CN107100930A - 一种电磁‑静压双悬浮推力轴承 - Google Patents

一种电磁‑静压双悬浮推力轴承 Download PDF

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Abstract

一种电磁‑静压双悬浮推力轴承，其主要包括液体静压支承和电磁悬浮支承系统，转轴穿过2个相同的轴套，两轴套圆管部分设径向支承腔，两轴套的圆槽开口相对且两者之间设隔圈，在两轴套与隔圈组成的空腔内，两轴套底各与一个定子一侧相邻，两定子另一侧分别设8个周向均布的凸块即磁极，在每个磁极上各套一个漆包线圈，8个磁极采用NSSNNSSN方式排列，每对磁极上各设一个由隔磁材料制成的静压支承垫，该静压支承垫与磁极相反的一侧设有轴向支承腔，静压支承垫设轴向支承腔的一面与止推盘相邻。本发明能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-静压双悬浮推力轴承
技术领域
本发明涉及一种滑动轴承。
背景技术
普通轴向轴承通常成对使用，并且在运转中，由于惯性力的作用，钢球与滚道之间还要产生滑动，而使温度增高，工作表面易损坏。只适用于承受一面轴向负荷、转速较低的机件上。液体静压轴承具有刚度好、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，高转速的电磁-静压双悬浮推力轴承。本发明主要是将液体静压支承和电磁悬浮支承组合在一起成为一个对回转轴进行双支承的磁液双支承轴承。
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：转轴、轴套、静压支承垫和止推盘。其中，转轴穿过2个相同的轴套，该轴套是由圆槽及圆管两部分组成的，轴套圆管部分的内径与转轴的外径对应，轴套圆管部分自由端设骨架密封，在与骨架密封相邻的轴套圆管内侧设一个圆环形凹槽，该圆环形凹槽与和轴套圆管轴线平行的直凹槽相连通即为C字形回油槽，其两开口位于轴套圆槽底内，在每个C字形回油槽所围的圆管内周面上各设一个凹槽即径向支承腔，每个槽底各设一个进油孔B，其和接头B相连。轴套圆槽底内侧设有与管孔同中心线的环形凹槽，即环形回油槽，在该环形回油槽上设有与其相连且向外(即朝向圆槽外周边方向)延伸的4个均布的径向分支，其中一个分支上设轴套回油孔，在环形回油槽外侧及2个径向分支之间设有4个间断的凹槽即进油槽，最好，该4个进油槽的内立面在一个圆周上而外立面则在另一个圆周上，每个进油槽底各设一个进油孔A。所述两轴套的圆槽开口相对且两者之间设内径与圆槽内径相同的圆环形隔圈，穿过两轴套及隔圈对应通孔的螺栓将三者相连，最好在轴套圆槽开口的端面上设有环形凹槽，其内设O形圈A。在两轴套与隔圈组成的空腔内，两轴套底各与一个套在转子轴上的圆环形定子一侧相邻，该定子上设有4组均布的通孔，每组有径向排列的3个即定子回油孔，其与轴套上的环形回油槽径向分支相对应。每组回油孔两侧的定子上各设一个通孔即进油孔C，两定子另一侧分别通过电磁悬浮支承系统与一个套在转轴上的圆环形止推盘相邻，所述电磁悬浮支承系统主要包括：磁极、漆包线和静压支承垫。定子另一侧设8个周向均布的凸块即磁极，每个磁极上各设一个轴向通孔其与定子上的进油孔C对应。在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方式排列，即相邻2个磁极为一对，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磁极极性相同。每对磁极上各设一个由隔磁材料制成的静压支承垫，最好该静压支承垫与磁极相邻的一侧设有两个与磁极外漆包线圈对应的凹槽即固定槽，以便与两者定位。该静压支承垫与磁极相反的一侧设有凹槽即回油槽也称为轴向支承腔，槽底设有3个通孔，其两侧的2个通孔各与一个磁极上的轴向通孔对应即为进油孔，最好静压支承垫上的进油孔与磁极上的轴向通孔之间设有O型圈，该O型圈置于磁极内与其对应的凹槽内，该静压支承垫中间通孔为螺钉孔，设在其内的螺钉与每对磁极间的螺纹盲孔相连，将静压支承垫和磁极固定在定子上。每侧4个静压支承垫设轴向支承腔的一面与止推盘相邻，每对磁极分别与止推盘组成磁通回路，最好止推盘的材质为电工软铁，采用镀锌处理。
