一種用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸承的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種軸承，更特別地說，是指一種用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承 載柔性保護(hù)軸承。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來，由于磁懸浮技術(shù)的進(jìn)步，使直驅(qū)類型的高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備：如高速磁懸浮鼓風(fēng) 機\壓縮機、超高真空分子泵、磁懸浮儲能飛輪和磁懸浮力矩陀螺等獲得了長足的發(fā)展。磁 懸浮技術(shù)具體是指磁懸浮軸承（或稱磁軸承）技術(shù)，是利用電磁力將轉(zhuǎn)子懸浮起來，以代替 傳統(tǒng)的機械軸承支撐。磁軸承可以克服機械軸承擦損耗大的缺點，運行過程中轉(zhuǎn)子無任何 機械接觸，無摩擦、無潤滑，提高了機械壽命。因此其轉(zhuǎn)速可以非常高，通常在1000 Orpm~ 60000rpm之間。其幾何尺寸遠(yuǎn)小于輸出功率相同的常規(guī)旋轉(zhuǎn)設(shè)備，有效地節(jié)約了材料，大幅 度提高了設(shè)備的能量密度。磁懸浮技術(shù)使得直接驅(qū)動負(fù)載變成可能，無需增速機構(gòu)，減小了 系統(tǒng)體積，可實現(xiàn)零傳動損耗運行，效率高，大大降低了運行噪聲，在航空航天、新能源和精 密制造等特殊領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
[0003] 保護(hù)軸承作為磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的必要組件，具有以下三個所用：
[0004] (1)工作時起保護(hù)作用，主要體現(xiàn)在對磁軸承的保護(hù)。
[0005] (2)停止時起支撐作用，主要體現(xiàn)在對轉(zhuǎn)子的支承。
[0006] (3)調(diào)試時起輔助作用，主要體現(xiàn)在對控制系統(tǒng)的輔助。
[0007] 但采用傳統(tǒng)的滾珠軸承作為保護(hù)軸承，卻存在先天的缺陷。磁懸浮轉(zhuǎn)子一般工作 在數(shù)萬轉(zhuǎn)每分，能量密度較高，當(dāng)失穩(wěn)現(xiàn)象發(fā)生時，高速轉(zhuǎn)子會突然與保護(hù)軸承發(fā)生碰撞， 并帶動保護(hù)軸承一起轉(zhuǎn)動。有可能導(dǎo)致軸承保持架的機械損壞。使轉(zhuǎn)子繼續(xù)與設(shè)備內(nèi)部其 他組件如磁軸承和電機定子等發(fā)生碰撞，導(dǎo)致設(shè)備報廢?；蛴捎谀Σ辽鸁釙?jié)L珠和軸承 膨脹，導(dǎo)致保護(hù)軸承卡死停轉(zhuǎn)。
[0008] 為了克服滾珠式保護(hù)軸承這種先天的缺陷，試圖探索設(shè)計一種具有緩沖和儲能功 能的保護(hù)軸承結(jié)構(gòu)，以適應(yīng)這種意外情況。試想如果有一種保護(hù)軸承是柔性的，在轉(zhuǎn)子失穩(wěn) 產(chǎn)生巨大沖擊時，能利用自身的彈性變形吸收掉大量的能量而不至于損壞零部件，那將是 對磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的一種巨大改進(jìn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 為了避免磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備上的轉(zhuǎn)子與磁軸承發(fā)生碰撞，本發(fā)明設(shè)計了一種適 用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸承。該保護(hù)軸承在軸承內(nèi)圈與外圈之間設(shè) 計了柔性簧片結(jié)構(gòu)，柔性簧片與軸承內(nèi)圈的接合處為柔性變形點。本發(fā)明設(shè)計的保護(hù)軸承 在轉(zhuǎn)子失穩(wěn)產(chǎn)生巨大沖擊時，能利用柔性簧片自身的彈性變形吸收掉大量的轉(zhuǎn)子動能而不 至于損壞設(shè)備內(nèi)部其他零部件。又因本發(fā)明設(shè)計的保護(hù)軸承為柔性，不存在由于摩擦生熱 使軸承膨脹，導(dǎo)致軸承卡死停轉(zhuǎn)的現(xiàn)象。
[0010] 本發(fā)明設(shè)計了一種用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸承，所述保護(hù) 軸承上設(shè)計有軸承外圈（I)、軸承內(nèi)圈（2)和柔性簧片（3);
[0011] 所述柔性簧片⑶置于軸承外圈（1)與軸承內(nèi)圈（2)之間，且柔性簧片（3)與軸 承外圈（1)之間存在有外間隙（4)，柔性簧片（3)與軸承內(nèi)圈（2)之間存在有內(nèi)間隙（5)。
[0012] 所述柔性簧片（3)與軸承內(nèi)圈（2)的接合處為柔性變形點（8)。
[0013] 本發(fā)明設(shè)計的徑向承載柔性保護(hù)軸承的優(yōu)點在于：
[0014] ①設(shè)計的徑向承載柔性保護(hù)軸承以彈性儲能的方式吸收掉轉(zhuǎn)子大部分動能，避免 直接的剛性撞擊，大大減小了設(shè)備失穩(wěn)造成的零件損壞的概率，提高了整機使用壽命。
