； 其特征在于: 所述彈性支承單元包括所述彈性支承單元包括多個(gè)彈性支承組件，所述多個(gè)彈性支承組件在所述軸承套和所述頂層箔片之間形成的空間中均勻分布； 每一組彈性支承單元包括上連接板、下連接板和彈性元件；所述上連接板位于所述軸承套一側(cè)，所述下連接板位于所述頂層箔片一側(cè)；所述上連接板和下連接板之間具有間距，所述彈性元件彈性連接于所述上連接板和下連接板之間以提供所述彈性支承單元的彈性支承力。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸承，其特征在于， 所述彈性支承單元的上連接板固定設(shè)置于所述軸承套的內(nèi)表面上，所述下連接板呈自由狀態(tài)設(shè)置于所述頂層箔片一側(cè)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸承，其特征在于， 每一組彈性支承子單元的所述上連接板和所述下連接板上均設(shè)置有多個(gè)貫穿其寬度方向的通孔； 所述彈性元件包括彈性絲狀元件，所述彈性絲狀元件交替穿過所述上連接板和所述下連接板的通孔，從而連接所述上連接板和所述下連接板以形成彈性支承組件。
5.根據(jù)權(quán)利要求3或4所述的軸承，其特征在于， 在同一個(gè)所述彈性支承組件中，所述上連接板和所述下連接板的通孔位置一致；每個(gè)彈性支承組件中的彈性絲狀元件包括兩段，兩段塔形絲狀元件的繞制方向相反，兩段彈性絲狀元件形成的兩段彈性元件呈軸對(duì)稱分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的軸承，其特征在于， 所述彈性支承組件包括第一組彈性支承組件和第二組彈性支承組件； 所述第一組彈性支承組件的兩段彈性絲狀元件彼此分離，第二組彈性支承組件的兩段彈性絲狀元件的相鄰端連接； 所述第一彈性支承組件和第二彈性支承組件在所述軸承套和所述頂層箔片之間形成的空間中交替分布。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的軸承，其特征在于，第一組彈性支承組件的通孔在所述第二組彈性支承組件上的投影位于第二組彈性支承組件的相鄰?fù)字g；第二組彈性支承組件的通孔在所述第一組彈性支承組件上的投影位于第一組彈性支承組件的相鄰?fù)字g； 第一組彈性支承組件和第二組彈性支承組件的彈性絲狀元件交疊重合。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的軸承，其特征在于，所述彈性絲狀元件為鋼絲繩。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸承，其特征在于， 在每一個(gè)所述彈性支承組件中，上連接板上的通孔在所述下連接板上的投影都在所述下連接板的相鄰兩通孔之間，下連接板的通孔在所述上連接板上的投影也在所述上連接的相鄰兩通孔之間； 所述彈性元件在所述上連接板和所述下連接板之間繞制后形成螺旋彈簧。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的軸承， 其特征在于，相鄰的彈性支承組件中的螺旋彈簧交疊重合。
【文檔編號(hào)】F16C32/06GK103671545SQ201310704119
【公開日】2014年3月26日 申請(qǐng)日期:2013年12月19日 優(yōu)先權(quán)日:2013年12月19日
【發(fā)明者】馮凱, 吳聲斌, 張俊, 王法義 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)