CN106640966B - 一种磁液双悬浮主被动径向轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种磁液双悬浮主被动径向轴承，包括电磁悬浮及液体静压两套支承系统，两套支承系统沿回转轴轴向并排布置，其中电磁悬浮支承系统包括定子和导磁套，定子上绕有漆包线，定子由多层硅钢片叠压而成，其上均布有8个磁极，采用NSSNNSSN方式布置，每相邻两磁极组成磁极对，各磁极对与导磁套之间可形成磁通回路；液体静压支承系统内部周向均匀分布4个静压支承腔，各个静压支承腔之间加工有C字型回油槽，能够将回油导向电磁悬浮支承系统一侧，进而冷却各磁极及漆包线。本发明能够集液体静压及电磁悬浮两支承系统的优势于一身，能够大幅度增加轴承的承载能力及刚度，无需单独配备辅助支承及循环冷却系统，提高了轴承系统的调节能力及精度。

Description

一种磁液双悬浮主被动径向轴承

技术领域

本发明涉及滑动轴承的设计领域，特别是涉及一种重载、高转速、大刚度、高控制精度的磁液双悬浮主被动径向轴承。

背景技术

液体静压轴承具有径向刚度好、定位精度高、抗振性好等优点，因此得到普遍重视和广泛应用。但是在大功率、重载、高速运行的场合，液体静压轴承摩擦功率很大，易使轴承因温度过高而产生较大热变形。所谓磁性轴承是利用磁性的吸力和斥力来支承旋转的轴承，也叫磁悬浮轴承。它的优点是扭矩小、有利于高速回转，可在真空中使用，适用的温度范围广、噪音低、寿命长、无润滑引起的污染等，但缺点是造价高，承载能力相对较低。

目前，检索到国内外大量专利文献资料对液体静压轴承和磁性轴承进行了更新设计。如公告号CN204628290U的中国专利公开了一种新型静压轴承，其主要结构都集中在轴承的内套的内外表面，进油、进气和回油都布置在轴承内套的同一端，整个静压轴承采用整体式的结构。这种结构虽然能满足大功率、重载的要求，但是液体静压轴承摩擦功率很大，易使轴承因温度过高而产生较大热变形。又如公告号CN205036729U的中国专利公开了一种电磁轴承，其主要由外套、电磁线圈、电线沟、支撑滚子及内套组成，采用磁铁同极相斥原理取代了现有的轴承和轴瓦，以此提高主轴平衡力和向心力。但其承载能力相对较低，线圈通电产热，若使其正常工作，需配备循环冷却系统。

发明内容

针对上述存在问题，本发明旨在提供一种磁液双悬浮主被动径向轴承，该轴承能够集液体静压及电磁悬浮两支承系统的优势于一身，能够大幅度增加轴承的承载能力及刚度，提高轴承系统的调节能力及精度。

本发明的目的通过下述技术方案来实现：一种磁液双悬浮主被动径向轴承，包括轴承底座、轴承上盖、回转轴，轴承底座与轴承上盖扣合后用螺栓固定，其特征在于：还包括电磁悬浮及液体静压两套支承系统，两套支承系统沿回转轴的轴向并排布置并通过轴承底座的两个环形凹槽固定，能够实现回转轴的磁液双重悬浮支承。

作为优选，本发明所述电磁悬浮支承系统主要由定子、漆包线、导磁套、回转轴组成，所述定子由多层硅钢片叠压而成，其上均布有8个磁极，采用NSSNNSSN方式布置，每相邻两磁极组成磁极对共形成4个磁极对，定子上绕有漆包线，导磁套与回转轴过盈配合，导磁套通过回转轴上所设的轴肩与定子位置相对应；使漆包线通电，4个磁极对分别与导磁套之间形成磁通回路，产生电磁力，从而使得回转轴无机械摩擦、无需润滑的悬浮。

进一步地，本发明所述液体静压支承系统主要由液体静压支承垫和回转轴组成，所述液体静压支承垫内侧周向均布4个静压支承腔，各个静压支承腔之间加工有C字型回油槽，外侧周向分布4个进油孔及矩形凹槽，所述液体静压支承垫与回转轴之间形成间隙；液压油通过轴承底座和轴承上盖的进油孔流入液体静压支承垫的矩形凹槽，经液体静压支承垫上的进油孔流入静压支承腔内，产生静压力，再次从静压支承腔流入C字形回油槽内，而后单向流经并冷却各磁极及漆包线，从轴承上盖的出油口流出。

与现有技术相比，本发明能够集液体静压及电磁悬浮两支承系统的优势于一身，实现了电磁悬浮及液体静压的双重托举，使得轴承系统的承载能力有大幅度的提升；采用静压支承系统粗调，电磁支承系统精调的调节控制方式，使得轴承系统的承载性能的调整范围变大，调整精度变高；初始工作时，使得电磁支承系统首先通电，实现转轴的初始托举，因此与现有的液体静压轴承相比，能够大幅度的降低轴承的启动摩擦损耗，防止转轴与支承腔之间的物理摩擦；液体静压支承垫加工有C型槽，能够将从静压支承腔内流出的润滑液导向至电磁悬浮系统磁极及线圈周围，对其进行循环冷却，无需单独配备辅助支承及循环冷却系统，便可大幅度降低磁极及线圈的温升及热变形。

