CN112372261B - 一种调节磁浮轴承、辅助轴承与转子装配间隙的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种调节磁浮轴承、辅助轴承与转子装配间隙的方法，包括以下步骤：S1准备以下零部件：磁浮轴承、转子、推力盘、传感器测量体、位移传感器、辅助轴承、保护套、弹簧叠片、轴承座和左侧调整块、右侧调整块；磁浮轴承内设有左侧线圈和右侧线圈；S2磁浮轴承与转子间隙调节，使推力盘与磁浮轴承左侧线圈、右侧线圈的间隙C、D相等；S3辅助轴承与转子间隙调节，使辅助轴承右侧面的轴向间隙值E与辅助轴承左侧面的轴向间隙值F相等，且E、F的值小于C、D的值，通过该调节方法，使磁浮轴承和辅助轴承在转子系统中处于合适的位置，不仅可以更有效的保护磁浮轴承，也更利于磁浮轴承控制器设计，实现辅助轴承对磁浮轴承的保护。

Description

一种调节磁浮轴承、辅助轴承与转子装配间隙的方法

技术领域

本发明涉及轴承与转子装配技术领域，特别是涉及一种调节磁浮轴承、辅助轴承与转子装配间隙的方法。

背景技术

随着现代化工业发展，对旋转机械的转速和精度要求越来越高。对另一些工作在极端高温或低温环境下的特殊领域的旋转机械来说，除了要求能够承受严酷的环境考验之外，对于支承的可控性、安全性和可靠性的考虑往往是第一位的，同时满足以上要求，可投入实际工程的支承技术根据当前研究首推磁悬浮轴承，磁悬浮轴承是一种利用磁场力将转子无机械摩擦的悬浮在空中的一种高性能轴承，由于磁悬浮轴承具有无摩擦、无磨损、无需润滑和密封、成本低、损耗少及寿命长等优点，在旋转机械中有广阔的应用前景。

在磁浮轴承转子系统中，辅助轴承的作用是保护磁浮轴承。但在实际运用中，由于磁浮轴承与辅助轴承装配方法或间隙调整不到位，使辅助轴承没有真正起到保护作用，导致磁浮轴承受到破坏。如何运用一种科学可靠的装配方法，使磁浮轴承和辅助轴承在转子系统中所处的位置恰到好处，不仅可以更有效的保护磁浮轴承，也更利于磁浮轴承控制器设计。

磁浮轴承转子系统中，除了有径向磁浮轴承和推力磁浮轴承外，还设有辅助轴承，辅助轴承的有两个作用，其一，保护径向轴承，承受转子跌落时转子冲击，防止转子与径向磁浮轴承发生碰撞；其二，承受轴系部分轴向推力，当转子失去磁浮推力轴承支撑，转子在轴向也会发生串动，辅助轴承能承受一定的轴向推力，防止转子与推力磁浮轴承发生碰撞，同时也保护传感器。

辅助轴承的主要作用是起保护作用，故辅助轴承与轴的径向间隙和轴向间隙均小于磁浮轴承与轴的间隙。辅助轴承与轴的径向间隙通过零件尺寸设计即可满足使用要求，但辅助轴承与转子的推力间隙，需要在装配过程中调整来达到要求，因此在装配过程中，如何保证在设定预紧力下转子推力盘与磁浮推力轴承左、右间隙相等的同时，辅助轴承与转子的推力间隙也相等是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种调节磁浮轴承、辅助轴承与转子装配间隙的方法，通过该调节方法，使磁浮轴承和辅助轴承在转子系统中处于合适的位置，不仅可以更有效的保护磁浮轴承，也更利于磁浮轴承控制器设计，实现辅助轴承对磁浮轴承的保护。

本发明的目的是这样实现的：

一种调节磁浮轴承、辅助轴承与转子装配间隙的方法，本方法包括以下步骤：

S1准备以下零部件

磁浮轴承、转子、推力盘、传感器测量体、位移传感器、辅助轴承、保护套、弹簧叠片、轴承座和左侧调整块、右侧调整块；

所述磁浮轴承内设有左侧线圈和右侧线圈；

S2磁浮轴承与转子间隙调节

S21将推力盘和传感器测量体安装在转子的阶梯轴上，传感器测量体位于推力盘的左侧，推力盘和传感器测量体随转子同步轴向移动，磁浮轴承套设在推力盘上，位移传感器对称布置在传感器测量体的两侧，先将转子往左推，使转子上的推力盘与磁浮轴承的左侧线圈接触，记录左侧的位移传感器所测的位移值；

