用于高速旋转的组合轴承系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于高速旋转的组合轴承系统，涉及轴承技术领域，包括：主轴和套设在主轴上的主动磁悬浮轴承和空气动压轴承。通过主动磁悬浮轴承和空气动压轴承的配合使用，低速时主动磁悬浮轴承支撑主轴，高速时空气动压轴承支撑主轴，有效避免了空气动压轴承在起停过程中与主轴处于直接无润滑的干摩擦状态，增加了轴承寿命和运行稳定性，也避免了主动磁悬浮轴承在高速运转时控制难度加剧，具有较高的实用价值。

【技术实现步骤摘要】
用于高速旋转的组合轴承系统
本技术涉及轴承
，尤其是涉及一种用于高速旋转的组合轴承系统。
技术介绍
在高速运转环境中，往往采用主动磁悬浮轴承或空气动压轴承。其中主动磁悬浮轴承利用电磁或永磁与电磁复合方法，通过可主动控制的磁力作用于主轴上，使旋转的主轴与静止的轴承室形成非接触相对运动，由于全过程主动控制，在高速段，电磁频率随转速越来越高，对传感器响应和控制带宽的要求随之升高，使得控制难度非线性增加。另外，作用在主轴的高频磁场，使得主轴表面的涡流急剧增大，发热严重，散热恶化。主轴的高速旋转带来的集肤效应也会使主轴的磁场向表层积聚，导致失磁，无法控制。而空气动压轴承利用箔片结构在主轴高速旋转过程中，利用气体的动压效应，在高速段会形成比较完美的浮力和稳定性，而且无需外加控制。但是在起停过程中，箔片与主轴处于直接无润滑的干摩擦状态，磨损严重，直接影响轴承寿命和运行稳定性，特别不适合频繁起停场合。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于高速旋转的组合轴承系统，通过主动磁悬浮轴承和空气动压轴承的配合使用，低速时主动磁悬浮轴承支撑主轴，高速时空气动压轴承支撑主轴。有效避免了空气动压轴承在起停过程中与主轴处于直接无润滑的干摩擦状态，增加了轴承寿命和运行稳定性，也避免了主动磁悬浮轴承在高速运转时控制难度加剧，具有较高的实用价值。为实现上述目的，本技术提供了以下技术方案：本技术提供的一种用于高速旋转的组合轴承系统，包括：主轴和套设在所述主轴上的主动磁悬浮轴承和空气动压轴承。优选地，所述主动磁悬浮轴承包括两个套设在所述主轴上的径向主动磁悬浮轴承和轴向主动磁悬浮轴承，所述主轴的侧壁上设置环形凸起，所述轴向主动磁悬浮轴承位于所述环形凸起的两侧。优选地，所述空气动压轴承设置于所述径向主动磁悬浮轴承靠近所述主轴端面的一侧。优选地，所述径向主动磁悬浮轴承包括第一轴承外圈，所述第一轴承外圈的内壁上固定设置多个第一电磁铁，所述第一电磁铁在所述第一轴承外圈的内壁上周向均匀分布，所述第一电磁铁对所述主轴的作用力方向垂直所述主轴外壁。优选地，所述第一电磁铁为四个。优选地，所述轴向主动磁悬浮轴承包括设置在所述环形凸起的两侧的第二电磁铁，所述第二电磁铁作用在所述环形凸起的侧壁上且作用力方向垂直所述环形凸起侧壁。优选地，所述环形凸起与所述主轴为一体式设置。优选地，所述空气动压轴承包括第二轴承外圈，所述第二轴承外圈的内壁设置多个圆柱状突起，所述圆柱状突起顶端设置箔片，所述箔片一端与所述第二轴承外圈的内壁连接。优选地，所述主轴为金属轴。优选地，所述空气动压轴承为两个。本技术提供的技术方案可以包括以下有益效果：本技术提供的一种用于高速旋转的组合轴承系统，应用于轴承
通过主动磁悬浮轴承和空气动压轴承的配合使用，低速时主动磁悬浮轴承支撑主轴，高速时空气动压轴承支撑主轴。有效避免了空气动压轴承在起停过程中与主轴处于直接无润滑的干摩擦状态，增加了轴承寿命和运行稳定性，也避免了主动磁悬浮轴承在高速运转时控制难度加剧，具有较高的实用价值。应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本技术实施例的组合轴承系统结构示意图；图2是本技术实施例的径向主动磁悬浮轴承结构示意图；图3是本技术实施例的轴向主动磁悬浮轴承结构示意图；图4是本技术实施例的空气动压轴承结构示意图。图中：1、主轴；2、主动磁悬浮轴承；201、径向主动磁悬浮轴承；202、轴向主动磁悬浮轴承；3、空气动压轴承；4、环形凸起；5、箔片；6、第一轴承外圈；7、第一电磁铁；8、第二电磁铁；9、第二轴承外圈；10、圆柱状突起。具体实施方式为使本技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本技术的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本技术所保护的范围。本技术的具体实施例提供了一种用于高速旋转的组合轴承系统，如图1-图4所示，包括：主轴1和套设在主轴1上的主动磁悬浮轴承2和空气动压轴承3。使用时，低速时主动磁悬浮轴承2支撑主轴1，高速时空气动压轴承3支撑主轴1。在主轴1从静止到空气动压轴承有效支撑主轴1期间，控制主动磁悬浮轴承2支撑主轴1旋转。通过可主动控制的磁力作用于主轴上，使旋转的主轴与静止的轴承室形成非接触相对运动，这种非接触形式，可以最大限度地减少轴承损耗，提高轴承效率。当主轴1转速到达空气动压轴承工作区，主动磁悬浮轴承2逐渐退出控制，自然切换至空气动压轴承3支撑主轴1旋转，避免了主动磁悬浮轴承在高速运转时控制难度加剧。由于此时主轴1具备一定转速，空气动压轴承3能够建立它的工作气膜间隙厚度。主动磁悬浮轴承2工作时，主动磁悬浮轴承2的控制精度可达到主轴1旋转时的中心与轴向实际中心偏差0.1mm以内，而空气动压轴承3与主轴1气隙宽度为1mm。因此，主动磁悬浮轴承2工作时，主轴1在空气动压轴承3中是悬浮状态。当主动磁悬浮轴承2退出工作，空气动压轴承3建立起工作气膜间隙使主轴1悬浮工作时，主轴1与空气动压轴承3气隙小于1mm，而主动磁悬浮轴承2与主轴1内壁的宽度大于1mm，因此，此时主动磁悬浮轴承2与主轴1处于无摩擦的悬浮状态。避免主动磁悬浮轴承2的磨损。如此设置，低速时主动磁悬浮轴承2支撑主轴1，高速时空气动压轴承3支撑主轴1。有效避免了空气动压轴承在起停过程中与主轴1处于直接无润滑的干摩擦状态，增加了轴承寿命和运行稳定性。也避免了主动磁悬浮轴承2在高速运转时带来控制难度的加剧。作为可选地实施方式，于本技术的具体实施例中，如图1-图4所示，主动磁悬浮轴承2包括两个径向主动磁悬浮轴承201和轴向主动磁悬浮轴承202，将径向主动磁悬浮轴承201套设在主轴1上，在主轴1的侧壁上设置环形凸起4，将轴向主动磁悬浮轴承202设置在环形凸起4的两侧，即轴向主动磁悬浮轴承202将环形凸起4夹在中间。如此设置，径向主动磁悬浮轴承201实现对主轴1径向方向的约束，轴向主动磁悬浮轴承202实现对环形凸起4左右方向的约束，从而实现对主轴1轴向方向的约束，根据主轴的不同方向因负载而引起的偏移，通过控制径向主动磁悬浮轴承201和轴向主动磁悬浮轴承202及时作出相应的控制调整，确保轴承处于最佳运行位置和状态。作为可选地实施方式，于本技术的具体实施例中，如图1-图4所示，将空气动压轴承3设本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于高速旋转的组合轴承系统，其特征在于，包括：主轴(1)和套设在所述主轴(1)上的主动磁悬浮轴承(2)和空气动压轴承(3)，所述主动磁悬浮轴承(2)包括两个套设在所述主轴(1)上的径向主动磁悬浮轴承(201)和轴向主动磁悬浮轴承(202)，所述主轴(1)的侧壁上设置环形凸起(4)，所述轴向主动磁悬浮轴承(202)位于所述环形凸起(4)的两侧，所述空气动压轴承(3)设置于所述径向主动磁悬浮轴承(201)靠近所述主轴(1)端面的一侧。/n

