CN108488233A - 一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承，包括空气静压系统和电磁悬浮系统；所述轴承构成包括轴、止推盘、第一定子、第二定子和调整垫；第一定子上设有八个磁极，磁极按照NSSNNSSN方式排列，每相邻两个磁极为一对；第二定子结构与第一定子相同。装配关系为：调整垫套装在止推盘的外圆周；第一定子和第二定子相对地安装在止推盘的两侧，第一定子的磁极和第二定子的磁极均朝向内侧。本发明能够集空气静压系统及电磁悬浮系统两种支承系统于一身，无需单独配备辅助支承及循环冷却系统，能够大幅度减小轴承的摩擦及磨损，提高承载能力及刚度。

Description

一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承
所属领域
本发明涉及滑动轴承的设计领域，特别涉及一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承。
背景技术
空气静压轴承采用空气作为润滑介质，当外部压缩气体通过节流器进入轴承间隙，就会在间隙中形成一层具有一定承载和刚度的润滑气膜，依靠该气膜的润滑支承作用将轴浮起在轴承中。空气静压轴承具有小摩擦、小功率、高转速、清洁性高等优点，因此得到普遍重视和广泛应用。但是空气静压轴承支承刚度及承载力较低，不适用于大功率、重载运行的场合。
发明内容
根据上述现有技术存在的问题，提供一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承。本发明将电磁悬浮轴承作为辅助装置，与空气静压轴承结合使用，提高承载能力，研究开发一种高转速、高承载、清洁性高的轴承。
为实现上述发明目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承，包括空气静压系统和电磁悬浮系统；所述轴承构成包括轴4、第一定子5、第二定子7和调整垫6；所述第一定子为圆盘形结构，在圆盘的一侧端面上沿定子圆周均匀设有八个磁极18、19、20、21、22、23、24和25，磁极按照NSSNNSSN方式排列，每相邻两个磁极为一对，其中磁极25和磁极18为一对，磁极19和磁极20为一对，磁极21和磁极22为一对，磁极23和磁极24为一对；在每个磁极上绕有漆包线圈8，在每个磁极下的第一定子5上沿轴向设有进气孔14,在每个磁极上沿第一定子5轴向设有节流孔15与进气孔14相连通，在每个磁极节流孔15的端面设有气腔17，在磁极的端面上浇铸有多孔介质垫片9；在第一定子的内圆周上设有J型防尘圈沟槽16；所述第二定子7结构与第一定子相同；
所述调整垫6为圆环结构，在圆环的端面上沿轴向设有四个安装孔13-1与第一定子5上的四个螺纹孔13以及第二定子7上的四个螺纹孔相对应；沿圆环径向设有两个出气孔27，调整垫6两端面上分别设有一个O型圈沟槽26；
所述轴承的装配关系为：止推盘11套装在轴4的中部与其形成过盈配合，调整垫6套装在止推盘11的外圆周，在调整垫6两端面的O型圈沟槽26内嵌装有O型圈12；第一定子5和第二定子7相对地安装在推盘11的两侧，第一定子5的磁极和第二定子7的磁极均朝向内侧；在第一定子5和第二定子7两侧的J型防尘圈沟槽16内分别嵌装有J型防尘密封圈10密封，并通过四个螺栓紧固固定；在第一定子5和第二定子7的每个进气孔上装设接头2；在调整垫6的两个出气孔27上装设消音器3。
在所述轴承的空气静压系统中，空气通过进气孔14流入气腔17，通过多孔介质垫片9作用于止推盘11，而后单向流经磁极18及漆包线8，从调整垫6上的出气孔27流出，带走热量，冷却磁极18与漆包线8。
在所述轴承的电磁悬浮系统中，对于第一定子而言，其中：磁极25、磁极18和止推盘11构成磁通回路，磁极19、磁极20和止推盘11构成磁通回路，磁极21、磁极22和止推盘11构成磁通回路，磁极23、磁极24和止推盘11构成磁通回路；对于第二定子的磁通回路构成情况与第一定子情况相同；由此构成所述轴承的电磁悬浮系统。
进一步的，所述止推盘11的材质为电工软铁，采用镀锌处理。
进一步的，所述多孔介质垫片9为非导磁材料制作。
由于采用上述技术方案，本发明提供的一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承，与现有技术相比具有这样的有益效果：
本发明的磁气双悬浮轴承能够集空气静压系统及电磁悬浮系统两种支承系统优势于一身，无需单独配备辅助支承及循环冷却系统，能够大幅度减小轴承的摩擦及磨损，提高承载能力及刚度。本发明直接在定子上加工进气孔和密封槽，无需外壳，节省材料。
附图说明
图1是一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承示意图；
图2是一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承剖视图；
图3中(a)是定子示意图(b)的A-A向剖视图，(b)是定子示意图；
图4中(a)是调整垫示意图(b)的B-B向剖视图，(b)是调整垫示意图；
图5是轴示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作详细说明：
本发明的一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承，如图1、图2所示，作为一种优选方案，所述轴承包括空气静压系统和电磁悬浮系统；所述轴承构成包括轴4、止推盘11、第一定子5、第二定子7和调整垫6，轴4的直径为50mm，止推盘11的直径为130mm，厚度为12mm；所述第一定子5为圆盘形结构，其直径为190mm，厚度为15mm；如图2所示，在圆盘的一侧端面上沿定子圆周均匀设有八个磁极18、19、20、21、22、23、24和25，磁极厚度为10mm，磁极按照NSSNNSSN方式排列，每相邻两个磁极为一对，其中磁极25和磁极18为一对，磁极19和磁极20为一对，磁极21和磁极22为一对，磁极23和磁极24为一对；在每个磁极上绕有漆包线圈8，在每个磁极下的第一定子5上沿轴向设有进气孔14,进气孔14直径为12mm；在每个磁极上沿第一定子5轴向设有节流孔15与进气孔14相连通，节流孔15的直径为5mm，在每个磁极节流孔15的端面设有气腔17，气腔17直径为12mm；在磁极的端面上浇铸有多孔介质垫片9，多孔介质垫片9为圆环形，其厚度为2mm，其内径为75mm，外径为125mm；所述多孔介质垫片9为非导磁材料制作；在第一定子的内圆周上设有J型防尘圈沟槽16；在磁极外的端面上设有四个螺纹孔13用于装配，螺纹孔13的直径为10mm，所述第二定子结构与第一定子相同；
所述调整垫6为圆环结构，如图4所示，其厚度为36mm，内径为140mm，外径为190mm；在圆环的端面上沿轴向设有四个安装孔13-1与第一定子5上的四个螺纹孔13以及第二定子7上的四个螺纹孔相对应；沿圆环径向设有两个出气孔27，出气孔27的直径为10mm；调整垫6两端面上分别设有一个O型圈沟槽26，沟槽深度为2.37mm；
如图1和图2所示所述轴承的装配关系为：如图5所示，所述止推盘11的材质为电工软铁，采用镀锌处理；调整垫6套装在止推盘11的外圆周与其形成过盈配合，在调整垫6两端面的O型圈沟槽26内嵌装有O型圈12，O型圈12的直径为150mm，截面直径为2.7mm；第一定子5和第二定子7相对地安装在推盘11的两侧，第一定子5的磁极和第二定子7的磁极均朝向内侧；在第一定子5和第二定子7两侧的J型防尘圈沟槽16内分别嵌装有J型防尘密封圈10密封；在第一定子和第二定子的每个进气孔上装设接头2；在调整垫6的两个出气孔27上装设消音器3。
初始工作时，漆包线圈8通电，漆包线圈8不同的缠绕方式使得在磁极的表面依次产生NSSNNSSN的磁极分布，每相邻2个磁极为一对，其中25、18为一对，19、20为一对，21、22为一对，23、24为一对；每个磁极对分别与止推盘11之间形成磁通回路，其中磁极25、磁极18与止推盘11形成磁通回路，磁极19、磁极20与止推盘11形成磁通回路，磁极21、磁极22与止推盘11形成磁通回路，磁极23、磁极24与止推盘11形成磁通回路，依此构成所述轴承的电磁悬浮系统。
在所述轴承的空气静压支承系统中，空气通过进气孔14进入气腔17，空气从气腔17通过多孔介质9作用于止推盘11，而后单向流经磁极18及漆包线圈8，从调整垫6上的出气孔27流出，带走热量冷却磁极与漆包线圈；同理，从其他磁极及漆包线圈流过并带走热量达到冷却的效果。
当加载时，可改变进气孔14的进气压力及漆包线圈8的电流，以调节所述轴承的气压支承力及电磁支承力，对轴4位置实现微调。