S22再将转子往右推，使转子上的推力盘与磁浮轴承的右侧线圈接触，记录左侧的位移传感器所测的位移值；

S23转子处于与磁浮轴承右侧线圈接触的状态，将记录的左侧位移传感器的两个位移值求平均数，将转子往左移动计算出的平均值距离并轴向固定，此时，推力盘与磁浮轴承左侧线圈、右侧线圈的间隙C、D相等；

S3辅助轴承与转子间隙调节

S31将弹簧叠片和辅助轴承安装在轴承座的阶梯孔内并通过轴承座轴向限位，弹簧叠片对称布置在辅助轴承的左、右两侧，左侧的弹簧叠片一端设置压紧工装，未对压紧工装施加轴向力时，记录压紧工装左端面与轴承座左端面尺寸L的值，计作L1，对压紧工装施加设定的轴向力F'，弹簧叠片产生变形轴向收缩，当轴向力达到设定值F'时，测量压紧工装左端面与轴承座左端面尺寸L的值，计作L2，L1-L2的值即为弹簧叠片在设定轴向力F'情况下产生的轴向收缩变形量，由此确定压紧块的结构尺寸；

S32取出右侧的弹簧叠片，在辅助轴承内圈安装保护套，轴承座的右侧安装右侧调整块，所述右侧调整块设置于轴承座阶梯孔的小孔内、辅助轴承和传感器测量体之间，将步骤S31中获得的压紧块代替压紧工装，对压紧块施加轴向力F'，左侧的弹簧叠片将辅助轴承向右推至与右侧调整块抵触，此时测出压紧块左端面与辅助轴承左端面之间的深度尺寸M；

S33重新装入右侧的弹簧叠片，按步骤S31中相同的顺序装入轴承座的阶梯孔内，对压紧块施加轴向力F'，测出压紧块左端面与保护套左端面的尺寸N和压紧块左端面与辅助轴承左端面的尺寸H；

S34步骤S33中测出的尺寸H与步骤S32中测出的尺寸M的差值H-M即为辅助轴承右侧面的轴向间隙值E，通过配磨右侧调整块满足辅助轴承与转子的轴向间隙要求；步骤S33中测出的尺寸H和尺寸N的差值H-N即为辅助轴承左侧面的轴向间隙值F，通过配磨左侧调整块满足辅助轴承与转子的轴向间隙要求。

进一步的，所述推力盘与磁浮轴承左侧线圈、右侧线圈的间隙C、D相等的同时，辅助轴承与转子的间隙E、F也相等，且E或F＜C或D。

进一步的，步骤S21中，对称布置在传感器测量体两侧的位移传感器与传感器测量体之间的间隙为A、B，且A＞C或D，B＞C或D。

由于采用了上述技术方案，本发明具有如下有益效果：

本发明通过调节磁浮轴承与推力盘、辅助轴承与转子之间的轴向间隙，在设定轴向力下调节推力盘与磁浮轴承左右间隙相等的同时，辅助轴承与转子的推力间隙也相等，使磁浮轴承和辅助轴承在转子系统中所处的位置恰到好处，从而在磁浮轴承转子系统中，辅助轴承能够对磁浮推力轴承起到很好的保护作用，能增加位移传感器的使用寿命，同时，这种结构模式和调整方式更利于磁浮轴承控制，一定程度上降低了磁浮轴承控制器的设计难点。

附图说明

图1为本发明步骤S1零部件与转子的装配结构示意图；

图2为本发明步骤S2的调节示意图；

图3为本发明步骤S31的调节示意图；

图4为本发明步骤S32的调节示意图；

图5为本发明步骤S33的调节示意图；

图6为本发明步骤S34的调节示意图。

附图标记

1为转子，2为保护套，3为压紧块，4为左侧调整块，5为弹簧叠片；

6为辅助轴承，7为轴承座，8为右侧调整块，9为位移传感器，10为传感器测量体，11为磁浮轴承，12为磁浮轴承左侧线圈，13为磁浮轴承右侧线圈，14为推力盘，15为压紧工装

