CN106969033A - 一种电磁‑静压双重悬浮的径向轴承 - Google Patents

Abstract

一种电磁‑静压双重悬浮的径向轴承，其主要是：轴承底座顶面设有半圆柱形上开口槽，轴承底座与轴承上盖相连，轴承上盖底面设有与轴承底座上开口槽对应的下开口槽，两者的两个半圆槽孔组成两端为开口内径不等的圆柱腔，在该圆柱腔内设有外周面与其对应的定子，该定子内周面上设有8个磁极，在定子各磁极向心自由端面上设一个静压支承垫，在定子每个磁极上各套一个漆包线圈，8个磁极采用NSSNNSSN方式分布。本发明能够集液体静压及电磁悬浮两种支承系统的优势与一身，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，能够解除回油槽的设计限制，提高轴承系统的调节能力及精度。

Description

一种电磁-静压双重悬浮的径向轴承

技术领域

本发明涉及一种滑动轴承。

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。随着全球工业的发展，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；缺点是造价高,承载能力相对较低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能承受重载，大刚度，高转速，高控制精度的电磁-静压双重悬浮的径向轴承。本发明主要是将液体静压支承和电磁悬浮支承组合成一个对回转轴能进行磁液双支承的径向轴承。

本发明主要包括液体静压支承系统和电磁悬浮支承系统。所述液体静压支承系统主要包括：转子轴、轴承底座、轴承上盖、定子和静压支承垫。其中，轴承底座顶面中部设有两端设在轴承底座两个平行立面上的半圆柱形上开口槽，该上开口槽中间部分设有间断的再向下凹进的条形凹槽即进油槽A，每个完整槽内设有一个进油口B，通过轴承底座内部油路与进油孔D相连，在该上开口槽中间部分还设有与进油槽并列的整体再向下凹进的凹槽即回油槽A。轴承底座上面设有螺钉孔，其与轴承盖上的螺钉孔相对应，两者由螺钉相连。轴承上盖底面中部设有与轴承底座上开口槽对应的两端设在轴承上盖两个平行立面上的半圆柱形下开口槽，该下开口槽中间部分也设有间断的再向上凹进并与轴承底座进油槽A对应的条形凹槽即进油槽B，中间完整槽内设有一个进油孔C。在该下开口槽中间部分还设有与进油槽并列的整体再向上凹进并与轴承底座回油槽A对应的凹槽即回油槽B，该回油槽内设有回油孔B。在轴承底座进油槽两侧各设一个密封件槽，同时在轴承上盖进油槽两侧各设一个与轴承底座密封件槽对应的密封件槽，在轴承底座和轴承上盖对应的两密封件槽内各设一个O型圈。当进油孔C通高压油时，防止高压油在定子表面轴向流动，迫使高压油向进油槽A和进油槽B流动，以减少轴向泄漏。所述轴承上盖与轴承底座相连，两者的两个半圆槽孔组成一个两端为开口内径不等的圆柱腔，在两端的开口上各设一个与其对应的环形端盖，其通过螺钉分别与轴承上盖和轴承底座相连。最好在端盖与轴承上盖及轴承底座之间设有环形骨架密封。在轴承上盖与轴承底座组成的圆柱腔内设有外周面与其对应的定子，该定子有一个中空的圆柱基体，其内周面上设有与母线平行的8个径向均布的凸块即磁极，在每个磁极的向心自由端面上各设一个径向通孔即进油孔A，在两个磁极之间的基体上设有径向通孔即回油孔A，另在定子4对磁极之间的端面上还设有4组(最好每组3个)中心线与定子轴线平行的通孔，用于降低同性磁极间的磁耦合，减小磁通。在定子各磁极向心自由端面上设一个圆筒形静压支承垫，其周壁上设有16个与母线平行的条形通孔，其中相间的8个条形通孔与磁极对应其为支承腔，另外相间的8个条形通孔为回油槽C。所述静压支承垫内周面通过电磁悬浮支承系统的导磁套与转子轴相连，该转子轴两端分别穿过端盖和骨架密封位于轴承座外。最后设在轴承底座和轴承上盖上的进油孔或出油孔上均设有接头。

液体静压支承系统，液压油从轴承上盖的进油孔C流入，经进油槽26流入定子上的进油孔A后，作用于静压支承垫的静压支承腔，作用后的油液经回油槽C流向漆包线后从定子上的回油孔A流出，流向回油槽A、回油槽B,最后从回油孔B流出,通过接头B流向外界。进而冷却电磁轴承，降低温升及热变形。

所述电磁悬浮支承系统主要包括：漆包线圈，导磁套及定子上的磁极。在定子每个磁极上各套一个漆包线圈，该8个漆包线圈有2种缠绕方式，通电后会使线圈内的磁极分别为N极或S极。8个磁极采用NSSNNSSN方式分布，即相邻磁极为一对，每对中一个为N极另一个为S极，并且相邻的两对其相邻的两磁极极性相同，每对磁极与导磁套组成磁通回路。

