CN103225669B - 带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，包括轴承外环和固定套装在轴系上的轴承内环以及充满润滑油的润滑油腔体，轴承外环安装在润滑油腔体内，还包括弹性环，所述的轴承内环和轴承外环均径向充磁，并且充磁后的轴承内环和轴承外环的相对的一面为同性磁极，轴承内环和轴承外环之间留有气隙，弹性环的内圈与轴承外环的外圈相抵接，弹性环的外圈与润滑油腔体相抵接。本发明能够提高径向支承刚度，提供较大的阻尼能力，并且结构紧凑。

Description

带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器

技术领域

本发明涉及一种带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，属于非接触轴承阻尼器技术领域。

背景技术

目前，为了确保轴系能安全稳定地运转，在离心机、涡轮机、储能飞轮等各种高速立式旋转机械中，常在转子的上端采用悬吊式挤压油膜阻尼器对系统进行减振，但这种阻尼器有三点不足之处：1）能够提供的径向刚度过小且抗倾覆能力差，造成工作时飞轮轴系倾斜角度过大，易使电机磁场沿轴向发生剧烈变化而引起低频进动现象；2）提供的阻尼过小，当系统出现低频进动时，无法耗散轴系多余的能量；3）体积较大，加工精度要求较高。

另一方面，随着旋转机械向着高速、高功重比方向发展，转子的体积与质量也随之变大，因此，能提供较大径向刚度及阻尼能力，且结构十分紧凑的挤压油膜阻尼器将有着重要的工业应用价值。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，它能够提高径向支承刚度，提供较大的阻尼能力，并且结构紧凑。

本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，包括轴承外环和固定套装在轴系上的轴承内环以及充满润滑油的润滑油腔体，轴承外环安装在润滑油腔体内，还包括弹性环，所述的轴承内环和轴承外环均径向充磁，并且充磁后的轴承内环和轴承外环的相对的一面为同性磁极，轴承内环和轴承外环之间留有气隙，弹性环的内圈与轴承外环的外圈相抵接，弹性环的外圈与润滑油腔体相抵接。

进一步，所述的弹性环的内圈与轴承外环的外圈之间过盈配合，所述的弹性环的外圈与润滑油腔体之间间隙配合。

进一步，所述的轴承内环由多个内环片围成。

进一步，所述的轴承内环的一侧设置有同轴系安装的碰摩保护套，该碰摩保护套的直径比轴承内环的直径略大。

进一步，所述的润滑油腔体上安装有防止油膜振荡的防转销钉。

进一步，所述的弹性环的壁面呈波浪状结构。

进一步，所述的弹性环由不锈钢材料制成。

进一步，所述的碰摩保护套由青铜或聚四氟乙烯材料制成。

进一步，所述的防转销钉由绝磁材料制成。

采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：

1、径向充磁的轴承内环和轴承外环，不仅具有自动对中作用，而且由于非接触，可以实现零摩擦；

2、当轴系发生倾斜时，弹性环以及其挤压油膜可一起为轴系提供径向支承刚度；

3、依靠轴承内环和轴承外环之间的斥力，迫使弹性环发生弹性变形并挤压油膜，耗散支承系统在过临界或发生低频进动时系统产生的多余能量；

4、轴承内环采用多个环片围成，可大幅降低磁性材料在高速转动时所承受的环向拉应力，使之能在很高的转速下安全工作；

5、碰摩保护套的设置，防止了轴系在工作中径向位移过大时发生碰撞从而损坏轴承内环的现象；

6、防转销钉的设置防止了阻尼器中产生的油膜振荡现象。

7、本发明结构紧凑、节省空间，批量生产可大幅降低制造成本。

附图说明

图1为本发明的带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器的结构示意图；

图2为本发明的弹性环的结构示意图；

图3为图2的俯视图；

图4为本发明的轴承内环的结构示意图；

图5为图4的俯视图；

图6为图1的A部放大图；

图3中2-1为弹性环的外圈，2-2为弹性环的内圈；

图1和图5中箭头代表磁化方向。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

如图1～6所示，一种带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，包括轴承外环3和固定套装在轴系4上的轴承内环5以及充满润滑油1的润滑油腔体7，轴承外环3安装在润滑油腔体7内，还包括弹性环2，轴承内环5和轴承外环3均径向充磁，并且充磁后的轴承内环5和轴承外环3的相对的一面为同性磁极，轴承内环5和轴承外环3之间留有气隙，弹性环2的内圈与轴承外环3的外圈相抵接，弹性环2的外圈与润滑油腔体7相抵接。

