一种镂空箔片组合式流体动压轴承及制造方法

本发明涉及流体动压轴承，具体涉及一种镂空箔片组合式流体动压轴承及制造方法。更具体地，本发明涉及一种通过镂空箔片结构形成区域化弹性变形空间，并利用多个组合式箔片结构实现柔性支撑的流体动压轴承结构。

背景技术：

1、流体动压轴承是一种利用转子与轴承之间的相对运动，在间隙内形成流体压力膜，从而实现转子无接触支撑的轴承结构。由于其具有摩擦损耗低、运行速度高、无需润滑以及适用于高速旋转设备等特点，被广泛应用于高速电机、航空动力设备等领域。

2、其中，箔片式流体动压轴承通常由顶箔和弹性支撑结构组成。工作过程中，转子载荷经顶箔传递至弹性支撑结构，使弹性支撑结构产生变形并提供恢复力，实现对转子的柔性支撑。

3、现有箔片式流体动压轴承多采用波箔或拱箔结构作为弹性支撑元件，但仍存在以下问题，一方面，传统波箔结构主要依靠局部波峰区域承载，容易产生应力集中，长期高速运行时易出现疲劳损伤。另一方面，传统波箔结构的弹性变形空间受波形尺寸限制，当受到较大冲击载荷时，缓冲能力不足。

4、此外，现有弹性支撑结构通常为连续式结构，各区域之间相互影响，难以根据不同位置的载荷需求调整支撑刚度，同时顶箔与支撑结构之间缺少有效限位，影响高速运行稳定性。

5、因此，需要设计一种新的流体动压轴承结构，以扩大弹性变形范围，提高承载能力和抗冲击性能，并实现更加灵活的弹性支撑设计。

技术实现思路

1、针对现有技术中的流体动压轴承存在支撑区域集中、弹性变形空间不足、抗冲击性能较差以及支撑刚度难以根据载荷分布进行调整的问题，本发明提供一种镂空箔片组合式流体动压轴承及其制造方法。

2、本发明通过设置具有多个镂空区域的镂空箔片，使相邻镂空区域之间形成第一连接区域，利用镂空区域放置第一箔片和第二箔片，第一箔片传递载荷使第一连接区域作为主要弹性变形区域。

3、在轴承承载过程中，转子载荷经顶箔传递至第一箔片，并进一步作用于镂空箔片的第一连接区域。在外侧支撑结构的支撑和约束作用下，第一连接区域产生弯曲变形并提供弹性恢复力，实现对转子的柔性支撑。同时，第二箔片用于限制第一箔片的运动范围并保持组合结构稳定，从而扩大轴承有效变形区域，提高轴承承载能力和抗冲击性能。