本发明工作过程大致如下：
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支承；液压油由进油孔流入并填满油腔后，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是本发明的立体示意图；
图2是本发明轴向剖面视图；
图3是本发明内部结构立体示意图；
图4是本发明定子与静压支承垫配合立体示意图；
图5是本发明轴套内侧视图；
图6是图5的B-B视图；
图7是本发明轴套外侧视图；
图8是本发明轴套剖视图；
图9是本发明定子及磁极的立体示意图；
图10是本发明静压支承垫主视示意图。
图中：1、转轴，2、轴套，3、隔圈，4、接头A，5、螺栓，6、接头B，7、骨架密封，8、螺纹孔，9、环形回油槽，10、进油槽，11、O型圈A，12、轴套回油孔，13、进油孔A，14、进油孔B，15、C字形回油槽，16、径向支承腔，17、止推盘，18、静压支承垫，19、漆包线圈，20、定子，21、进油孔C，22、定子回油孔，23、O型圈槽，24、磁极A，25、螺纹盲孔，26、磁极B，27、螺钉孔，28、轴向支承腔，29、通油孔，30、固定槽，31、磁极C，32、磁极D，33、磁极E，34、磁极F，35、磁极G，36、磁极H，37轴向通孔。
具体实施方式
在图1和图2所示的电磁-静压双悬浮推力轴承示意图中，其中，转轴1穿过2个相同的轴套2，该轴套是由圆槽及圆管两部分组成的，轴套圆管部分的内径与转轴的外径对应，如图6和图8所示，轴套圆管部分自由端设骨架密封7，在与骨架密封相邻的轴套圆管内侧设一个圆环形凹槽，该圆环形凹槽与和轴套圆管轴线平行的直凹槽相连通即为C字形回油槽15，其两开口位于轴套圆槽底内，在每个C字形回油槽所围的圆管内周面上各设一个凹槽即径向支承腔16，每个槽底各设一个进油孔B14，其和接头B6相连。在图5和图7中，轴套圆槽底内侧设有与管孔同中心线的环形凹槽，即环形回油槽9，在该环形回油槽上设有与其相连且向外(即朝向圆槽外周边方向)延伸的4个均布的径向分支，其中一个分支上设轴套回油孔12，该回油孔位于轴套的外侧与接头A4相连。在环形回油槽外侧及2个径向分支之间设有4个间断的凹槽即进油槽10，该4个进油槽的内立面在一个圆周上而外立面则在另一个圆周上，每个进油槽底各设一个进油孔A13。所述两轴套的圆槽开口相对且两者之间设内径与圆槽内径相同的圆环形隔圈3，穿过两轴套通孔8及隔圈对应通孔的螺栓5将三者相连，在轴套圆槽开口的端面上设有环形凹槽，其内设O形圈A11。在两轴套与隔圈组成的空腔内，如图3所示，两轴套底各与一个套在转子轴上的圆环形定子20一侧相邻，该定子上设有4组均布的通孔，每组有径向排列的3个即定子回油孔22，其与轴套上的环形回油槽9径向分支相对应。每组回油孔两侧的定子上各设一个通孔即进油孔C21，两定子另一侧分别通过电磁悬浮支承系统与一个套在转轴上的圆环形止推盘17相邻，定子另一侧设8个周向均布的凸块即磁极，如图4和图9所示，每个磁极上各设一个轴向通孔37其与定子上的进油孔C对应。在每个磁极上各套一个漆包线圈19，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方式排列，即相邻2个磁极为一对，其中磁极A24与磁极H36为一对，磁极B26与C31磁极为一对，磁极D32与磁极E33为一对，磁极F34与磁极G35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磁极极性相同。每对磁极上各设一个由隔磁材料制成的静压支承垫18，如图10所示，该静压支承垫与磁极相邻的一侧设有两个与磁极外漆包线圈对应的凹槽即固定槽30。该静压支承垫与磁极相反的一侧设有凹槽即回油槽也称为轴向支承腔28，槽底设有3个通孔，其两侧的2个通孔各与一个磁极上的轴向通孔对应即为进油孔29，静压支承垫上的进油孔与磁极上的轴向通孔之间设有O型圈23，该O型圈置于磁极内与其对应的凹槽内，该静压支承垫中间通孔为螺钉孔27，设在其内的螺钉与每对磁极间的螺纹盲孔25相连，将静压支承垫和磁极固定在定子上。每侧4个静压支承垫设轴向支承腔的一面与止推盘17相邻，每对磁极分别与止推盘组成磁通回路，止推盘的材质为电工软铁，采用镀锌处理。