Claims (3)

1.一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承，其特征在于：包括空气静压系统和电磁悬浮系统；所述轴承构成包括轴(4)、第一定子(5)、第二定子(7)和调整垫(6)；所述第一定子为圆盘形结构，在圆盘的一侧端面上沿定子圆周均匀设有八个磁极(18)、(19)、(20)、(21)、(22)、(23)、(24)和(25)，磁极按照NSSNNSSN方式排列，每相邻两个磁极为一对，其中磁极(25)和磁极(18)为一对，磁极(19)和磁极(20)为一对，磁极(21)和磁极(22)为一对，磁极(23)和磁极(24)为一对；在每个磁极上绕有漆包线圈(8)，在每个磁极下的第一定子(5)上沿轴向设有进气孔(14),在每个磁极上沿第一定子(5)轴向设有节流孔(15)与进气孔(14)相连通，在每个磁极节流孔(15)的端面设有气腔(17)，在磁极的端面上浇铸有多孔介质垫片(9)；在第一定子的内圆周上设有J型防尘圈沟槽(16)；所述第二定子(7)结构与第一定子相同；
所述调整垫(6)为圆环结构，在圆环的端面上沿轴向设有四个安装孔(13-1)与第一定子(5)上的四个螺纹孔(13)以及第二定子(7)上的四个螺纹孔相对应；沿圆环径向设有两个出气孔(27)，调整垫(6)两端面上分别设有一个O型圈沟槽(26)；
所述轴承的装配关系为：止推盘(11)套装在轴(4)的中部与其形成过盈配合，调整垫(6)套装在止推盘(11)的外圆周，在调整垫(6)两端面的O型圈沟槽(26)内嵌装有O型圈(12)；第一定子(5)和第二定子(7)相对地安装在推盘(11)的两侧，第一定子(5)的磁极和第二定子(7)的磁极均朝向内侧；在第一定子(5)和第二定子(7)两侧的J型防尘圈沟槽(16)内分别嵌装有J型防尘密封圈(10)密封，并通过四个螺栓紧固固定；在第一定子(5)和第二定子(7)的每个进气孔上装设接头2)；在调整垫(6)的两个出气孔(27)上装设消音器(3)。
2.根据权利1所述的一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承，其特征在于：所述止推盘(11)的材质为电工软铁，采用镀锌处理。
3.根据权利1所述的一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承，其特征在于：所述多孔介质垫片(9)为非导磁材料制作。
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