一种磁气混合动静压轴承及其安装方法技术

技术编号:21910599 阅读:26 留言:0更新日期:2019-08-21 11:25
一种磁气混合动静压轴承及其安装方法,旨在解决现有技术中磁性轴承的承载能力和动态刚度较低,以及磁气混合轴承适用工况较窄的技术问题。本发明专利技术用于安装于转轴上,包括套设于转轴上的内磁极,内磁极通过斥力间隙设置在外磁极内,外磁极的外周面上设有沿其径向贯通的节流孔,外磁极内周面的横截面呈橄榄状,或在外磁极的内周面上设有动压发生槽,外磁极与轴承工装配合连接,轴承工装上设有一端与所述节流孔相连的供气孔,供气孔的另一端连接有外部气源。本发明专利技术综合了磁性轴承、静压气体轴承和动压气体轴承的优点,具有优良的稳态、瞬态性能,此外,通过球面轴承的应用提高了磁气混合动静压轴承对多向载荷工况的适应性。

A Magneto-pneumatic Hybrid Hydrostatic Bearing and Its Installation Method

【技术实现步骤摘要】
一种磁气混合动静压轴承及其安装方法
本专利技术涉及轴承
,尤其是涉及一种磁气混合动静压轴承。
技术介绍
磁性轴承是一种利用磁铁相同两极相互排斥的原理而制造的非接触高性能轴承。与传统滚珠轴承、滑动轴承以及油膜轴承相比,磁轴承不存在机械接触,转子可以达到很高的运转速度,具有机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染等优点,特别适用高速、真空、超净等特殊环境。授权公告号为CN102052402B的中国专利公开了一种永磁悬浮轴承,包括:内圈,该内圈为永磁体;外圈,所述内圈套在该外圈内,所述内圈沿所述外圈轴向方向的厚度小于所述外圈沿轴向方向的厚度,所述内圈的外径小于所述外圈的内径,该外圈由非导磁性材料制成;第一径向永磁体,该第一径向永磁体嵌入所述外圈中,该第一径向永磁体与所述内圈之间磁力相吸,以使得在非承载时,所述内圈被吸到所述第一径向永磁体或所述外圈上,在承载时,所述内圈处于所述外圈的中心位置或靠近该中心的位置;多个轴向永磁体,至少一个轴向永磁体固定在所述外圈沿轴向方向的第一端的端面上,至少一个轴向永磁体固定在所述外圈沿轴向方向的第二端的端面上,所述内圈受位于所述第一端的端面上的轴向永磁体的斥力与所述内圈受位于所述第二端的端面上的轴向永磁体的斥力在轴向方向上的合力为零。上述专利通过所提供的永磁悬浮轴承和永磁悬浮轴承组件的配合,永磁体的内圈受到径向永磁体的吸力作用,由于径向永磁体嵌入外圈中,因而该吸力作用的方向为沿外圈的径向方向。同时,在轴向方向上,位于第一端的端面上的轴向永磁体对内圈的斥力与位于第二端端面上的轴向永磁体对内圈的斥力合力为零,因而能够保持内圈在轴向方向上总是处于稳定状态。因此,在非承载时,上述专利所提供的永磁悬浮轴承中,内圈受到第一径向永磁体的吸引而处于外圈中的偏心位置,但在轴向方向上位于外圈的两个端面之间的稳定位置;当承载时,作用到内圈上的负载与第一径向永磁体和内圈之间的磁性吸力相抵消,从而使内圈处于外圈的中心位置或靠近该中心位置的位置,从而使内圈处于悬浮状态;同时,在轴向方向上,内圈仍然处于稳定状态;因而,在承载时能够实现内圈的悬浮状态,可以由内圈支撑旋转轴做几乎没有摩擦的转动。但是,单纯的永磁悬浮轴承工作时需要辅助轴承,承载能力和动态刚度较低,阻尼小,控制系统复杂,容易产生过热等问题。申请号为CN201810890722.7的中国专利公开了一种带有多孔介质的磁气双悬浮分断式锥形轴承,所述轴承包括空气静压和电磁悬浮两套支承系统;所述轴承构成包括第一轴承端盖、第二轴承端盖、转子轴、第一定子、第二定子、第一多孔介质、第二多孔介质、第一导磁套、第二导磁套、第一漆包线圈、第二漆包线圈、调整环、第一防尘密封圈、第二防尘密封圈、第一多孔介质和第二多孔介质;所述转子轴为中心径向断面呈对称结构,中部为大直径圆柱体结构,两端为小直径圆柱体结构,左侧由大直径圆柱体过渡到小直径圆柱体之间为第一锥体结构段,右侧由大直径圆柱体过渡到小直径圆柱体之间为第二锥体结构段;所述第一、二导磁套分别套装在转子轴的第一锥体结构段和第二锥体结构段处,且