附图说明

图1是磁液双悬浮主被动径向轴承总体示意图；

图2是磁液双悬浮主被动径向轴承的内部结构示意图；

图3磁液双悬浮主被动径向轴承剖视图；

图4是轴承上盖结构示意图；

图5电磁悬浮支承系统主视图；

图6是轴承底座剖视图；

图7是液体静压支承垫示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步说明：

本发明实施例的一种磁液双悬浮主被动径向轴承，包括电磁悬浮及液体静压两套支承系统。如图1～7所示，静压支承系统主要由回转轴7及液体静压支承垫12组成。静压支承垫12与回转轴7之间形成30～50μm的间隙。电磁悬浮支承系统主要由定子10、漆包线11、导磁套25、回转轴7组成。回转轴7与导磁套25为过盈配合。

轴承底座加工有环形凹槽40和环形凹槽41。环形凹槽40用于固定定子10。定子10由多层硅钢片叠压而成，其上均布有8个磁极，采用NSSNNSSN方式布置，每相邻两磁极组成磁极对共形成4个磁极对，其中磁极32、33组成磁极对31，磁极34、35组成磁极对43，磁极36、37组成磁极对44，磁极38、39组成磁极对26，各磁极对之间加工有通孔24以减小磁耦合。定子10上绕有漆包线11。环形凹槽41用来固定液体静压支承垫12；液体静压支承垫12内侧周向均布4个静压支承腔27，各个静压支承腔之间加工有C字型回油槽28，外侧周向分布4个进油孔29及矩形凹槽30。回转轴7上加工有轴肩42，用于定位导磁套25，使得导磁套25在轴向上与定子10位置相对应。

此外，回转轴7的两端安装有骨架密封13，采用轴承端盖2、8外侧固定。轴承底座4与轴承上盖3通过螺钉5固定。轴承底座4加工有进油孔15，进油孔15处安装接头6。轴承底座4、轴承上盖3两侧分别加工有6个螺纹孔21，用于安装螺钉17，固定轴承端盖2、8。轴承上盖3加工有进油孔19，回油孔18，安装管接头9、1。

附图中：件号14、16、20为螺钉孔，件号22、23为便于安装接头所加工的平台。

初始工作时，漆包线11通电，每相邻2个磁极为一对，分别与导磁套25之间形成磁通回路(磁极32、磁极33、导磁套25为磁通回路，磁极34、磁极35、导磁套25为磁通回路，磁极36、磁极37、导磁套25为磁通回路，磁极38、磁极39、导磁套25为磁通回路)，产生电磁力，从而使得回转轴7无机械摩擦、无需润滑的悬浮；液压油通过进油孔15、19流入矩形凹槽30，经进油孔29流入静压支承腔27，产生静压力；电磁力及静压力相互作用，使得回转轴7在液体静压力作用下悬浮支承。

工作时，液压油从静压支承腔27流入C字形回油槽28内，而后单向流经并冷却各磁极及漆包线11，从出油口18流出。

当加载时，可改变进油孔19的进油压力及漆包线11的电流，以调节轴承的液压支承力及电磁支承力，对回转轴7位置实现微调。

Claims (3)

1.一种磁液双悬浮主被动径向轴承，包括轴承底座、轴承上盖、回转轴，轴承底座与轴承上盖扣合后用螺栓固定，其特征在于：还包括电磁悬浮及液体静压两套支承系统，两套支承系统沿回转轴的轴向并排布置并通过轴承底座的两个环形凹槽固定，能够实现回转轴的磁液双重悬浮支承；所述电磁悬浮支承系统主要由定子、漆包线、导磁套、回转轴组成，所述定子由多层硅钢片叠压而成，其上均布有8个磁极，采用NSSNNSSN方式布置，每相邻两磁极组成磁极对共形成4个磁极对，定子上绕有漆包线，导磁套与回转轴过盈配合，导磁套通过回转轴上所设的轴肩与定子位置相对应；使漆包线通电，4个磁极对分别与导磁套之间形成磁通回路，产生电磁力，从而使得回转轴无机械摩擦、无需润滑的悬浮；所述液体静压支承系统主要由液体静压支承垫和回转轴组成，所述液体静压支承垫内侧周向均布4个静压支承腔，各个静压支承腔之间加工有C字型回油槽，外侧周向分布4个进油孔及矩形凹槽，所述液体静压支承垫与回转轴之间形成间隙；液压油通过轴承底座和轴承上盖的进油孔流入液体静压支承垫的矩形凹槽，经液体静压支承垫上的进油孔流入静压支承腔内，产生静压力，再次从静压支承腔流入C字形回油槽内，而后单向流经并冷却各磁极及漆包线，从轴承上盖的出油口流出。

2.根据权利要求1所述的一种磁液双悬浮主被动径向轴承，其特征在于：所述定子上在磁极对之间加工有通孔以减小磁耦合。

3.根据权利要求2所述的一种磁液双悬浮主被动径向轴承，其特征在于：所述液体静压支承垫与回转轴之间的间隙为30～50μm。