[發(fā)明專利]磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的組合支承裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310165334.X
• 申請日: 2013-05-08
• 公開（公告）號: CN103307103A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張發(fā)品;周瑾;徐龍祥;金超武;吉敏來
• 申請（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的組合支承裝置。

背景技術(shù)

磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)相較于傳統(tǒng)軸承支承的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，因其磁懸浮軸承與其所支承的轉(zhuǎn)子之間的非接觸性而具有許多無可比擬的優(yōu)點。

磁懸浮軸承通過產(chǎn)生電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮支承，其電磁力可通過調(diào)整線圈電流或電壓大小進行控制，即磁懸浮軸承的剛度和阻尼是可控的，因此在一定范圍內(nèi)可以實現(xiàn)對轉(zhuǎn)子振動的抑制。

然而磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)對自身剛度和阻尼的調(diào)節(jié)范圍較窄，而其阻尼又相對較低，使其抑制轉(zhuǎn)子振動的能力較弱，特別是轉(zhuǎn)子跨過臨界轉(zhuǎn)速以及受到突加不平衡力時，轉(zhuǎn)子的平衡狀態(tài)及系統(tǒng)工作性能都會受到嚴重威脅。

研究及實驗表明，轉(zhuǎn)子振幅與臨界轉(zhuǎn)速和不平衡質(zhì)量成正比，與系統(tǒng)阻尼成反比。因此降低轉(zhuǎn)子振幅可采取降低臨界轉(zhuǎn)速或增大系統(tǒng)阻尼的方法。

金屬橡膠是一種由金屬絲制造的均質(zhì)彈性多空隙材料，具有類似橡膠的良好阻尼性能，被廣泛應(yīng)用在轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中以增大系統(tǒng)阻尼。金屬橡膠本身具有剛度，然而在變形過程中其剛度特性變化曲線呈線性—軟特性—硬特性變化，在變形量由小變大過程中，剛度開始時保持基本不變，隨后變小，之后又變大。在變形量足夠大時，金屬橡膠近似剛性。金屬橡膠剛度的這種非線性變化使單獨利用金屬橡膠阻尼器支承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)來控制系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速大小并滿足轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計準則的要求造成了一定難度。

?

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的組合支承裝置，其能有效抑制高速磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是設(shè)計一種磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的組合支承裝置，包括機座、轉(zhuǎn)子組件和磁懸浮軸承組件，轉(zhuǎn)子組件由磁懸浮軸承組件支承，磁懸浮軸承組件由鼠籠式彈性支承裝置支承，鼠籠式彈性支承裝置由機座支承，鼠籠式彈性支承裝置與機座間還設(shè)有金屬橡膠環(huán)。

優(yōu)選的，所述金屬橡膠環(huán)與鼠籠式彈性支承裝置為小過盈配合，金屬橡膠環(huán)與機座也為小過盈配合。

優(yōu)選的，所述金屬橡膠環(huán)配有用于將其軸向壓緊的壓緊環(huán)。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子組件還配有用于監(jiān)測其振動位移的傳感器，轉(zhuǎn)子組件包括與傳感器相配合的傳感器基準環(huán)。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子組件還配有輔助軸承。

優(yōu)選的，所述轉(zhuǎn)子組件還配有推力軸承，轉(zhuǎn)子組件包括與推力軸承相配合的推力盤。

優(yōu)選的，所述鼠籠式彈性支承裝置包括兩個端環(huán)和若干籠條，兩個端環(huán)分別與機座直接或間接固定，各籠條與磁懸浮軸承組件直接或間接固定。

優(yōu)選的，所述鼠籠式彈性支承裝置包括兩個端環(huán)和若干籠條，其中一個端環(huán)與機座直接或間接固定，另一個端環(huán)與磁懸浮軸承組件直接或間接固定。

優(yōu)選的，所述鼠籠式彈性支承裝置包括一個端環(huán)和若干籠條，端環(huán)與機座直接或間接固定，各籠條與磁懸浮軸承組件直接或間接固定。

優(yōu)選的，所述鼠籠式彈性支承裝置包括兩個端環(huán)和若干籠條，其中一個端環(huán)與機座直接或間接固定，另一個端環(huán)分別與傳感器、磁懸浮軸承組件、推力軸承以及輔助軸承直接或間接固定。

本發(fā)明的優(yōu)點和有益效果在于：提供一種磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的組合支承裝置，其能有效抑制高速磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的振動。本發(fā)明既可有效利用金屬橡膠材料良好的阻尼性能，又可控制轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速大小以滿足轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計準則的要求，有助于磁懸浮軸承的推廣應(yīng)用。

本發(fā)明磁懸浮軸承轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的組合支承裝置，包括徑向和軸向磁懸浮軸承、用于支承磁懸浮軸承的鼠籠式彈性支承裝置以及內(nèi)嵌于鼠籠式彈性支承裝置和機座間的金屬橡膠環(huán)。通過鼠籠式彈性支承可在不影響轉(zhuǎn)子本身剛性的前提下，將轉(zhuǎn)子支承系統(tǒng)的臨界轉(zhuǎn)速降低并控制在預(yù)期數(shù)值，同時又能滿足轉(zhuǎn)子系統(tǒng)臨界轉(zhuǎn)速設(shè)計準則的要求，還通過金屬橡膠環(huán)提供的阻尼達到抑制系統(tǒng)振動的目的。

所述金屬橡膠環(huán)的內(nèi)徑與鼠籠式彈性支承裝置的外徑之間以及金屬橡膠環(huán)外徑與機座內(nèi)徑之間采用小過盈配合，在安裝過程中金屬橡膠環(huán)可實現(xiàn)一定程度的徑向預(yù)壓縮量。

為防止系統(tǒng)運行過程中金屬橡膠環(huán)的松動，設(shè)計了可以壓縮金屬橡膠環(huán)軸側(cè)端面的壓緊環(huán)，通過調(diào)整金屬橡膠環(huán)軸向長度來實現(xiàn)徑向預(yù)壓縮量的改變。

工作過程中，轉(zhuǎn)子會因自身渦動而引起磁懸浮軸承發(fā)生振動，從而引起支承磁懸浮軸承的鼠籠式彈性支承裝置與機座間發(fā)生相對運動，從而擠壓中間的金屬橡膠環(huán)，金屬橡膠環(huán)產(chǎn)生阻尼力來有效抑制振動。