A为左侧位移传感器与传感器测量体之间的间隙；

B为右侧位移传感器与传感器测量体之间的间隙；

C为推力盘与磁浮轴承左侧线圈的间隙；

D为推力盘与磁浮轴承右侧线圈的间隙；

E为辅助轴承右端面与右侧调整块左端面之间的间隙；

F为辅助轴承左端面与左侧调整块右端面之间的间隙；

M为压紧块左端面与辅助轴承左端面之间的深度尺寸；

H为压紧块左端面与辅助轴承左端面的尺寸；

N为压紧块左端面与保护套左端面的尺寸；

具体实施方式

如图1至图6所示，一种调节磁浮轴承、辅助轴承与转子装配间隙的方法，包括以下步骤：

S1准备以下零部件，如图1所示

磁浮轴承11、转子1、推力盘14、传感器测量体10、位移传感器9、辅助轴承6、保护套2、弹簧叠片5、轴承座7和左侧调整块4、右侧调整块8；磁浮轴承11内设有左侧线圈12和右侧线圈13；

S2磁浮轴承11与转子1间隙调节，如图2所示

S21将推力盘14和传感器测量体10安装在转子1的阶梯轴上，传感器测量体10位于推力盘14的左侧，推力盘14和传感器测量体10随转子1同步轴向移动，磁浮轴承11套设在推力盘14上，位移传感器9对称布置在传感器测量体10的两侧，左侧的位移传感器与传感器测量体之间的间隙为A，右侧的位移传感器与传感器测量体之间的间隙为B，先将转子1往左推，使转子上的推力盘14与磁浮轴承的左侧线圈12接触，记录左侧的位移传感器9所测的位移值；

S22再将转子1往右推，使转子上的推力盘14与磁浮轴承的右侧线圈13接触，记录左侧的位移传感器9所测的位移值；

S23此时，转子1处于与磁浮轴承右侧线圈13接触的状态，将步骤S21和步骤S22记录的左侧位移传感器9的两个位移值求平均数，将转子1往左移动计算出的平均值距离并轴向固定，此时，推力盘14与磁浮轴承左侧线圈12、右侧线圈13的间隙C、D相等，即图2中的C＝D；

为了保护位移传感器9，在尺寸设计上，须保证位移传感器9与传感器测量体10之间的间隙A和B要大于磁浮轴承与推力盘之间的间隙，即A>C&D，B>C&D

S3辅助轴承与转子间隙调节，如图3-图6

S31将弹簧叠片5和辅助轴承6安装在轴承座7的阶梯孔内并通过轴承座7轴向限位，弹簧叠片5对称布置在辅助轴承6的左、右两侧，弹簧叠片5编号并按图3顺序装配，左侧的弹簧叠片5一端设置压紧工装15，未对压紧工装15施加轴向力时，记录压紧工装15左端面与轴承座7左端面尺寸L的值，计作L1，对压紧工装15施加设定的轴向力F'，弹簧叠片5产生变形轴向收缩，当轴向力达到设定值F'时，测量压紧工装15左端面与轴承座7左端面尺寸L的值，计作L2，L1-L2的值即为弹簧叠片5在设定轴向力F'情况下产生的轴向收缩变形量，在给定的轴向力一定的情况下，弹簧叠片的变形量也是一定的，由此可以确定压紧块3的结构尺寸；

S32取出右侧的弹簧叠片5，在辅助轴承6内圈安装保护套2，轴承座7的右侧安装右侧调整块8，所述右侧调整块8设置于轴承座7阶梯孔的小孔内、辅助轴承6和传感器测量体10之间，将步骤S31中获得的压紧块3代替压紧工装15，对压紧块3施加轴向力F'，左侧的弹簧叠片5将辅助轴承6向右推至与右侧调整块8抵触，此时测出压紧块3左端面与辅助轴承6左端面之间的深度尺寸M；

S33重新装入右侧的弹簧叠片5，按步骤S31中相同的编号和顺序装入轴承座7的阶梯孔内，对压紧块3施加轴向力F'，测出压紧块3左端面与保护套2左端面的尺寸N和压紧块3左端面与辅助轴承6左端面的尺寸H；

S34步骤S33中测出的尺寸H与步骤S32中测出的尺寸M的差值H-M即为辅助轴承6右侧面的轴向间隙值E，通过配磨右侧调整块8满足辅助轴承6与转子1的轴向间隙要求；步骤S33中测出的尺寸H和尺寸N的差值H-N即为辅助轴承6左侧面的轴向间隙值F，通过配磨左侧调整块4满足辅助轴承6与转子1的轴向间隙要求。

