气浮轴承、转子总成、压缩机和暖通设备的制作方法

1.本实用新型涉及轴承技术领域，特别涉及一种气浮轴承、包括该气浮轴承的转子总成、包括该气浮轴承的压缩机和包括该气浮轴承的暖通设备。


背景技术：

2.制冷系统的核心部件是压缩机，在以往的压缩机中滑动轴承的润滑介质是润滑油，但是润滑油的黏度较大，在高转速下会产生较大的摩擦功耗，并且由于润滑油的存在，长期使用会影响换热器的换热效果，制冷系统性能下降。因此相关技术中采用磁悬浮轴承进行替代，磁悬浮轴承具有摩擦损耗低、稳定性好的优点，但是其成本较高，应用到中小型压缩机中优势不明显。


技术实现要素：

3.本技术旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本技术提出一种气浮轴承。本技术中的气浮轴承通过对波箔的结构进行改进，采用不等厚度结构，既保证了波箔的弹性性能。还保证了波箔的抗冲击性能，使得转子的运行更加平稳。
4.一种气浮轴承，包括依次层叠的安装座、波箔和顶箔，同一个所述波箔具有第一波段和第二波段，所述第一波段和所述第二波段具有不同的厚度。
5.根据本发明实施例的气浮轴承，通过对波箔的结构进行改进，采用不等厚度结构，既保证了波箔的弹性性能。还保证了波箔的抗冲击性能，使得转子的运行更加平稳。
6.在本技术的一些实施例中，所述第一波段和所述第二波段沿所述气浮轴承的周向排布。
7.在本技术的一些实施例中，所述第一波段和所述第二波段中的至少一者包括多个，且所述第一波段和所述第二波段在所述气浮轴承的周向上交替排布。
8.在本技术的一些实施例中，所述波箔的厚度沿所述气浮轴承的周向均匀变化。
9.在本技术的一些实施例中，所述波箔具有波纹段和连接段，所述第一波段包括至少一个所述波纹段和/或连接段，所述第二波段包括至少一个所述波纹段和/或连接段。
10.在本技术的一些实施例中，所述波箔的至少一个波纹段的厚度大于相邻的连接段；和/ 或所述波箔的至少一个波纹段的厚度小于相邻的连接段。
11.在本技术的一些实施例中，沿所述安装座的轴向设置多个波箔，所述第一波段和所述第二波段在轴向上交替或交错排布。
12.在本技术的一些实施例中，所述顶箔和所述安装座之间层叠布置有多个所述波箔，多个所述波箔中的至少一者设有所述第一波段和第二波段。
13.在本技术的一些实施例中，所述多个波箔包括第一波箔和第二波箔，所述第一波箔具有与所述第二波箔上的对应位置厚度不同的区域。
14.在本技术的一些实施例中，所述第一波箔和所述第二波箔均具有波纹段，所述第一波箔的波纹段与所述第二波箔的波纹段层叠，且所述第一波箔的至少一个波纹段厚度与
所述第二波箔的对应波纹段的厚度不同。
15.在本技术的一些实施例中，所述第一波箔和所述第二波箔均具有连接段，所述第一波箔的连接段与所述第二波箔的连接段层叠，且所述第一波箔的至少一个连接段厚度与所述第二波箔的对应连接段的厚度不同。
16.在本技术的一些实施例中，所述第一波箔和所述第二波箔均具有波纹段和连接段，所述第一波箔的波纹段与所述第二波箔的连接段层叠，且所述第一波箔的至少一个波纹段厚度与所述第二波箔的对应连接段的厚度不同。
17.在本技术的一些实施例中，所述气浮轴承为径向气浮轴承或轴向气浮轴承。
18.本技术还提供了一种转子总成，所述转子总成还包括：径向气浮轴承，所述径向气浮轴承套设于所述转子的外周，所述径向气浮轴承为根据前述的气浮轴承，所述径向气浮轴承的所述安装座、所述波箔和所述顶箔沿所述转子的径向由外到内依次层叠；和/或轴向气浮轴承，所述轴向气浮轴承与所述转子配合，所述轴向气浮轴承为根据前述的气浮轴承，所述轴向气浮轴承的所述安装座、所述波箔和所述顶箔沿所述转子的轴向依次层叠。
19.本技术还公开了一种压缩机，所述压缩机包括上述任一项实施例所述的气浮轴承；或包括上述任一实施例的转子总成。
20.本技术还提供了一种暖通设备，包括根据前述的气浮轴承；或包括根据前述的转子总成；或包括前述的压缩机。
21.本技术中的气浮轴承通过对波箔的结构进行改进，同一个波箔中采用不等厚度结构，既保证了波箔的弹性性能，还保证了波箔的抗冲击性能，使得转子的运行更加平稳。
