CN108644229A - 一种结合被动磁悬浮与空气静压的双悬浮轴向轴承 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种结合被动磁悬浮与空气静压的双悬浮轴向轴承，包括轴、第一定子、第二定子、调整垫、止推盘、第一内圈永磁体、多孔介质片、第一外圈永磁体、第二内圈永磁体和第二外圈永磁体。该轴承由被动磁悬浮及空气静压两套支承系统组成，被动磁悬浮系统由定子、永磁体和轴组成；空气静压系统主要由轴、定子、多孔介质片及调整垫构成。空气通过第一、二定子上的进气孔流入气槽，通过多孔介质片作用于止推盘的左右两侧，在流经多孔介质片与止推盘之间的间隙时，形成阻力，建立空气静压力，而后从调整垫上的出气孔流出。本发明能够集被动磁悬浮及空气静压两种支承系统优势于一身，能够大幅度减小轴承的摩擦及磨损，提高承载能力及刚度，特别适用于小摩擦、高转速、高控制精度的使用场合。
Description
技术领域
本发明涉及滑动轴承的设计领域，特别涉及一种结合被动磁悬浮与空气静压的双悬浮轴向轴承，该轴承是一种小摩擦、高转速、高控制精度的磁气双悬浮轴承。
背景技术
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。但是空气静压轴承不适用于大功率、重载运行的场合。被动磁力轴承采用永久磁体，利用磁场本身的特性将轴悬浮起来，具有体积小、无功耗、结构简单等优点。
本发明将被动磁力轴承作为辅助装置，与空气静压轴承结合使用，集二者优点于一身，研究开发一种高转速、高承载、清洁性高的轴承。
发明内容
根据上述现有技术存在的问题，本发明提供一种高转速、高控制精度的轴承系统。
为实现上述目的，本发明采用了空气静压系统和被动磁悬浮系统相结合的新型磁气双悬浮轴承。本发明是通过以下技术方案实现的：
一种结合被动磁悬浮与空气静压的双悬浮轴向轴承，包括轴、第一定子、第二定子、调整垫、止推盘、第一内圈永磁体、多孔介质片、第一外圈永磁体、第二内圈永磁体和第二外圈永磁体；
所述第一定子内侧端面沿径向由内到外分别设有环形的第一内圈永磁体槽、多孔介质槽和第一外圈永磁体槽；第一内圈永磁体嵌装在第一内圈永磁体槽内；第一外圈永磁体嵌装在第一外圈永磁体槽内；在多孔介质槽内设有气槽，并在气槽内设有一个进气孔，在另一侧的进气孔处设有接头孔；多孔介质片嵌装在多孔介质槽内，并覆盖在气槽上；在所述第一定子轴孔中沿周向设有防尘密封圈槽；沿所述第一定子圆周设有均布的四个螺纹孔；
所述第二定子的结构特征与所述第一定子对称相同；
所述止推盘的左端面上设有环形的第二内圈永磁体槽和第二外圈永磁体槽，分别与第一定子内侧端面上的第一内圈永磁体槽和第一外圈永磁体槽相对应；第二内圈永磁体嵌装在第二内圈永磁体槽内，第二外圈永磁体嵌装在第二外圈永磁体槽内；所述止推盘右端面的结构特征与其左端面的对称相同；
所述调整垫两端面沿周向分别设有O型圈沟槽，在所述调整垫的圆周上沿径向设有两个出气孔；在所述调整垫的端面上沿圆周设有均布的四个螺纹孔与所述第一、二定子上的四个螺纹孔匹配对应；
所述双悬浮轴向轴承的装配关系为：
所述轴与止推盘为一体结构，止推盘位于轴的中间位置，调整垫套装在止推盘上；第一定子和第二定子分别在止推盘的左右两侧套装在轴上，在所述第一、二定子的防尘密封圈槽内均装有A型防尘密封圈；在所述调整垫两端面的O型圈沟槽内均内装有O型圈；所述止推盘与第一定子和第二定子之间均存在10μm的间隙；所述第一定子、调整垫和第二定子通过四个螺纹孔用螺栓和螺母紧固；
所述第一定子上的第一内圈永磁体和第一外圈永磁体分别与所述止推盘左端面上的第二内圈永磁体和第二外圈永磁体同性磁极相对；所述第二定子上的第三内圈永磁体和第三外圈永磁体分别与所述止推盘右端面上的第四内圈永磁体和第四外圈永磁体同性磁极相对。根据同极相斥原则，在轴与定子之间形成斥力，使轴悬浮。