工作过程简述：电磁悬浮支承系统通电，使得磁极呈NSSNNSSN周向分布；每相邻2个异性磁极为磁极对，分别与导磁套组成磁回路，产生电磁吸引力，实现转轴的电磁悬浮托举；液压油由进油孔流入并填满油腔后，从静压支承垫与导磁套间的微小间隙流出，形成较大压力，产生液体静压支承力，实现液体静压支承。电磁悬浮及液体静压两支承系统可以分别进行调节及控制，互不影响，从而可以实现电磁及静压两系统的实时双重悬浮支承。

本发明与现有技术相比具有如下优点：上述磁液双悬浮支承轴承系统能够集液体静压及电磁悬浮两种支承系统的优势与一身，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，能够解除回油槽的设计限制，提高轴承系统的调节能力及精度。

附图说明

图1是本发明立体示意图；

图2是本发明轴向剖面示意图；

图3是本发明半剖立体示意图；

图4是本发明无轴承上盖的立体示意图；

图5是本发明轴承底座俯视示意图；

图6是本发明轴承上盖仰视示意图；

图7是本发明定子、静压支承垫组合立体示意图；

图8是本发明定子立体示意图；

图9是本发明静压支撑垫立体示意图。

其中：1、转子轴，2、轴承上盖，3、螺钉，4、轴承底座，5、接头A，6、端盖，7、内六角螺钉，8、接头B，9、接头C，10、骨架密封，11、螺钉孔，12、进油孔D，13、螺钉孔，14、导磁套，15、静压支承垫，16、漆包线圈，17、通孔，18、进油孔A，19、定子，20、回油孔A，21、回油槽A，22、进油槽A，23、进油孔B，24、端盖螺钉孔，25、O型圈，26、进油槽B，27、进油孔C，28、螺钉孔，29、回油孔B，30、回油槽B，31-38、磁极，39、支承腔，40、回流槽C。

具体实施方式

在图1、图2、图3和图4所示的电磁-静压双重悬浮的径向轴承示意图中，轴承底座4顶面中部设有两端设在轴承底座两个平行立面上的半圆柱形上开口槽，该上开口槽中间部分设有中间为一个两侧为半个间断的再向下凹进的条形凹槽即进油槽A22，每个槽内设有一个进油口B23，通过轴承底座内部油路与进油孔D12相连，该进油孔位于底座外的一端设有接头A5。在该上开口槽中间部分还设有与进油槽并列的整体再向下凹进的凹槽即回油槽A21。轴承底座上面设有螺钉孔11，其与轴承盖上的螺钉孔28相对应，两者由螺钉3相连，如图5所示。轴承上盖2底面中部设有与轴承底座上开口槽对应的两端设在轴承上盖两个平行立面上的半圆柱形下开口槽，该下开口槽中间部分也设有中间为一个两侧为半个间断的再向上凹进并与轴承底座进油槽A对应的条形凹槽即进油槽B26，中间完整槽内设有一个进油孔C27，其上设有接头C9。轴承底座的进油槽A与轴承上盖的进油槽B两者中间各设一个完整的进油槽，两侧各设半个进油槽，组合在一起的轴承底座和轴承上盖其上下两个半进油槽即成为两个完整进油槽。在该下开口槽中间部分还设有整体再向上凹进并与轴承底座回油槽A对应的凹槽即回油槽B30，该回油槽内设有回油孔B29，在轴承底座进油槽两侧各设一个密封件槽，同时在轴承上盖进油槽两侧各设一个与轴承底座密封件槽对应的密封件槽，在轴承底座和轴承上盖对应的两密封件槽内各设一个O型圈25，如图5和图6所示。所述轴承上盖与轴承底座相连，两者的两个半圆槽孔组成一个两端为开口内径不等的圆柱腔，在两端的开口上各设一个与其对应的环形端盖6，其通过设在端盖螺钉孔13内的内六角螺钉7分别与轴承上盖和轴承底座相连。在端盖与轴承上盖及轴承底座之间设有环形骨架密封件10。在轴承上盖与轴承底座组成的圆柱腔内设有外周面与其对应的定子19，如图7和图8所示，该定子有一个中空的圆柱基体，其内周面上设有与母线平行的8个径向均布的凸块即磁极，在每个磁极的向心自由端面上各设一个径向通孔即进油孔A18，在两个磁极之间的基体上设有径向通孔即回油孔A20，其与轴承上盖的回油槽30对应，该回油槽上的回油孔B29外面与接头B8相连，另在定子4对磁极之间的端面上还设有4组(每组3个)中心线与定子轴线平行的通孔17，在定子各磁极向心自由端面上设一个圆筒形静压支承垫15，如图9所示，其周壁上设有16个与母线平行的条形通孔，其中相间的8个条形通孔与磁极对应其为支承腔39，另外相间的8个条形通孔为回油槽C40。所述静压支承垫内周面通过导磁套14与转子轴1相连，该转子轴两端分别穿过端盖6和骨架密封10位于轴承座外。