附图说明
22.图1是本技术一实施例中气浮轴承剖面结构示意图；
23.图2是本技术一实施例中波箔的第一波段和第二波段示意图；
24.图3是本技术一实施例中波箔的第一波段和第二波段示意图；
25.图4是本技术一实施例中波箔的第一波段和第二波段示意图；
26.图5是图1中标记为a的虚线所示结构放大图；
27.图6为图1中标记为b的虚线所示放大图；
28.图7为本技术一实施例中气浮轴承剖面结构局部示意图。
29.图8是本技术一实施例中转子总成的示意图。
30.附图标记：
31.转子总成10，转子11，轴向气浮轴承12a，径向气浮轴承12b；
32.安装座100，安装槽110，销钉孔111；
33.波箔200，第一波段201，第二波段202，波纹段203，连接段204；
34.第一波箔210，第一波箔的波纹段211，第一波箔的连接段212；
35.第二波箔220，第二波箔的波纹段221，第二波箔的连接段222；
36.顶箔300。
具体实施方式
37.下面详细描述本技术的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终
的材料可以为铍青铜、镍基合金、高强度不锈钢等箔片，波箔是一种可弹性形变的结构，为顶箔300提供支撑，一般来说，波箔呈波纹状/波浪状，其受到载荷时会出现弹性形变，载荷消失时波箔会恢复原来的状态，波箔为气浮轴承的形变提供了基础。波箔沿着安装座 100的内表面延伸设置，波箔的一端，即图示的右端插入到位于右侧的安装槽110中，随后用销钉锁紧，波箔的左端呈自由状态。
46.顶箔300是一种具有光滑表面的箔片，其沿着安装座100的内表面延伸，为流体动压的形成提供了光滑的柔性表面，顶箔300的一端，即图示的左端插入到位于左侧的安装槽 110中，随后用销钉锁紧，顶箔300的右端呈自由状态。波箔位于安装座100和顶箔300 之间，波箔的自由端(图示左端)和顶箔300的固定端(图示左端)位于同一侧，波箔的固定端(图示右端)和顶箔300的自由端(图示右端)位于同一侧。
47.当气浮轴承应用到产品时，其需要与转子(如转轴)配合使用，转子安装到安装座100 内，有安装座100外至安装座100内的方向依次为安装座100、波箔、顶箔300和转子，转子可转动设置在安装座100内，如此构成了本技术中气浮轴承的基本结构。波箔和顶箔 300的结构形式多样，对于波箔来说，波箔不同的结构会提供不同的性能，对于顶箔300 同样如此，不同结构的顶箔300会提供不同的性能，再次不做限定。波箔和顶箔300共同组成了柔性的系统，当转子转动时并且转速足够大时，由于力的作用，转子会相对于安装座100发生一定的偏心，从而转子与顶箔300之间产生了一个狭小的间隙，间隙构成了楔形空间，随着转子的转动，气浮轴承的周围气体被吸入转子与顶箔300之间所形成的间隙中，从而形成一定压力的动压气膜，动压气膜使得柔性的波箔和顶箔300变形，从而改变了转子和顶箔300之间的间隙，继而改变动压气膜，直至动压气膜的压力足够大以至于将转子托起并稳定运行，此时转子相当于悬浮状态，由此可见，气浮轴承相当于利用气体作为润滑介质的滑动轴承，摩擦力能大大降低。
48.如图1所示，在本技术的一些实施例中，安装座100、波箔200和顶箔300依次层叠，在同一个的波箔200中划分出第二波段202与第一波段201。波段，即为沿着安装座100 的周向，具有一定长度的部分，如图2示出的方位，位于下方呈圆周一半的为第一波段201，位于上方的呈圆周一半的为第二波段202，第一波段201的的厚度大于第二波段202。这样的结构尤其有利于当气浮轴承的轴向水平放置时使用。具体地，第一波段201的厚度更大，因此其结构强度更高，当转子启动时以及处于低转速时，第一波段201能承载更多的转子的波动载荷，而这个更有利于动压气膜的形成，动压气膜的有利形成，从而可以防止转子和顶箔300之间发生的磨损。