与转子轴间采用过盈配合装配;所述第一定子沿其内圆周上向圆心向均布有八个内凸磁极,沿第一定子外圆周向圆心向加工有八个径向进气孔分别贯通每个磁极;八个磁极采用NSSNNSSN方式布置,每相邻磁极为一对;在每两个磁极对之间的定子圆周端面上加工有装配通孔;每个磁极上绕有第一漆包线圈;第二定子与第一定子结构完全相同,在第二定子的每个磁极上绕有第二漆包线圈;在第一、二定子的各个磁极上浇铸有多孔介质;所述第一、二定子分别套装在第一、二导磁套上,第一定子磁极与第一导磁套以及第二定子磁极与第二导磁套均采用间隙配合装配;所述第一轴承端盖沿内圆周端面设有一个O型密封圈槽,在O型密封圈槽的外端面上设有装配通孔与第一定子上的装配通孔相对应;在第一轴承端盖上加工有排气孔和通线孔;第二轴承端盖结构与第一轴承端盖结构完全相同;调整环沿两侧圆周端面各设有一个O型密封圈槽,在O型密封圈槽外的端面上设有装配通孔与第一、二定上的装配通孔相对应;所述轴承依次按照第一轴承端盖、第一定子、调整环、第二定子和第二轴承端盖的顺序装配,并通过装配通孔用螺栓紧固;转子轴两端通过第一、二防尘密封圈进行密封。上述专利将空气静压轴承与电磁轴承配合使用,集二者优点于一身,能够大幅度减小轴承的磨损,无需单独配备辅助支承及循环冷却系统,可提高轴承系统的调节能力及精度;但是,为提供足够的承载力,空气静压轴承常常需要较大的供气量,这对外部供气源的质量及供气能力均有较高要求,在某些环境较恶劣的工况中不适用。申请号为CN201810031423.8的中国专利公开了一种径向轴承,用于安装于转轴上,所述径向轴承包括:套设于所述转轴上的磁轴承,所述磁轴承上沿周向设置有多个磁性部件;所述磁轴承朝向所述转轴的侧壁,或所述转轴朝向所述磁轴承的圆周面上设置有动压发生槽;其中,所述磁轴承与所述转轴之间具有轴承间隙,且所述转轴能够在所述多个磁性部件的磁力作用下在所述转轴的径向方向上移动。上述专利通过在径向轴承中设置轴承间隙、磁轴承和在磁轴承周面上设置动压发生槽,使该径向轴承形成气、磁混合径向轴承;由于气体轴承与磁轴承能够协同工作,上述专利技术能够改善径向轴承,尤其在高速运转状态下的动态性能和稳定性,增强轴承的抗扰动能力;但是,当上述轴承启动时,相斥磁力起主要的承载作用,当上述轴承稳定后,气体动压起主要的承载作用,由于单纯的动压气体轴承承载能力较弱,动态刚度及动态阻尼系数均较低,单纯的磁性轴承的阻尼和承载能力均较弱,因而上述动压磁性混合轴承无法适用于大载荷工况。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有技术中:(1)单纯的永磁悬浮轴承工作时需要辅助轴承,承载能力和动态刚度较低,阻尼小,控制系统复杂,容易产生过热现象;(2)磁气混合静压轴承需要较大的供气量,对外部供气源的质量及供气能力均有较高要求,在某些环境较恶劣的工况中不适用;(3)磁气混合动压轴承的承载能力较弱,无法适用于大载荷工况的技术问题,提供一种综合了磁性轴承、静压气体轴承和动压气体轴承三种轴承的优点,具有优良的稳态、瞬态性能,对供气量及气体质量的要求较低,且可适用于大载荷工况的磁气混合动静压轴承。为了实现上述目的,本专利技术采用以下技术方案。一种磁气混合动静压轴承,用于安装于转轴上,包括套设于转轴上的内磁极,内磁极通过斥力间隙设置在外磁极内,外磁极的外周面上设有沿其径向贯通的节流孔,外磁极内周面的横截面呈橄榄状,或在外磁极的内周面上设有动压发生槽,外磁极与轴承工装配合连接,轴承工装上设有一端与所述节流孔相连的供气孔,供气孔的另一端连接有外部气源。磁性轴承是基于同极相斥原理制造出的非接触高性能轴承,磁性轴承不存在机械接触,转子可以达到很高的运转速度,此外,磁性轴承的机械磨损小、能耗低、噪声小、寿命长、无需润滑、无油污染;但是,单纯的磁性轴承工作时需要辅助轴承,承载能力和动态刚度较低,阻尼小,控制系统复杂,容易产生过热等问题。静压气体轴承又叫外部供压气体轴承,通过轴承间隙不同所产生的气动补偿力提供轴承的刚度和承载力,相较于磁性轴承,静压气体轴承无需单独配备辅助支承及循环冷却系统,可提高轴承系统的调节能力及精度;但本文档来自技高网
...

