CN101799044B - 一种串联排列的电磁-弹性箔片混合轴承 - Google Patents

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Abstract

一种串联排列的电磁-弹性箔片混合轴承整体结构，包括有轴承座17，轴承座17内设置有电磁轴承1，电磁轴承1上有磁极6，磁极6上绕有线圈7，电磁轴承1在轴向上配置有压紧磁极6的左端盖2和右端盖3，左端盖2和右端盖3沿着圆周方向设有槽12，槽12内设有顶层弹性箔片13和底层弹性箔片14，电磁轴承1把转子浮起，转子加速到起飞转速时，会在弹性箔片5和转子轴颈4表面建立起润滑气膜支撑，在电磁轴承不工作时转子可单独由弹性箔片轴承5支撑，具有功耗低，承载力大、精度高、稳定性好的特点。

Description

一种串联排列的电磁-弹性箔片混合轴承
技术领域
本发明涉及一种轴承，具体涉及一种串联排列的电磁-弹性箔片混合轴承。
背景技术
电磁轴承是利用磁力将转子悬浮，使转子与定子之间实现无机械摩擦支撑的一种高性能轴承。目前最常见的为主动磁轴承(Active MagneticBearing，简称AMB)。主动磁轴承无需润滑与密封，完全消除了磨损，同时具备可控性，可以对转子位置进行主动控制，并且轴承刚度和阻尼可调，动态性能很好；但由于材料的磁饱和和发热等原因，无法进一步提高电磁轴承承载力，而且随着转速的提高，系统的时滞现象比较严重，容易导致失稳。
弹性箔片轴承是一种采用气体作为润滑介质的流体膜润滑轴承，在轴承和转子之间形成气膜，用气压支撑转子实现无摩擦高速运转。箔片轴承具有良好的自适应性，可以在高温高速和污染条件下长期运行，不需要供油或控制系统等辅助装置，结构简单。但箔片轴承在启动和停止的低速条件下承载力低，无法完全将转子浮起，造成轴颈和顶层箔片摩擦，磨损较大。
发明内容
为了克服上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种体积紧凑、阻尼特性好、成本低的串联排列的电磁-弹性箔片气体混合轴承，具有功耗低，承载力大、精度高、稳定性好的特点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种串联排列的电磁-弹性箔片混合轴承，包括有轴承座17，轴承座17内设有电磁轴承1，电磁轴承1内壁上有磁极6，磁极6上设有线圈7，电磁轴承1在轴向上有压紧磁极6的左端盖2和右端盖3，在左端盖2和右端盖3与转子轴颈4之间嵌套两个弹性箔片轴承5。
所述的弹性箔片轴承5由顶层箔片13和底层箔片14组成，左端盖2和右端盖3同时充当弹性箔片轴承5的轴承座，左端盖2和右端盖3沿着圆周方向设置有槽12，槽12内安装有顶层弹性箔片13和底层弹性箔片14。
所述的左端盖2的笼状凸出结构8穿过电磁轴承1的磁极6的空隙与右端盖3通过螺钉9相连，左端盖2的笼状凸出结构8的凸台10和右端盖3的对应位置凹槽11相互配合。
所述的弹性箔片轴承5和电磁轴承的磁极6是串联结构。
所述的左端盖2和右端盖3内圆所形成的箔片轴承座直径与电磁轴承1的内直径相同。
所述的顶层弹性箔片13为1片且无预紧力，所述的底层弹性箔片14为n(n＝3，4，5)片，顶层弹性箔片13和底层弹性箔片14通过销15在圆周方向固定，在轴向由端部挡圈16和槽12固定。
所述的槽12的径向偏角为37.5度。
由于本发明是将左端盖2、右端盖3内嵌套的箔片轴承5和电磁轴承1串联起来的电磁-弹性箔片混合轴承，其具有以下优点：
一、动态刚度和承载力大：电磁轴承磁极和转子轴颈间的空隙极小，而承载力与空隙的平方成反比，采用把箔片轴承嵌套在电磁轴承磁极和转子轴颈的气隙内，必然要增大电磁轴承磁极与转子轴颈间的空隙，降低电磁轴承承载力，本发明用电磁轴承和箔片轴承串联工作，减小了电磁轴承和转子轴颈的间隙，大幅提高了总的刚度和承载力。
二、阻尼和稳定性高：箔片轴承阻尼特性较好，在转子高速运转的时候能够有效的抑制转子震动和减小振幅，电磁轴承只需要简单的控制就可以使转子稳定的运转，简化了电磁轴承控制系统。