49.第二波段202与第一波段201除了呈图1所示的外，在本技术的一些实施例中，还可以如图3所示的方位，第一波段201占据整个圆周的2/3，第二波段202占据整个圆周的 1/3，这个方案如前面第一波段201与第二波段202分别占据1/2圆周类似，而且更进一步的是，由于厚度更大的第一波段201占据的长度更大，能进一步增强整个波箔的抗冲击性能，而且由于有厚度更小的第二波段202的存在，在波箔受力形变时，能保证在周向上的形变量，从而保证一定的阻尼的存在，降低转子震动所带来的能量。
50.第二波段202与第一波段201还可以呈这样，在本技术的一些实施例中，如图4所示，第二波段202与第一波段201能够沿着气浮轴承的周向交替排布，也即是第二波段202与第一波段201中的其中一个包括多个，或者两个包括多个，从而形成交替排布。例如，第一波
与第二波箔220的右端连接到安装槽110中，左端呈自由状态，从而形成双层的波箔结构。在同样厚度下，相对于单层的波箔，两层叠合设置的波箔结构增大了刚度，能有效提高对转子的支撑性能，并且在外界冲击产生振动或转子不对中的情况下，两层波箔能克服相关的不利影响，此外，在保证支撑刚度的前提下，由于两层波箔之间能相对变形/位移，因此能有效提高柔性性能，能确保顶箔300和转子之间的间隙能自适应的调节，使得转子的运行更加平稳。
58.进一步的，如图1所示，如图6所示，第一波箔210的波纹段211和第二波箔220的波纹段221呈层叠设置，第一波箔210存在至少一个的波纹段211的厚度和第二波箔220 层叠应的波纹段221的厚度不同。例如，第一波箔210由波纹段211和连接段212交替排布而成，第二波箔220也为波纹段221和连接段222交替排布而成，第一波箔210的波纹段211和第二波箔220的波纹段221层叠设置，第一波箔210的连接段212和第二波箔220 的连接段222层叠设置。以第二波箔220的波纹段221与顶箔300进行接触进行说明，即由安装座100外至安装座100内的方向依次为安装座100、第一波箔210、第二波箔220和顶箔300，第一波箔210的波纹段211的厚度大于第二波箔220的波纹段221的厚度。在转子转动时，转子对顶箔300产生力，从而顶箔300对第二波箔220产生力，第二波箔220 的波纹段221发生形变，在轻载时，仅第二波箔220即可完成支撑工作，此时由于第二波箔220的厚度较小，因此其容易变形，使得整个第二波箔220和顶箔300提供的结构阻尼高，从而能很好的消散转子震动所带来的能量，确保了转子的运行稳定性；在重载或遭受冲击时，第二波箔220的波纹段221与第一波箔210的接触，此时第一波箔210和第二波箔220共同提供支撑力，此时能实现大的支承刚度，从而提高转子的临界速度，保证转子的高速运行稳定性和抗冲击能力。在另一些实施例中，第一波箔210的波纹段211的厚度可以小于第二波箔220的波纹段221的厚度。这样，在转子转动时，特别是转子处于低转速时，由于动压效应的暂不明显而导致的动压气膜不稳定，较大厚度的第二波箔220的波纹段221能承载转子的波动载荷，从而更快速地保证动压气膜的形成，防止转子和顶箔300 之间发生磨损。在而当第二波箔220的波纹段221形变至与第一波箔210的波纹段211接触时，能提高整体的波箔的结构强度，有利于提高抗冲击性。
59.在本技术的一些实施例中，如图6所示，第一波箔210和第二波箔220两者层叠且厚度不同的部位，是呈相间设置的。第一波箔210的波纹段211和第二波箔220的波纹段221 层叠且相间设置，以第二波箔220的波纹段221与顶箔300进行接触进行说明，即由安装座100外至安装座100内的方向依次为安装座100、第一波箔210、第二波箔220和顶箔 300，在转子对顶箔300产生力时，顶箔300将力传递至第二波箔220，第二波箔220的波纹段221发生变形，正是由于第一波箔210的波纹段211和第二波箔220的波纹段221呈相间设置，因此提供了第二波箔220的波纹段221发生形变的空间，如此在轻载时即第二波箔220即可进行支撑，在重在或遭受到冲击时，第二波箔220的波纹段221变形至与第一波箔210的波纹段211接触，在此情况下，第一波箔210的波纹段211和第二波箔220 的波纹段221共同进行支撑，保证了波箔不会发生压塌和不可逆的变形。