在所述双悬浮轴向轴承的空气静压系统中，空气静压系统主要由轴、定子、多孔介质片及调整垫构成。空气通过第一、二定子上的进气孔流入气槽，通过多孔介质片作用于止推盘的左右两侧，在流经多孔介质片与止推盘之间的间隙时，形成阻力，建立空气静压力，而后从调整垫上的出气孔流出。
由于采用上述技术方案，本发明与现有技术相比具有这样的有益效果：
本发明能够集被动磁悬浮及空气静压两种支承系统优势于一身，无需单独配备辅助支承系统，能够大幅度减小轴承的摩擦及磨损，提高承载能力及刚度，特别适用于小摩擦、高转速、高控制精度的使用场合。
附图说明
图1是本发明一种结合被动磁悬浮与空气静压的双悬浮轴向轴承示意图；
图2是本发明一种结合被动磁悬浮与空气静压的双悬浮轴向轴承剖视图；
图3是第一定子示意图；
图4是图3沿A-A向的剖视示意图；
图5是调整垫示意图；
图6是图5沿B-B向的剖视示意图；
图7是轴与止推盘的装配及结构示意图；
图8是第一内圈永磁体示意图；
图9是第一外圈永磁体示意图；
图10是多孔介质片示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作详细说明：
本发明一种结合被动磁悬浮与空气静压的双悬浮轴向轴承的一个实施例，如图1-2所示，包括轴1、第一定子3、第二定子5、调整垫4、止推盘14、第一内圈永磁体11、多孔介质片10、第一外圈永磁体9、第二内圈永磁体29和第二外圈永磁体28；
如图2-4所示，所述第一定子3的直径均为190mm，轴孔径为52mm，厚度为15mm；所述第一定子3内侧端面沿径向由内到外分别设有环形的第一内圈永磁体槽18、多孔介质槽19和第一外圈永磁体槽20；第一内圈永磁体槽18的内径62mm，外径86mm，深5mm；多孔介质槽19内径90mm，外径110mm，深3mm；第一外圈永磁体槽20内径114mm，外径138mm，深5mm。第一内圈永磁体11嵌装在第一内圈永磁体槽18内，第一内圈永磁体11如图8所示，其内径62mm，外径86mm，厚5mm；第一外圈永磁体9嵌装在第一外圈永磁体槽20内，第一外圈永磁体9如图9所示,妻内径114mm，外径138mm，厚5mm；在多孔介质槽19内设有气槽12，气槽12内径95mm，外径105mm，深3mm；并在气槽12内设有一个进气孔16，其直径为5mm；在另一侧的进气孔处设有接头孔22，其直径为10mm，接头孔22外设有接头2；多孔介质片10嵌装在多孔介质槽19内，多孔介质片10如图10所示，并覆盖在气槽12上；多孔介质片10的内径90mm，外径110mm，厚度3mm。在所述第一定子3轴孔中沿周向设有防尘密封圈槽21；沿所述第一定子3圆周设有均布的四个螺纹孔17；所述第二定子5的结构特征与所述第一定子3对称相同；
如图2和图7所示，所述止推盘14的直径位145mm，厚度为15mm。所述止推盘4的左端面上设有环形的第二内圈永磁体槽26和第二外圈永磁体槽27，分别与第一定子3内侧端面上的第一内圈永磁体槽18和第一外圈永磁体槽20相对应；第二内圈永磁体槽18的内径62mm，外径86mm，深5mm；第二外圈永磁体槽20内径114mm，外径138mm，深5mm。第二内圈永磁体29嵌装在第二内圈永磁体槽26内，第二内圈永磁体槽18的内径62mm，外径86mm，深5mm；第二外圈永磁体28嵌装在第二外圈永磁体槽27内，第一外圈永磁体槽20内径114mm，外径138mm，深5mm；所述止推盘14右端面的结构特征与其左端面的对称相同；