轴承内环5和轴承外环3，两者相对的一面同为N极或S极。

弹性环2的内圈与轴承外环3的外圈之间过盈配合，弹性环2的外圈与润滑油腔体7之间间隙配合。

为了大幅降低磁性材料在高速转动时所承受的环向拉应力，使之能在很高的转速下安全工作，如图4、5所示，轴承内环5由多个内环片5-1围成。图5中的内环片5-1的个数为八个，但不限于此，可以将它们使用环氧树脂粘接到轴系4上。

为了防止轴系4在工作中径向位移过大时发生碰撞从而损坏轴承内环5的现象，如图1所示，轴承内环5的一侧设置有同轴系安装的碰摩保护套6，该碰摩保护套6的直径比轴承内环5的直径略大。碰摩保护套6可以由青铜或聚四氟乙烯材料制成，但不限于这些材料。

为了防止阻尼器中产生的油膜振荡现象，如图1、6所示，润滑油腔体7上安装有防止油膜振荡的防转销钉8。

如图2、4所示，弹性环2的壁面呈波浪状结构，弹性环2由不锈钢材料制成，牌号为1Cr18Ni9Ti，但不限于此。

轴承外环3和轴承内环5均由钕铁硼磁性材料制成，牌号是N40，但不限于这种材料。

防转销钉8由绝磁材料制成，譬如铝合金、铜合金或不锈钢材料，但不限于此。

本发明的工作原理如下：

工作时，弹性环2及润滑油膜共同为轴系4提供径向支承刚度；当安装在轴4上的轴承内环5发生径向位移，轴承内环5和轴承外环3之间由于同性相斥将产生斥力，迫使弹性环2发生弹性变形并挤压油膜耗散能量。

以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，包括轴承外环（3）和固定套装在轴系（4）上的轴承内环（5）以及充满润滑油（1）的润滑油腔体（7），轴承外环（3）安装在润滑油腔体（7）内，其特征在于：还包括弹性环（2），所述的轴承内环（5）和轴承外环（3）均径向充磁，并且充磁后的轴承内环（5）和轴承外环（3）的相对的一面为同性磁极，轴承内环（5）和轴承外环（3）之间留有气隙，弹性环（2）的内圈与轴承外环（3）的外圈相抵接，弹性环（2）的外圈与润滑油腔体（7）相抵接。

2.根据权利要求1所述的带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的弹性环（2）的内圈与轴承外环（3）的外圈之间过盈配合，所述的弹性环（2）的外圈与润滑油腔体（7）之间间隙配合。

3.根据权利要求1或2所述的带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的轴承内环（5）由多个内环片（5-1）围成。

4.根据权利要求1或2所述的带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的轴承内环（5）的一侧设置有同轴系安装的碰摩保护套（6），该碰摩保护套（6）的直径比轴承内环（5）的直径略大。

5.根据权利要求1或2所述的带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的润滑油腔体（7）上安装有防止油膜振荡的防转销钉（8）。

6.根据权利要求1所述的带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的弹性环（2）的壁面呈波浪状结构。

7.根据权利要求1或6所述的带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的弹性环（2）由不锈钢材料制成。

8.根据权利要求4所述的带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的碰摩保护套（6）由青铜或聚四氟乙烯材料制成。

9.根据权利要求5所述的带弹性环的永磁轴承挤压油膜阻尼器，其特征在于：所述的防转销钉（8）由绝磁材料制成。