60.在本技术的一些实施例中，如图6所示，第二波箔220的连接段222和第一波箔210 的连接段212相对应设置，并且第一波箔210的至少一个的连接段212的厚度和第二波箔 220的相对应的连接段222厚度不一致。如同前面所述的，第一波箔210或第二波箔220 的波纹段的两侧是连接段，在波纹段形变时，连接段能提供很好的支撑，特别是在转子低转速
时，连接段有效支承波纹段，防止波纹段形变至平面，使得波纹段有效承载波动载荷。进一步的，第一波箔210的连接段212和第二波箔220的连接段222相互贴合，以第二波箔220与顶箔300进行接触进行说明，即由安装座100外至安装座100内的方向依次为安装座100、第一波箔210、第二波箔220和顶箔300，第一波箔210的连接段212的厚度大于第二波箔220的连接段222的厚度。除了在重载时能抵抗冲击外，在轻载时，第二波箔 220的波纹段221发生形变，以推动第二波箔220的连接段222移动，第二波箔220的连接段222被两侧的波纹段形变所挤压，能发生与第一波箔210的连接段212的接触，增强了和第一波箔210之间的阻尼，更有效减小转子震动的能量，转子更快速地达到转动平衡。在另一些实施例中，第一波箔210的连接段212的厚度可以小于第二波箔220的连接段222 的厚度，如此，除了保证在轻载时能很好地消散转子震动所带来的能量外，在重载时，第一波箔210的连接段212还能对第二波箔220的波纹段221形成支撑，进一步地，提高了抗冲击性。
61.在本技术的一些实施例中，如图7所示，第二波箔220的连接段222和第一波箔210 的波纹段211层叠设置，并且第一波箔210存在至少一个的波纹段211的厚度和第二波箔 220的对应的连接段222厚度不同。例如，由安装座100外至安装座100内的方向依次为安装座100、第一波箔210、第二波箔220和顶箔300，第一波箔210的波纹段211和第二波箔220的波纹段221错位设置，也即第二波箔220的连接段222和第一波箔210的波纹段211层叠设置，第二波箔220的波纹段221和第一波箔210的连接段212层叠设置。以第一波箔210的波纹段211的厚度大于第二波箔220对应的连接段厚度为例，在顶箔300 受到冲击时，顶箔300作用于第二波箔220，由于第二波箔220的连接段222厚度较小，其挤压第一波箔210的波纹段211，此时第二波箔220的连接段222提供了一定的弹性形变，而第一波箔210的波纹段211提供了拱形的支承，增强了两者的阻尼效应，有利于消散转子运行所带来的震动。在另一些实施例中，第一波箔210的波纹段211的厚度也可以小于第二波箔220对应连接段的厚度。如此，在同样的载荷下，由于第二波箔220的连接段222的厚度更大，在第二波箔220的波纹段221形变时，第二波箔220的连接段222能挤压第一波箔210的波纹段211，第一波箔210的波纹段211随之发生形变，如此第一波箔210和第二波箔220形成的机构能更有效地调节自身的形状从而维持动压气膜的刚度和稳定性。
62.可以理解的是，前面的实施例中，第一波箔210和第二波箔220相对应且厚度不一致的部分，可以具有多种情况，例如，第一波箔210共有22个波纹段以及22个连接段，第二波箔220也有22个波纹段以及22个连接段，第一波箔210存在11个波纹段和第二波箔 220相对应的波纹段厚度不一致，其它的部分可以根据实际情况选择；也可以是，第一波箔210存在11个连接段和第二波箔220相对应的波纹段厚度不一致，其它的部分可以根据实际情况选择；还可以是，第一波箔210存在11个波纹段和第二波箔220相对应的连接段厚度不一致，其它的部分可以根据实际情况选择。当然，在一些实施例中，为了降低设计难度，第一波箔210的所有波纹段和连接段均与第二波箔220对应的波纹段和连接段厚度均不一样。
63.如图8，本技术还提供了一种转子总成10，根据本技术实施例的转子总成10包括转子 11以及前述实施例中的气浮轴承。通过设置前述的气浮轴承，能够提高转子总成10运行过程中的稳定性。
