CN106369050A - 一种磁悬浮气体动压轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种磁悬浮气体动压轴承，包括轴承体、可倾轴瓦和电致伸缩块，可倾轴瓦中心连接轴承体，电致伸缩块两端分别连接可倾轴瓦和轴承体，电致伸缩块连接有电压调节模块，所述轴承体内部对称分布有电磁体结构，电磁体连接有调节磁力的电流调节模块，所述轴承内表面还设有检测转子与轴瓦间隙的气隙传感器。本发明极大的提高了轴承的承载能力并有效降低能耗，同时实时进行工况监测、故障诊断和在线调节，实现轴承的智能化管理。

Description

一种磁悬浮气体动压轴承
技术领域
本发明属于机械领域，涉及一种轴承，具体涉及一种磁悬浮气体动压轴承。
背景技术
目前公知的磁悬浮轴承相较与传统的滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承，因不存在机械接触，具有机械磨损小、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点，但是磁悬浮轴承也存在着耗能大，承载力低的缺点。而公知的气体动压轴承，一方面容易失稳，出现常见的气锤振动及涡动不稳定现象。另一方面气体动压轴承在启动和低速的情况下常发生卡滞、抱轴或咬死现象，加速轴承的失效。而在运转监测方面，通常采用人工检测，对出现问题的轴承不能及时的发现并处理，存在很大的弊端。
发明内容
针对上述现有技术中存在的不足，本发明所要解决的技术问题是供一种磁悬浮气体动压轴承，通过电磁力和气动压力共同作用于轴承提高轴承的承载力，并通过内置的传感器采集数据上传至控制模块处理，本发明集轴承的工况监测、故障诊断和在线调节于一体，从而实现对轴承的数字化统一管理。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种磁悬浮气体动压轴承，包括轴承体、可倾轴瓦和电致伸缩块，可倾轴瓦中心连接轴承体，电致伸缩块两端分别连接可倾轴瓦和轴承体，电致伸缩块连接有电压调节模块，所述轴承体内部对称分布有电磁体结构，电磁体连接有调节磁力的电流调节模块，所述轴承内表面还设有检测转子与轴瓦间隙的气隙传感器。所述电磁体为电磁铁。所述轴承体与可倾轴瓦连接处设有腰型孔，可倾轴瓦的中心设有销钉，销钉的两端设在腰型孔内。所述轴承还包括电致伸缩螺钉和位移块，电致伸缩螺钉连接可倾轴瓦和轴承体，位移块设置在电致伸缩块和轴承体之间。所述电致伸缩螺钉中间部位为电致伸缩材料，两端设有螺纹连接结构，所述电致伸缩螺钉中间部位连接电压调节模块。所述轴承内还设有检测温度和速度信号的温度传感器和速度传感器。
本发明有益效果：本发明通过电致伸缩性材料控制可傾轴瓦的倾角所产生的气动压力和电磁铁产生的电磁力共同作用与轴承，极大的提高了轴承的承载能力并有效降低能耗，避免了传统气体动压轴承在启动或低转速的情况下，因为气膜支撑力不足而导致的轴瓦的磨损。同时气隙传感器在线地拾取转子的径向位移信号，温度传感器获取温度信号，转速传感器获取的转子大转速信号并将信号上传至控制终端，控制终端根据信号进行工况监测、故障诊断和在线调节。实现轴承的智能化管理。
附图说明
下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：
图1为本发明的具体实施方式的结构图；
图2为本发明的具体实施方式的轴承剖面图；
图3为本发明的具体实施方式的电致伸缩螺钉的结构图。
其中，1、轴承体，2、电磁铁，3、可倾轴瓦，4、电致伸缩块，5、电致伸缩螺钉，6、气隙传感器，7、温度传感器，8、速度传感器，9、位移块。
具体实施方式
下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。
一种磁悬浮气体动压轴承，包括轴承体1、电磁铁2、可倾轴瓦3、电致伸缩块4，电致伸缩螺钉5，位移块9，控制模块，传感器模块，电流调节模块、电压调节模块。
电磁铁置于轴承体内部，轴承体内表面与电磁铁的上表面光滑过度，电磁铁与电流调节模块相连，通过调节电流的大小，控制电流在电磁铁中产生的磁力，使转子稳定悬浮在平衡位置。