【技术保护点】
1.一种磁气混合动静压轴承,用于安装于转轴上,其特征在于,包括套设于转轴上的内磁极,内磁极通过斥力间隙设置在外磁极内,外磁极的外周面上设有沿其径向贯通的节流孔,外磁极内周面的横截面呈橄榄状,或在外磁极的内周面上设有动压发生槽,外磁极与轴承工装配合连接,轴承工装上设有一端与所述节流孔相连的供气孔,供气孔的另一端连接有外部气源。

【技术特征摘要】
1.一种磁气混合动静压轴承,用于安装于转轴上,其特征在于,包括套设于转轴上的内磁极,内磁极通过斥力间隙设置在外磁极内,外磁极的外周面上设有沿其径向贯通的节流孔,外磁极内周面的横截面呈橄榄状,或在外磁极的内周面上设有动压发生槽,外磁极与轴承工装配合连接,轴承工装上设有一端与所述节流孔相连的供气孔,供气孔的另一端连接有外部气源。2.根据权利要求1所述的一种磁气混合动静压轴承,其特征在于,所述节流孔沿外磁极外壁面的周向均匀分布,节流孔包括大端和小端,小端对准内磁极的外周面,大端端口与外磁极的外周面平齐。3.根据权利要求2所述的一种磁气混合动静压轴承,其特征在于,沿外磁极轴向,同列节流孔的大端贯通连接为轴向节流槽;沿外磁极周向,同排节流孔的大端贯通连接为周向节流槽,供气孔对准轴向节流槽与周向节流槽的交叉位置。4.根据权利要求1所述的一种磁气混合动静压轴承,其特征在于,当外磁极内周面的横截面呈橄榄状,外磁极由两个形状、大小相同的半圆柱沿径向切割相同厚度后,再通过销钉对接拼接而成。5.根据权利要求1所述的一种磁气混合动静压轴承,其特征在于,当在外磁极的内周面上设有动压发生槽时,动压发生槽呈矩形排列,动压发生槽为连续或间隔设置的V型槽。6.根据权利要求1或2或4或5所述的一种磁气混合动静压轴承,其特征在于,所述轴承工装包括安装底座和上端盖,安装底座的上端面上设有第一安装槽,上端盖的下端面上设有第二安装槽,安装底架和上端盖通过螺栓紧固后,第一安装槽和第二安装槽配合形成一个沿轴向的安装孔,套接在外磁极外壁面上的径向球面滑动轴承卡接在所述安装孔内。7.根据权利要求6所述的一种磁气混合动静压轴承,其特征在于,供气孔设在上端盖的顶部,供气孔沿上端盖的厚度方向贯通所述上端盖和径向球面滑动轴承,所述供气孔沿外磁极的轴向对准外磁极中部。8.根据权利要求6所述的一种磁气混合动静压轴承,其特征在于,安装孔的内壁面上沿轴向设有用以定位法兰密封盘的定位凸台,轴承工装上远离所述定位凸台的一端安装有密封端盖,密封端盖和法兰密...

【专利技术属性】
技术研发人员:高超牛怀嵩张国梁姚虎张媛张立新
申请(专利权)人:安徽全柴动力股份有限公司
类型:发明
国别省市:安徽,34

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1