三、结构简化，便于加工：本发明采用串联式结构，充分利用了电磁轴承线圈在轴向上的宽度，将两个箔片轴承与电磁轴承磁极串联式排列，减小了轴承总体积，同时降低了对电磁轴承磁极内圆的加工精度，缩短了转子跨距。
本发明的优点在于结构简单，占据空间小，充分利用了电磁轴承线圈7在轴向方向的宽度，巧妙的安排两个弹性箔片轴承5分别在左端盖2和右端盖3的内圆内，在不增加电磁轴承磁极6和转子轴颈4间气隙以及轴承在轴向的总长度情况下完成了电磁-弹性箔片混合轴承的布置，充分发挥了电磁轴承和弹性箔片轴承各自的优点，动态刚度和承载力大，阻尼和稳定性高，结构简化，便于加工。
附图说明
图1为本发明的整体结构视图，其中(a)为主视图；(b)为剖视图。
图2为本发明的左端盖2的结构视图，其中(a)为主视图；(b)为剖视图。
图3为本发明的右端盖3的二维视图，其中(a)为主视图；(b)为剖视图。
图4为本发明的弹性箔片轴承5的局部结构放大视图。
图5为本发明的弹性箔片的三维视图，其中(a)为顶层弹性箔片13的三维视图；(b)为底层弹性箔片14的三维视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作进一步详细说明。
本发明主要针对不增加轴承轴向长度和不增大电磁轴承和转子轴颈间气隙的基本要求，设计安装弹性箔片轴承的结构。
参照图1，一种串联排列的电磁-弹性箔片混合轴承整体结构，包括有轴承座17，轴承座17内设置有电磁轴承1，电磁轴承1上有磁极6，磁极6上绕有线圈7，电磁轴承1在轴向上配置有压紧磁极6的左端盖2和右端盖3，在左端盖2和右端盖3与转子轴颈4之间嵌套两个弹性箔片轴承5。
参照图1、2、3，左端盖2的笼状凸出结构8穿过电磁轴承1的磁极6的空隙与右端盖3通过螺钉9相连，左端盖2的笼状凸出结构8的凸台10和右端盖对应位置凹槽11相互配合，确保了左端盖2和右端盖3内圆的同轴度，左端盖2和右端盖3同时充当箔片轴承的轴承座，左端盖2和右端盖3沿着圆周方向设置有槽12，槽12内安装有弹性箔片轴承5。
参照图4、5，弹性箔片轴承5由顶层箔片13和底层箔片14组成，顶层箔片13和底层箔片14都预先弯曲成形，在安装端留有用于插入槽12的突起，并经过表面热处理，顶层箔片13还涂有耐磨材料涂层来减少转子轴颈4和顶层箔片13间的磨损，弹性箔片轴承5的端部插入左端盖2和右端盖3上的槽12内，圆周方向由销15固定，轴向方向上由槽12的终止端和轴向挡圈16固定。
安装方法：以左端盖2上的弹性箔片轴承5为例，先将底层箔片14和顶层箔片13插入到左端盖2上的槽12内，再将销15插入槽12内压紧顶层箔片13和底层箔片14，最后由轴向挡圈16固定弹性箔片轴承5的轴向位置。右端盖3上的弹性箔片轴承安装方法与此相同。
本发明的工作原理是：
工作时，先由电磁轴承1把转子浮起，转子加速到弹性箔片轴承的起飞转速时，会在弹性箔片轴承5和转子轴颈4表面建立起气膜润滑支撑，转子可以单独由弹性箔片轴承5支撑，电磁轴承1只起到调整转子轴心位置和提供辅助承载力以及减小震动的功能。当电磁轴承1失效时，弹性箔片轴承5还可以起到保护轴承的作用。

Claims (1)

1.一种串联排列的电磁-弹性箔片混合轴承，包括有轴承座(17)，轴承座(17)内设有电磁轴承(1)，电磁轴承(1)内壁上有磁极(6)，磁极(6)上设有线圈(7)，电磁轴承(1)在轴向上有压紧磁极(6)的左端盖(2)和右端盖(3)，在左端盖(2)和右端盖(3)与转子轴颈(4)之间嵌套两个弹性箔片轴承(5)，其特征在于：
所述的弹性箔片轴承(5)由顶层弹性箔片(13)和底层弹性箔片(14)组成，左端盖(2)和右端盖(3)同时充当弹性箔片轴承(5)的轴承座，左端盖(2)和右端盖(3)沿着圆周方向设置有槽(12)，槽(12)内安装有顶层弹性箔片(13)和底层弹性箔片(14)；
所述的左端盖(2)的笼状凸出结构(8)穿过电磁轴承(1)的磁极(6)的空隙与右端盖(3)通过螺钉(9)相连，左端盖(2)的笼状凸出结构(8)的凸台(10)和右端盖(3)的对应位置凹槽(11)相互配合。
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