Claims (7)

1.一种电磁-静压双悬浮推力轴承，其特征在于：转轴穿过2个相同的轴套，该轴套是由圆槽及圆管两部分组成的，轴套圆管部分的内径与转轴的外径对应，轴套圆管部分自由端设骨架密封，在与骨架密封相邻的轴套圆管内侧设一个圆环形凹槽，该圆环形凹槽与和轴套圆管轴线平行的直凹槽相连通即为C字形回油槽，其两开口位于轴套圆槽底内，在每个C字形回油槽所围的圆管内周面上各设一个凹槽即径向支承腔，每个槽底各设一个进油孔B，其和接头B相连；轴套圆槽底内侧设有与管孔同中心线的环形凹槽，即环形回油槽，在该环形回油槽上设有与其相连且向外延伸的4个均布的径向分支，其中一个分支上设轴套回油孔，在环形回油槽外侧及2个径向分支之间设有4个间断的凹槽即进油槽，每个进油槽底各设一个进油孔A，所述两轴套的圆槽开口相对且两者之间设内径与圆槽内径相同的圆环形隔圈，穿过两轴套及隔圈对应通孔的螺栓将三者相连，在两轴套与隔圈组成的空腔内，两轴套底各与一个套在转子轴上的圆环形定子一侧相邻，该定子上设有4组均布的通孔，每组有径向排列的3个即定子回油孔，其与轴套上的环形回油槽径向分支相对应，每组回油孔两侧的定子上各设一个通孔即进油孔C，两定子另一侧分别通过电磁悬浮支承系统与一个套在转轴上的圆环形止推盘相邻，定子另一侧设8个周向均布的凸块即磁极，每个磁极上各设一个轴向通孔其与定子上的进油孔C对应，在每个磁极上各套一个漆包线圈，8个磁极采用NSSNNSSN方式排列，即相邻2个磁极为一对，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磁极极性相同，每对磁极上各设一个由隔磁材料制成的静压支承垫，该静压支承垫与磁极相反的一侧设有凹槽即回油槽也称为轴向支承腔，槽底设有3个通孔，其两侧的2个通孔各与一个磁极上的轴向通孔对应即为进油孔，该静压支承垫中间通孔为螺钉孔，设在其内的螺钉与每对磁极间的螺纹盲孔相连，每侧4个静压支承垫设轴向支承腔的一面与止推盘相邻，每对磁极分别与止推盘组成磁通回路。
2.根据权利要求1所述的电磁-静压双悬浮推力轴承，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1所述的电磁-静压双悬浮推力轴承，其特征在于：静压支承垫与磁极相邻的一侧设有两个与磁极外漆包线圈对应的凹槽即固定槽。
4.根据权利要求1所述的电磁-静压双悬浮推力轴承，其特征在于：静压支承垫上的进油孔与磁极上的轴向通孔之间设有O型圈，该O型圈置于磁极内与其对应的凹槽内。
5.根据权利要求1所述的电磁-静压双悬浮推力轴承，其特征在于：轴套圆槽底4个进油槽的内立面在一个圆周上而外立面则在另一个圆周上。
6.根据权利要求1所述的电磁-静压双悬浮推力轴承，其特征在于：在轴套圆槽开口的端面上设有环形凹槽，其内设O形圈A。
7.根据权利要求1所述的电磁-静压双悬浮推力轴承，其特征在于：止推盘的材质为电工软铁，采用镀锌处理。
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