CN106369051B - 一种磁悬浮轴承保护装置 - Google Patents

Abstract

一种磁悬浮轴承保护装置，该装置由端盖、轴承基座、石墨轴承组、轴承压盖、转轴和弹性阻尼器组成。该保护装置采用自润滑石墨材料，可承受较大的冲击力和耐高温的优点。径向保护轴承通过内圈与转轴形成径向所需的保护间隙，轴向保护轴承通过凸台与转轴凹槽形成轴向所需的保护间隙。弹性阻尼器用来减小转子在失稳时的冲击载荷并吸收转子振动能量。本发明结构紧凑、成本低廉、加工制造工艺成熟，可避免滚珠轴承因转速过高而发生自焊、烧毁现象，同时避免大尺寸深沟球轴承因游隙造成的轴、径向保护间隙变化问题，可有效改善磁悬浮保护轴承抗冲击、耐高温的能力，可有效保障转轴在高速下安全停车和保护磁轴承系统不发生碰摩事故。

Description

一种磁悬浮轴承保护装置

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮石墨保护轴承，是磁悬浮转子在高速下跌落后对径向和轴向磁轴承提供保护的装置。

背景技术

磁轴承支承转子由于具有转速高、振动小、无机械接触、噪音小和无需润滑优点，近年来为机械装备领域注入了新的活力，被广泛地应用于电机、分子泵、压缩机和鼓风机等设备中。为了提高系统的可靠性和安全性，电磁轴承支承转子需考虑磁轴承突然断电和过载的意外情况，因此必须给磁轴承系统提供辅助保护轴承，以保护转子在高速跌落下安全停机和磁轴承定子部分免遭碰摩。

现有保护轴承大多采用角接触球轴承，磁悬浮转子工作转速一般远高于滚珠轴承的极限转速，而且滚珠抗冲击和耐高温能力差，转子失稳将导致滚珠自焊、保护轴承烧坏等现象发生，甚至损坏机械设备严重事故。磁轴承的保护间隙一般约0.2mm大小，而普通滚珠轴承的游隙通常较大，导致滚珠轴承内圈中的内表面与转子外表面形成的保护间隙无法精确保证。大的轴承游隙使得转子在失稳时保护间隙超过磁轴承的磁间隙，导致转子与磁轴承内表面发生碰摩事故。故现有的角接触球轴承无法为高转速下的磁轴承转子系统提供安全保护，需对现有技术进行改进解决技术不足之处。

发明内容

本发明的技术解决问题是：克服现有技术的不足，提供了一种结构简单、成本低廉，采用石墨材料制成的自润滑保护轴承，可满足磁悬浮轴承对高转速的需求。

本发明解决技术问题采用的技术方案是：一种磁悬浮轴承保护装置，主要包括端盖、轴承压盖、转轴、径向保护轴承、轴向保护轴承、和弹性阻尼器组成。其中，端盖通过螺钉固定在机座上；弹性阻尼器外部与轴承基座配合，内部与石墨轴承外表面配合；石墨轴承组为两个径向保护轴承和一个轴向保护轴承，径向轴承通过外表面与弹性阻尼器配合固定，内径与转轴外径形成所需的径向保护间隙。轴向轴承为了装配工艺需对其切割为两个半圆环，通过凸台与转轴凹槽形成所需的轴向保护间隙，并通过轴承压盖来固定。

所述石墨材料的选用耐高温、抗冲击的M205H材料。

所述弹性阻尼器是一个径向波纹状弹簧片，这里弹簧片凸起的波纹高度小于径向保护间隙。

本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：

1、本发明由于采用自润滑石墨环作为保护轴承，能够承载较大的转子跌落冲击力和高转速下转子的安全停车。

2、本发明由于采用波纹状弹簧片作为转子跌落时的缓冲吸能元件，用其支承石墨环。可大大缓解高速下转子的冲击力，吸收转子能量。本发明结构简单、成本低廉、安装容易、加工制造工艺成熟，可广泛地应用于高速磁悬浮电机、机床电主轴、分子泵等磁轴承支承设备中。