如图2和图5-6所示，所述调整垫4的外径为190mm，内径为150mm，厚度位15.03mm；所述调整垫4两端面沿周向分别设有O型圈沟槽24，在所述调整垫4的圆周上沿径向设有两个出气孔25；出气孔25的直径为10mm，每个出气孔外设有消音器6；在所述调整垫4的端面上沿圆周设有均布的四个螺纹孔23与所述第一、二定子3和5上的四个螺纹孔匹配对应；
所述双悬浮轴向轴承的装配关系为：
如图1-2所示，所述轴1的直径为50mm，所述轴1与止推盘14为一体结构，止推盘14位于轴的中间位置，调整垫4套装在止推盘14上；第一定子3和第二定子5分别在止推盘14的左右两侧套装在轴1上，在所述第一、二定子3和5的防尘密封圈槽21均装有A型防尘密封圈13；在所述调整垫4两端面的O型圈沟槽24均内装有O型圈15；O型圈15的直径为160mm，截面直径为1.8mm；止推盘14与第一定子3和第二定子5之间均存在10μm的间隙；所述第一定子3、调整垫4和第二定子5通过四个螺纹孔用螺栓8和螺母7紧固；
如图2所示，所述第一定子上的第一内圈永磁体11和第一外圈永磁体9分别与所述止推盘14左端面上的第二内圈永磁体29和第二外圈永磁体28同性磁极相对；所述第二定子5上的第三内圈永磁体30和第三外圈永磁体31分别与所述止推盘14右端面上的第四内圈永磁体32和第四外圈永磁体33同性磁极相对。根据同极相斥原则，在轴与定子之间形成斥力，使轴悬浮。
轴承工作时，空气由进气孔16进入气槽12，通过多孔介质片10作用于止推盘14，建立空气静压力，而后从调整垫4上的出气孔25流出。与此同时，定子3，5上的永磁体与止推盘14上的永磁体同性磁极相对，根据同极相斥原则，轴与定子之间形成斥力，使轴悬浮，实现双重支承。
当加载时，可改变进气孔16的进气压力以调节定子与止推盘间的间隙，从而调节气压支承力及磁支承力，对轴1位置实现微调。
Claims (1)
1.一种结合被动磁悬浮与空气静压的双悬浮轴向轴承，其特征在于：所述双悬浮轴向轴承包括轴、第一定子、第二定子、调整垫、止推盘、第一内圈永磁体、多孔介质片、第一外圈永磁体、第二内圈永磁体和第二外圈永磁体；
所述第一定子内侧端面沿径向由内到外分别设有环形的第一内圈永磁体槽、多孔介质槽和第一外圈永磁体槽；第一内圈永磁体嵌装在第一内圈永磁体槽内；第一外圈永磁体嵌装在第一外圈永磁体槽内；在多孔介质槽内设有气槽，并在气槽内设有一个进气孔，在另一侧的进气孔处设有接头孔；多孔介质片嵌装在多孔介质槽内，并覆盖在气槽上；在所述第一定子轴孔中沿周向设有防尘密封圈槽；沿所述第一定子圆周设有均布的四个螺纹孔；
所述第二定子的结构特征与所述第一定子对称相同；
所述止推盘的左端面上设有环形的第二内圈永磁体槽和第二外圈永磁体槽，分别与第一定子内侧端面上的第一内圈永磁体槽和第一外圈永磁体槽相对应；第二内圈永磁体嵌装在第二内圈永磁体槽内，第二外圈永磁体嵌装在第二外圈永磁体槽内；所述止推盘右端面的结构特征与其左端面的对称相同；
所述调整垫两端面沿周向分别设有O型圈沟槽，在所述调整垫的圆周上沿径向设有两个出气孔；在所述调整垫的端面上沿圆周设有均布的四个螺纹孔与所述第一、二定子上的四个螺纹孔匹配对应；
所述双悬浮轴向轴承的装配关系为：
所述轴与止推盘为一体结构，止推盘位于轴的中间位置，调整垫套装在止推盘上；第一定子和第二定子分别在止推盘的左右两侧套装在轴上，在所述第一、二定子的防尘密封圈槽内均装有A型防尘密封圈；在所述调整垫两端面的O型圈沟槽内均内装有O型圈；所述止推盘与第一定子和第二定子之间均存在10μm的间隙；所述第一定子、调整垫和第二定子通过四个螺纹孔用螺栓和螺母紧固；
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