4、为实现上述目的，本发明提供一种镂空箔片组合式流体动压轴承，包括：轴承套、镂空箔片、外侧支撑结构、多个第一箔片、多个第二箔片以及顶箔。

5、镂空箔片设置于外侧支撑结构面向转子的一侧。

6、镂空箔片由一片金属箔片加工形成，由多个第一镂空区域以及位于相邻多个第一镂空区域之间的第一连接区域组成。

7、多个第一镂空区域沿镂空箔片的轴向方向和周向方向间隔分布。第一镂空区域的形状可根据实际设计需求设置为圆形、矩形、长圆形、椭圆形、梯形、多边形。

8、第一连接区域用于保持镂空箔片的整体连续性，并作为载荷传递区域。

9、外侧支撑结构设置于镂空箔片背离转子的一侧，并与第一连接区域对应设置，用于限制镂空箔片的运动范围，并为镂空箔片提供外侧支撑。

10、多个第一箔片分别设置于对应的第一镂空区域位置，并位于镂空箔片面向转子的一侧。

11、多个第二箔片分别设置于对应的第一镂空区域位置，并位于镂空箔片背离转子的一侧。

12、第一箔片的尺寸大于对应第一镂空区域的开口尺寸并小于外侧支撑结构之间的尺寸，使第一箔片处于第一镂空区域两侧的第一连接区域上。

13、通过上述结构，第一箔片能够保持与镂空箔片的相对安装位置，并将顶箔受到的转子载荷传递至第一连接区域。

14、第二箔片用于限制第一箔片的运动范围，并提高第一箔片安装后的结构稳定性。

15、进一步地，第一箔片与第二箔片之间设置连接结构。

16、连接结构用于限制第一箔片与第二箔片的相对位置，使第一箔片与第二箔片形成组合式箔片结构。

17、进一步地，连接结构包括连接箔片。

18、连接箔片设置于第一箔片与第二箔片之间，并分别与第一箔片和第二箔片连接，以提高组合式箔片结构的整体稳定性。

19、进一步地，连接结构还可以包括焊接连接部、铆接连接部、粘接连接部或者其他能够实现连接效果的结构。

20、进一步地，本发明还提供一种整体式外侧支撑结构。

21、整体式外侧支撑结构采用整体式镂空支撑箔片替代支撑箔片。

22、整体式镂空支撑箔片设置于镂空箔片背离转子的一侧。

23、整体式镂空支撑箔片由一片连续箔片加工形成，由多个第二镂空区域以及位于相邻第二镂空区域之间的多个第二连接区域组成。

24、第二连接区域与镂空箔片的第一连接区域对应设置，用于对镂空箔片提供支撑。

25、第二镂空区域用于提供镂空箔片变形空间和第二箔片的运动，使其能够作为整体式外侧支撑结构使用。

26、本发明还提供一种上述组合式镂空弹性支撑流体动压轴承的制造方法。

27、通过对镂空箔片、第一箔片、第二箔片以及外侧支撑结构分别加工，并在平面状态下完成装配后卷曲形成环状结构，能够降低复杂曲面加工难度，提高轴承制造便利性。

28、本发明的有益效果在于：

29、1.本发明通过设置镂空箔片，在其上形成多个第一镂空区域以及位于相邻第一镂空区域之间的第一连接区域，形成分布式弹性支撑结构，使转子载荷能够通过第一箔片和第二箔片传递至镂空箔片的多个第一连接区域，使多个区域共同参与变形，降低局部应力集中，提高轴承受力均匀性和结构可靠性；

30、2.本发明通过第一箔片、第二箔片、镂空箔片以及外侧支撑结构组成组合式载荷传递结构，其中第一箔片用于承接顶箔传递的转子载荷，第二箔片用于限制第一箔片的运动范围并保持结构稳定，镂空箔片作为主要弹性变形部件，通过第一连接区域的弯曲变形提供支撑刚度；

31、3.本发明利用镂空箔片的区域化弹性变形吸收转子运行过程中的动态载荷，并通过外侧支撑结构对镂空箔片进行支撑和约束，使轴承具有良好的动态支撑能力，提高高速旋转设备运行稳定性。

1.一种镂空箔片组合式流体动压轴承，包括轴承套（6）、镂空箔片（3）、外侧支撑结构、多个第一箔片（1）、多个第二箔片（2）以及顶箔（7），其特征在于，所述镂空箔片（3）设置于所述轴承套（6）内侧，所述镂空箔片（3）由多个第一镂空区域（31）以及位于所述第一镂空区域（31）之间的多个第一连接区域（32）组成；

2.根据权利要求1所述的镂空箔片组合式流体动压轴承，其特征在于，所述第一箔片（1）设置于对应的所述第一镂空区域（31）位置；

3.根据权利要求1所述的镂空箔片组合式流体动压轴承，其特征在于，所述第二箔片（2）设置于所述镂空箔片（3）背离转子的一侧；

4.根据权利要求1所述的镂空箔片组合式流体动压轴承，其特征在于，所述连接结构包括连接箔片（9）；

5.根据权利要求4所述的镂空箔片组合式流体动压轴承，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的镂空箔片组合式流体动压轴承，其特征在于：

7.根据权利要求1所述的镂空箔片组合式流体动压轴承，其特征在于，所述外侧支撑结构包括整体式镂空支撑箔片（8）；

8.根据权利要求1所述的镂空箔片组合式流体动压轴承，其特征在于，多个所述第一镂空区域（31）沿所述镂空箔片（3）的轴向方向和周向方向均匀排列或非均匀排列。

9.根据权利要求1所述的镂空箔片组合式流体动压轴承，其特征在于，所述第一镂空区域（31）的形状包括圆形、矩形、长圆形、椭圆形、梯形或多边形中的至少一种。

10.一种用于制造权利要求1～9任一项所述镂空箔片组合式流体动压轴承的方法，其特征在于，包括：