【技术特征摘要】
1.一种用于高速旋转的组合轴承系统，其特征在于，包括：主轴(1)和套设在所述主轴(1)上的主动磁悬浮轴承(2)和空气动压轴承(3)，所述主动磁悬浮轴承(2)包括两个套设在所述主轴(1)上的径向主动磁悬浮轴承(201)和轴向主动磁悬浮轴承(202)，所述主轴(1)的侧壁上设置环形凸起(4)，所述轴向主动磁悬浮轴承(202)位于所述环形凸起(4)的两侧，所述空气动压轴承(3)设置于所述径向主动磁悬浮轴承(201)靠近所述主轴(1)端面的一侧。


2.根据权利要求1所述的组合轴承系统，其特征在于，所述径向主动磁悬浮轴承(201)包括第一轴承外圈(6)，所述第一轴承外圈(6)的内壁上固定设置多个第一电磁铁(7)，所述第一电磁铁(7)在所述第一轴承外圈(6)的内壁上周向均匀分布，所述第一电磁铁(7)对所述主轴(1)的作用力方向垂直所述主轴外壁。


3.根据权利要求2所述的组合轴承系统，其特征在于，所述第一电磁铁(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：尚海，江欣怡，吴强强，张义，
申请(专利权)人：西安安凡达智能电机有限公司，
类型：新型
国别省市：陕西;61