在可倾轴瓦其背部的中心处设有半球型凹槽，电致伸缩螺钉中间由电致伸缩材料构成，两端设有螺纹连接结构，尾端的球面嵌入到半球型凹槽内，可倾轴瓦侧面的中心位置设有安装孔，轴承体与可倾轴瓦安装孔的对应位置设有腰型孔，通过销钉将可倾轴瓦固定在轴承体的内壁上，腰型孔的内径略大于销钉的直径，可使傾轴瓦可以在轴承中摆动。电致伸缩螺钉将位移块、轴承体和可倾轴瓦连接。所述位移块置于轴承体凹槽处。通过旋转电致伸缩螺钉或给电致伸缩螺钉通入电压两种方式可使位移块与可倾轴瓦相对轴承体发生相对运动，从而调整转子与轴瓦的间隙。
电致伸缩块置于轴瓦与位移块之间且于电致伸缩螺钉形成一定的夹角，一面粘接在位移块表面另一面粘接在可倾轴瓦的背面，并连接电压调节模块，通过调节电压的大小控制电致伸缩块的长度，从而调节可倾轴瓦的倾角，当转子转动时可倾轴瓦形成的楔形空间产生的气体动压力可用来支承载荷。同时多个可倾轴瓦形成的多个楔形空间可以同时产生气动压力，有助于提高轴承的承载能力，转子的旋转精度及转子的稳定性。
在每块轴瓦之间的间隙处分别设有气隙传感器、温度传感器和转速传感器，用来实时监控转子的径向位置、轴承的温度状况和转子的转速，并根据这些信息调整适时调整电磁铁的磁力，轴瓦与转子的间隙和轴瓦的倾角，使转子稳定转动，当转子发生异常震动或轴承温度异常升高时会及时发出报警信息，通知工作人员前去处理。
如图2所示，磁悬浮气体动压轴承包括轴承体1，电磁铁2，可倾轴瓦3，电致伸缩块4，电致伸缩螺钉5，气隙传感器6，温度传感器7，速度传感器8，位移块9。
电磁铁2对称分布在轴承体1内，并与电流调节模块相连。位移块9中心处设有螺纹孔，电致伸缩螺钉5分上下两段螺纹，分别与轴承体1和位移块9螺纹连接，在两段螺纹之间由电致伸缩材料构成，并与电压调节模块相连。通过电压调节模块给与电致伸缩螺钉5一定的电压，可以控制可倾轴瓦3连同位移块9前后移动。
电致伸缩块4粘接于位移块9表面与可倾轴瓦3背面且于电致伸缩螺钉形成一定夹角，并和电压调节模块相连。气隙传感器6和速度传感器8分别置于可倾轴瓦3的交界处，可以实时拾取转子的位移和转速信号，温度传感器7置于轴承体1上，控制模块接受到传感器的输入信号，通过电压调节模块分别控制电致伸缩螺钉5调节可倾轴瓦3与转子的间距和电致伸缩模块可倾轴瓦3的偏转角度，从而形成合理的楔形空间产生的气体动压力来支承载荷，同时电流调节模块控制通过电磁铁2的电流大小产生所需电磁力。两种方式共同作用于以适应不同的载荷、转速和转子的弹性变形偏斜等情况，保证转子稳定的悬浮在平衡位置附近。轴承体1的前后两侧均设置防止轴承体内孔向外漏气的环状密封圈，环状密封圈外侧的轴承体上通过螺钉固定有密封圈挡环。
同时气隙传感器6实时的拾取转子的径向位移信号，温度传感器7获取温度信号，转速传感器8获取的转子大转速信号并将信号上传至控制终端，控制终端根据信号进行工况监测、故障诊断和在线调节。实现轴承的智能化管理。
上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种磁悬浮气体动压轴承，其特征在于，包括轴承体、可倾轴瓦和电致伸缩块，可倾轴瓦中心连接轴承体，电致伸缩块两端分别连接可倾轴瓦和轴承体，电致伸缩块连接有电压调节模块，所述轴承体内部对称分布有电磁体结构，电磁体连接有调节磁力的电流调节模块，所述轴承内表面还设有检测转子与轴瓦间隙的气隙传感器。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮气体动压轴承，其特征在于，所述电磁体为电磁铁。
3.根据权利要求1所述的磁悬浮气体动压轴承，其特征在于，所述轴承体与可倾轴瓦连接处设有腰型孔，可倾轴瓦的中心设有销钉，销钉的两端设在腰型孔内。
4.根据权利要求1所述的磁悬浮气体动压轴承，其特征在于，所述轴承还包括电致伸缩螺钉和位移块，电致伸缩螺钉连接可倾轴瓦和轴承体，位移块设置在电致伸缩块和轴承体之间。
5.根据权利要求3所述的磁悬浮气体动压轴承，其特征在于，所述电致伸缩螺钉中间部位为电致伸缩材料，两端设有螺纹连接结构，所述电致伸缩螺钉中间部位连接电压调节模块。
6.根据权利要求1所述的磁悬浮气体动压轴承，其特征在于，所述轴承内还设有检测温度和速度信号的温度传感器和速度传感器。
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