64.其中转子总成10可以包括径向气浮轴承12b，径向气浮轴承12b套设于转子11的外周，径向气浮轴承12b为根据前述实施例所述的气浮轴承12，径向气浮轴承12b的安装座
100、波箔和顶箔300沿转子11的径向由外到内依次层叠。在使用过程中，在转子总成10转动过程中，将会推动顶箔300朝向安装座100移动，并在顶箔300的表面上形成气膜，同时会促使顶箔300向外扩大，并抵压波箔200，另外，波箔200会对顶箔300提供支撑，以便于顶箔300与转子11之间具有适当的距离，以维持顶箔300与转子11之间气膜的稳定性。同时也能够维持转子11的稳定转动，降低转子11的径向窜动。
65.另外，转子总成10还可以包括轴向气浮轴承12a，轴向气浮轴承12a与转子11配合，轴向气浮轴承12a为根据前述实施例所述的气浮轴承12，轴向气浮轴承12a的安装座100、波箔200和顶箔300沿转子11的轴向依次层叠。在使用过程中，在转子总成10转动过程中，将会推动顶箔300朝向安装座100移动，并在顶箔300的表面上形成气膜，顶箔300 抵压波箔200，另外，波箔200会对顶箔300提供支撑，以便于顶箔300与转子11之间具有适当的距离，以维持顶箔300与转子11之间气膜的稳定性。
66.本技术还提供了一种压缩机，该压缩机包括了前述的气浮轴承。
67.本技术还提供了一种压缩机，该压缩机包括前述的转子总成10。
68.本技术还提供了一种暖通设备，该暖通设备包括前述的气浮轴承。
69.本技术还提供了一种暖通设备，该暖通设备包括前述的转子总成10。
70.本技术还提供了一种暖通设备，该暖通设备包括前述的压缩机。
71.本技术提供了一种气浮轴承以及该气浮轴承的转子总成、压缩机和暖通设备，波箔和顶箔300构成的为弹性的系统，因此转子在转动时也处于一个动态的平衡，波箔和顶箔300 能够随时通过改变自身的形状从而调整顶箔300和转子之间的间隙，继而使得转子稳定转动，也即是波箔和顶箔300所构成的弹性系统既要实现对转子的支承，还要实现一定的形变，但是这样便是矛盾点所在，因此若要波箔和顶箔300实现一定的弹性，那么波箔和顶箔300的厚度不能太大，若波箔和顶箔300的厚度太小，又将会降低波箔和顶箔300的支撑性能，导致转子的运行不平稳，抗冲击性能也较弱。为了克服这样的问题，因此本技术通过针对波箔进行改进设计，通过将波箔划分为至少两个波段，即第一波段201和第二波段202，两个波段之间具有不同的厚度。
72.本技术实施例的气浮轴承可以为轴向轴承或径向轴承，以轴向轴承为例，安装座、波箔以及顶箔沿轴向层叠布置。以径向轴承为例，安装座、波箔以及顶箔沿径向由外到内套接，在径向轴承的使用过程中，转轴可以套接于顶箔内侧，转轴在转动过程中，会迫使顶箔朝向安装座发生位移，而在转轴与顶箔之间形成气膜，而利用波箔的支撑作用，能够实现转轴与顶箔之间气膜的动态平衡，从而提高转轴转动过程中的稳定性。另外，通过将第一波纹段和第二波纹段错位，可以提高第一波箔和第二波箔对顶箔支撑的均匀性和稳定性，从而提升气浮轴承的荷载能力。
73.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
74.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者
隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
75.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
76.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
77.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
78.尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。