[發明專利]主被動一體式自消除恢復軸承外圈徑軸向間隙的保護裝置

有效

• 申請號: 201610142208.6
• 申請日: 2016-03-14
• 公開（公告）號: CN105570292B
• 公開（公告）日: 2017-10-10
• 發明（設計）人: 俞成濤;曹清林;單文桃;王洪昌
• 申請（專利權）人: 江蘇理工學院
• 主分類號: F16C25/08
• 分類號: F16C25/08;F16C35/04
• 代理公司: 常州市夏成專利事務所(普通合伙)32233
• 代理人: 沈兵

技術領域

本發明涉及磁懸浮軸承系統技術領域，尤其是一種主被動一體式自消除恢復軸承外圈徑軸向間隙的保護裝置。

背景技術

在磁懸浮軸承系統中，一般需要一套保護軸承（也稱輔助軸承、備用軸承、保持軸承或應急軸承）在系統斷電、過載、控制系統失效或者故障等突發情況下作為臨時支承。圓錐滾子式自動消除轉子間隙的向心推力保護軸承可以同時在徑向和軸向承受載荷，保證高速旋轉的轉子不與系統的定子部分發生碰撞和摩擦，以保證整個系統的安全性和可靠性。傳統的保護軸承設計一般是將滾動軸承裝配在軸承座中，滾動軸承的內圈與轉子之間設置的磁懸浮軸承正常工作所需的徑向/軸向間隙一般為轉子與徑向/軸向磁懸浮軸承徑向間隙的一半。因此，保護軸承工作時受到很大的沖擊和振動，同時由于轉子跌落后無法消除保護軸承與轉子之間的間隙，保護軸承抵抗沖擊和振動的能力較差，容易導致其損壞，以致引發磁懸浮軸承系統損壞的嚴重事故。因此，保護軸承也一直是制約著磁懸浮軸承系統應用和發展的主要因素。

由于磁懸浮軸承系統的轉速一般都很高，而轉子與保護軸承之間存在較大的徑向和軸向間隙，致使轉子在跌落到保護軸承上時會產生很大的沖擊與振動。目前有一種方法通過在滾動軸承內圈安裝一個帶斜面的內嵌套，與加工有斜面的轉子接觸，當電磁鐵工作時，電磁鐵上電使得包含滾動軸承的結構壓縮彈簧，此時內嵌套與轉子之間有間隙，保護軸承不工作；當磁懸浮軸承意外斷電時，電磁鐵失電，彈簧推動保護軸承的結構整體移動，使得內嵌套與轉子接觸消除間隙，但其由于利用彈簧的推力維持保護軸承結構與轉子接觸，若彈簧的剛度太小導致保護軸承軸向支承剛度很小，若彈簧剛度太大則電磁鐵無法壓縮彈簧；并且此方案中由于轉子與內嵌套的斜面錐度單一，在斜面錐度較小的情況下，內嵌套與轉子之間的軸向間隙大小是徑向間隙的數倍，即在滿足磁懸浮軸承徑向保護的情況下，無法滿足磁懸浮軸承的軸向保護，故此保護軸承無法同時對磁懸浮軸承轉子提供徑向和軸向保護。

發明內容

為了克服現有的技術的不足，本發明提供了一種主被動一體式自消除-恢復軸承外圈徑軸向間隙的保護裝置。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種主被動一體式自消除恢復軸承外圈徑軸向間隙的保護裝置，包括轉子、保護軸承、端蓋，端蓋與外部的機座固定連接；

所述保護軸承包括滾動軸承、套筒、旋進內組件、旋進外組件以及滾珠；

所述滾動軸承，滾動軸承內圈直接以過盈配合的方式安裝于轉子端部；

所述套筒，套筒內圓安裝于滾動軸承外圈，套筒外圓表面加工成具有較小錐度的斜面H1和較大錐度的斜面H2，兩種不同錐度的斜面沿著軸向交替設置；

所述旋進內組件，旋進內組件外圓表面軸向中間位置處設置有1~2圈外螺紋G3，外螺紋G3旋向與轉子轉動方向一致，靠近滾珠的一端沿著軸向設置有與外螺紋G3導程一致的多個圓弧型溝道G2，另外一端沿著周向設置有齒輪輪齒G4，與外部的伺服電機連接，旋進內組件內圓靠近滾珠一端加工成與套筒外圓一致的斜面，并置于套筒外圍，此段旋進內組件內表面與套筒外表面存在均勻大小的徑向間隙L1，軸向間隙為L2，旋進內組件內圓中間部分加工成圓盤形狀，其與轉子之間的徑向間隙為L3，L3設置為磁懸浮軸承系統所需的徑向保護間隙大小，并且設置L1大于L3。

所述旋進外組件，旋進外組件外圓表面安裝于端蓋上，內圓表面靠近滾珠端設置一圈圓弧型溝道，另一端設置有與旋進內組件外圓表面的外螺紋G3配合的內螺紋；

所述滾珠，滾珠置于旋進內組件和旋進外組件的圓弧型溝道之間。

根據本發明的另一個實施例，進一步包括：所述滾珠個數為2-200個。

根據本發明的另一個實施例，進一步包括：所述滾動軸承為深溝球軸承、一對角接觸軸承，或者為陶瓷球軸承。

根據本發明的另一個實施例，進一步包括：所述旋進內組件的外螺紋G3、和旋進外組件內螺紋的牙型都可以為矩形、梯形、鋸齒形或者普通螺紋。

根據本發明的另一個實施例，進一步包括：所述保護軸承為金屬或者碳纖維/玻璃纖維等制成的復合材料。