通过上述步骤后，推力盘14与磁浮轴承左侧线圈12、右侧线圈13的间隙C、D相等的同时，辅助轴承6与转子1的间隙E、F也相等，即图6中C＝D的同时，E＝F，且E或F＜C或D。

通过以上调节方法，使磁浮轴承和辅助轴承在转子系统中所处的位置恰到好处，在设定预紧力下推力盘与磁浮轴承左右间隙相等的同时，辅助轴承与转子的推力间隙也相等，从而在磁浮轴承转子系统中，辅助轴承能够对磁浮推力轴承起到很好的保护作用，,同时，这种结构模式和调整方式更利于磁浮轴承控制，一定程度上降低了磁浮轴承控制器的设计难点。

最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其作出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

Claims (3)

1.一种调节磁浮轴承、辅助轴承与转子装配间隙的方法，其特征在于，本方法包括以下步骤：

S1准备以下零部件

磁浮轴承、转子、推力盘、传感器测量体、位移传感器、辅助轴承、保护套、弹簧叠片、轴承座和左侧调整块、右侧调整块；

所述磁浮轴承内设有左侧线圈和右侧线圈；

S2磁浮轴承与转子间隙调节

S21将推力盘和传感器测量体安装在转子的阶梯轴上，传感器测量体位于推力盘的左侧，推力盘和传感器测量体随转子同步轴向移动，磁浮轴承套设在推力盘上，位移传感器对称布置在传感器测量体的两侧，先将转子往左推，使转子上的推力盘与磁浮轴承的左侧线圈接触，记录左侧的位移传感器所测的位移值；

S22再将转子往右推，使转子上的推力盘与磁浮轴承的右侧线圈接触，记录左侧的位移传感器所测的位移值；

S23转子处于与磁浮轴承右侧线圈接触的状态，将记录的左侧位移传感器的两个位移值求平均数，将转子往左移动计算出的平均值距离并轴向固定，此时，推力盘与磁浮轴承左侧线圈、右侧线圈的间隙C、D相等；

S3辅助轴承与转子间隙调节

S31将弹簧叠片和辅助轴承安装在轴承座的阶梯孔内并通过轴承座轴向限位，弹簧叠片对称布置在辅助轴承的左、右两侧，左侧的弹簧叠片一端设置压紧工装，未对压紧工装施加轴向力时，记录压紧工装左端面与轴承座左端面尺寸L的值，计作L1，对压紧工装施加设定的轴向力F'，弹簧叠片产生变形轴向收缩，当轴向力达到设定值F'时，测量压紧工装左端面与轴承座左端面尺寸L的值，计作L2，L1-L2的值即为弹簧叠片在设定轴向力F'情况下产生的轴向收缩变形量，由此确定压紧块的结构尺寸；

S32取出右侧的弹簧叠片，在辅助轴承内圈安装保护套，轴承座的右侧安装右侧调整块，所述右侧调整块设置于轴承座阶梯孔的小孔内、辅助轴承和传感器测量体之间，将步骤S31中获得的压紧块代替压紧工装，对压紧块施加轴向力F'，左侧的弹簧叠片将辅助轴承向右推至与右侧调整块抵触，此时测出压紧块左端面与辅助轴承左端面之间的深度尺寸M；

S33重新装入右侧的弹簧叠片，按步骤S31中相同的顺序装入轴承座的阶梯孔内，对压紧块施加轴向力F'，测出压紧块左端面与保护套左端面的尺寸N和压紧块左端面与辅助轴承左端面的尺寸H；

S34步骤S33中测出的尺寸H与步骤S32中测出的尺寸M的差值H-M即为辅助轴承右侧面的轴向间隙值E，通过配磨右侧调整块满足辅助轴承与转子的轴向间隙要求；步骤S33中测出的尺寸H和尺寸N的差值H-N即为辅助轴承左侧面的轴向间隙值F，通过配磨左侧调整块满足辅助轴承与转子的轴向间隙要求。

2.根据权利要求1所述的一种调节磁浮轴承、辅助轴承与转子装配间隙的方法，其特征在于，所述推力盘与磁浮轴承左侧线圈、右侧线圈的间隙C、D相等的同时，辅助轴承与转子的间隙E、F也相等，且E或F＜C或D。

3.根据权利要求1所述的一种调节磁浮轴承、辅助轴承与转子装配间隙的方法，其特征在于，步骤S21中，对称布置在传感器测量体两侧的位移传感器与传感器测量体之间的间隙为A、B，且A＞C或D，B＞C或D。

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