附图说明

图1为新型磁悬浮转子保护轴承结构示意图；

图2为轴承压盖后视图；

图3为径向保护轴承；

图4为轴向保护轴承。

具体实施方式

如图1所示，本发明是一种磁悬浮轴承保护装置，其主要由端盖1、轴承压盖2、转轴3、径向保护轴承4、轴向保护轴承5、和弹性阻尼器6组成。石墨轴承组为一个径向保护轴承4和一个轴向保护轴承5，选用抗冲击、耐高温性能较好的M205H材料。端盖1通过螺钉固定在机座上；弹性阻尼器6为一波纹状弹簧片，外表面与端盖1配合，内部与径向保护轴承4外表面配合，要求径向高度小于保护间隙；径向保护轴承4内圈与转轴3外径形成所需的径向保护间隙。图3中径向保护轴承4紧贴与图4中轴向保护轴承5，图2中轴承压盖2设有凹槽，内径需大于径向保护轴承4的内径，确保转子在失稳时由石墨保护轴承4的内圈提供转子滑动。轴承压盖2凹槽与轴向保护轴承5凸台相连接，上端与端盖1通过八个螺纹连接。图4中轴向保护轴承5设有凸台，为了装配工艺需对其切割为两个半圆环，右端凸台与轴承压盖2的凹槽配合，下端凸台与转子3凹槽形成轴向保护间隙，可通过研磨轴向保护轴承5的左端面，保证轴向左、右两边的保护间隙大小一致。通过轴承压盖2中的螺纹与端盖1的连接实现对径向保护轴承4和轴向保护轴承5的轴向压紧，保证径向保护轴承4和轴向保护轴承5配合面处的平行度，保证图2中的轴承压盖2的凹槽与轴向保护轴承5的凸台同心。本发明中石墨选用耐高温、抗冲击、耐磨损性能良好的M205H材料。

Claims (6)

1.一种磁悬浮轴承保护装置，其特征在于：由端盖(1)、轴承压盖(2)、转轴(3)、径向保护轴承(4)、轴向保护轴承(5)、和弹性阻尼器(6)组成；所述的径向保护轴承(4)左端面与端盖(1)配合，所述的径向保护轴承(4)外表面与弹性阻尼器(6)连接，所述轴承压盖(2)中间设有一凹槽，与端盖(1)连接，所述轴向保护轴承(5)左端面与径向保护轴承(4)连接，所述轴向保护轴承(5)右端面伸于轴承压盖(2)凹槽内，所述的转轴(3)通过磁悬浮轴承悬浮处于中心位置分别与轴、径向保护轴承形成轴、径向保护间隙。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承保护装置，其特征在于：所述的径向保护轴承(4)和轴向保护轴承(5)为石墨轴承组；径向保护轴承(4)通过内圈与转轴(3)形成径向所需的保护间隙，轴向保护轴承(5)通过凸台与转轴(3)凹槽形成轴向所需的保护间隙，可通过研磨轴向保护轴承(5)的左端面，保证轴向左、右两边的保护间隙大小一致。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮轴承保护装置，其特征在于：所述的轴向保护轴承(5)为两个半圆环。

4.根据权利要求1或2所述的磁悬浮轴承保护装置，其特征在于：径向保护轴承(4)和轴向保护轴承(5)在轴向通过轴承压盖(2)中的螺钉压紧，为了防止配合面干涉，轴承压盖(2)的凹槽与轴向保护轴承(5)相配合，通过螺钉固定于端盖(1)上。

5.根据权利要求1或2所述的磁悬浮轴承保护装置，其特征在于：弹性阻尼器(6)为一波纹状弹簧片，径向高度小于径向保护间隙。

6.根据权利要求2所述的磁悬浮轴承保护装置，其特征在于：所述的石墨选用抗冲击、耐高温性能较好的M205H材料。