液体静压支承系统，液压油从轴承上盖2的进油孔C27流入，经进油槽B26流入定子19上的进油孔A18后，作用于静压支承垫15的静压支承腔39，作用后的油液经回油槽C40流向漆包线圈16后从定子19上的回油孔A20流出，流向回油槽21A、回油槽30B,最后从回油孔29B流出，通过接头B8流向外界。

所述电磁悬浮支承系统中，在定子每个磁极上各套一个漆包线圈16，该8个漆包线圈有2种缠绕方式，通电后会使线圈内的磁极分别为N极或S极。8个磁极采用NSSNNSSN方式布置，即相邻磁极为一对，每对中一个为N极另一个为S极(31、32为一对，33、34为一对,35、36为一对，37、38为一对)，并且相邻的两对其相邻的两磁极极性相同，每对磁极与导磁套组成磁通回路。

Claims (6)

1.一种电磁-静压双重悬浮的径向轴承，其特征在于：轴承底座顶面中部设有两端设在轴承底座两个平行立面上的半圆柱形上开口槽，该上开口槽中间部分设有间断的再向下凹进的条形凹槽即进油槽A，每个完整槽内设有一个进油口B，通过轴承底座内部的油路与进油孔D相连，在该上开口槽中间部分还设有与进油槽并列的整体再向下凹进的凹槽即回油槽A，轴承底座与轴承上盖由螺钉相连，轴承上盖底面中部设有与轴承底座上开口槽对应的两端设在轴承上盖两个平行立面上的半圆柱形下开口槽，该下开口槽中间部分也设有间断的再向上凹进并与轴承底座进油槽A对应的条形凹槽即进油槽B，中间完整槽内设有一个进油孔C，在该下开口槽中间部分还设有与进油槽并列的整体再向上凹进并与轴承底座回油槽A对应的凹槽即回油槽B，该回油槽内设有回油孔B，所述轴承上盖与轴承底座两者的两个半圆槽孔组成一个两端为开口内径不等的圆柱腔，在两端的开口上各设一个与其对应的环形端盖，其通过螺钉分别与轴承上盖和轴承底座相连，在轴承上盖与轴承底座组成的圆柱腔内设有外周面与其对应的定子，该定子有一个中空的圆柱基体，其内周面上设有与母线平行的8个径向均布的凸块即磁极，在每个磁极的向心自由端面上各设一个径向通孔即进油孔A，在两个磁极之间的基体上设有径向通孔即回油孔A，另在定子4对磁极之间的端面上还设有4组中心线与定子轴线平行的通孔，在定子各磁极向心自由端面上设一个圆筒形静压支承垫，其周壁上设有16个与母线平行的条形通孔，其中相间的8个条形通孔与磁极对应其为支承腔，另外相间的8个条形通孔为回油槽C，所述静压支承垫内周面通过导磁套与转子轴相连，该转子轴两端分别穿过端盖和骨架密封位于轴承座外；在定子每个磁极上各套一个漆包线圈，8个磁极采用NSSNNSSN方式分布，即相邻磁极为一对，每对中一个为N极另一个为S极，并且相邻的两对其相邻的两磁极极性相同，每对磁极与导磁套组成磁通回路。

2.根据权利要求1所述的电磁-静压双重悬浮的径向轴承，其特征在于：8个漆包线圈有2种缠绕方式，通电后会使线圈内的磁极分别为N极或S极。

3.根据权利要求2所述的电磁-静压双重悬浮的径向轴承，其特征在于：在轴承底座进油槽两侧各设一个密封件槽，同时在轴承上盖进油槽两侧各设一个与轴承底座密封件槽对应的密封件槽，在轴承底座和轴承上盖对应的两密封件槽内各设一个O型圈。

4.根据权利要求3所述的电磁-静压双重悬浮的径向轴承，其特征在于：在端盖与轴承上盖及轴承底座之间设有环形骨架密封。

5.根据权利要求4所述的电磁-静压双重悬浮的径向轴承，其特征在于：设在轴承底座和轴承上盖上的进油孔或出油孔上均设有接头。

6.根据权利要求4所述的电磁-静压双重悬浮的径向轴承，其特征在于：轴承底座的进油槽A与轴承上盖的进油槽B两者中间各设一个完整的进油槽，两侧各设半个进油槽，组合在一起的轴承底座和轴承上盖其上下两个半进油槽即成为两个完整进油槽。