[0015] ②設(shè)計的徑向承載柔性保護(hù)軸承采用一體化加工，避免了裝配間隙，提高了整機 的精度。
[0016] ③柔性保護(hù)軸承代替了傳統(tǒng)滾珠軸承，使磁懸浮設(shè)備在總體設(shè)計階段能夠?qū)⑷嵝?保護(hù)軸承作為設(shè)備的一部分加以考慮，有利于使整機結(jié)構(gòu)更加緊湊合理。
【附圖說明】
[0017] 圖1是本發(fā)明設(shè)計的適用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸承的正 視圖。
[0018] 圖2是本發(fā)明設(shè)計的適用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸承的立 體圖。
[0019] 圖3是本發(fā)明設(shè)計的保護(hù)軸承與磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)子之間的裝配結(jié)構(gòu)圖。 [0020] 圖4是本發(fā)明設(shè)計的適用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸承的結(jié) 構(gòu)尺寸標(biāo)注圖。
[0021] 圖5是本發(fā)明設(shè)計的適用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸承的柔 性變形圖。
[0022]
【主權(quán)項】
1. 一種用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸承，其特征在于：所述保護(hù)軸 承上設(shè)計有軸承外圈（1)、軸承內(nèi)圈（2)和柔性簧片（3); 所述柔性簧片（3)置于軸承外圈（1)與軸承內(nèi)圈（2)之間，且柔性簧片（3)與軸承外 圈（1)之間存在有外間隙（4)，柔性簧片（3)與軸承內(nèi)圈（2)之間存在有內(nèi)間隙（5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸承，其 特征在于：柔性簧片（3)與軸承內(nèi)圈（2)的接合處為柔性變形點（8)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸承，其 特征在于：所述保護(hù)軸承為一體加工成型結(jié)構(gòu)件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸 承，其特征在于：所述保護(hù)軸承套接在磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)子（7)上，且軸承內(nèi)圈（2) 與轉(zhuǎn)子（7)之間設(shè)置有墊圈（6)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù) 軸承，其特征在于：所述保護(hù)軸承的內(nèi)徑直徑記為d，軸承外圈（1)的厚度記為c，軸承內(nèi) 圈（2)的厚度記為a，軸承外圈（1)與軸承內(nèi)圈（2)之間的間隔記為b，柔性簧片（3)的 厚度記為g，柔性簧片（3)的虛擬圓心點記為e，柔性簧片（3)的虛擬半徑記為f;則有，
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸承，其 特征在于：所述墊圈（6)選用石墨材質(zhì)加工。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸 承，其特征在于：所述保護(hù)軸承選用結(jié)構(gòu)鋼、合金鋼、不銹鋼等材質(zhì)加工。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸 承，其特征在于：當(dāng)從磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的轉(zhuǎn)子（7)向徑向承載柔性保護(hù)軸承的變形點 (8)產(chǎn)生一個徑向力時，柔性簧片（3)將變形為變形后柔性簧片（3A)，使得轉(zhuǎn)子（7)的動能 轉(zhuǎn)化為柔性簧片（3)的彈性勢能，以達(dá)到柔性保護(hù)的目的。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于磁懸浮高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備的徑向承載柔性保護(hù)軸承，所述保護(hù)軸承為一體加工成型結(jié)構(gòu)件；所述保護(hù)軸承上設(shè)計有軸承外圈、軸承內(nèi)圈和柔性簧片；所述柔性簧片置于軸承外圈與軸承內(nèi)圈之間，且柔性簧片與軸承外圈存在有外間隙，柔性簧片與軸承內(nèi)圈存在有內(nèi)間隙。該保護(hù)軸承在軸承內(nèi)圈與外圈之間設(shè)計了柔性簧片結(jié)構(gòu)，且柔性簧片與軸承內(nèi)圈的接合處為柔性變形點。本發(fā)明設(shè)計的保護(hù)軸承在轉(zhuǎn)子失穩(wěn)產(chǎn)生巨大沖擊時，能利用柔性簧片自身的彈性變形吸收掉大量的轉(zhuǎn)子動能而不至于損壞設(shè)備內(nèi)部其他零部件。
【IPC分類】F16C27-00
【公開號】CN104632884
【申請?zhí)枴緾N201510092306
【發(fā)明人】王坤, 于靖軍, 房建成, 宗光華
【申請人】北京航空航天大學(xué)
【公開日】2015年5月20日
【申請日】2015年3月1日