專利名稱：用于磁懸浮軸承系統(tǒng)的向心保護軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明提供一種由多個(2個及以上)滾動軸承和彈性阻尼器組成的向心保護軸承， 既可以提高保護軸承的工作轉(zhuǎn)速，又可以吸收大部分由振動與沖擊而產(chǎn)生的能量，適合 作為高速磁懸浮軸承系統(tǒng)中承受徑向載荷的向心保護軸承，也可作為轉(zhuǎn)速更高、耐振動 與沖擊的滾動軸承應(yīng)用。
二背景技術(shù)：
在磁懸浮軸承系統(tǒng)中，為了確保系統(tǒng)的可靠性與安全性，一般需要一套保護軸承(也 稱為輔助軸承，或備用軸承，或應(yīng)急軸承)，其中之一就是只承受徑向載荷的向心保護 軸承，其主要目的是在磁懸浮軸承失效時在徑向臨時支承高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子，保護磁懸浮 裝備不受損壞。由于磁懸浮軸承的轉(zhuǎn)速一般都很高，轉(zhuǎn)子組件在跌落到保護軸承上時會 產(chǎn)生很大的振動與沖擊，目前存在的主要問題是現(xiàn)有保護軸承的工作轉(zhuǎn)速偏低、抵抗振 動與沖擊的能力較差，常常發(fā)生保護軸承燒壞而損壞設(shè)備的嚴重事故。
三
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是，針對背景技術(shù)存在的問題，提供一種轉(zhuǎn)速更高、耐振動與沖擊 的向心保護軸承，提髙了保護軸承的可靠性和安全性，以滿足高速磁懸浮軸承系統(tǒng)的需要。
本發(fā)明采用多個(2個及以上)滾動軸承和彈性阻尼器組成一個向心保護軸承，將 第一層滾動軸承的外圈與第二層滾動軸承的內(nèi)圈聯(lián)接在一起，將第二層滾動軸承的外圈 裝配在彈性阻尼器的內(nèi)孔中，最后將彈性阻尼器的外圈裝配在機座孔中。這樣組合起來 的軸承能夠適應(yīng)更高的工作轉(zhuǎn)速，并能吸收大部分由振動與沖擊而產(chǎn)生的能量。
本發(fā)明用于磁懸浮軸承系統(tǒng)的向心保護軸承，只承受徑向載荷，具體組成，包括第 一層滾動軸承的內(nèi)圈、第二層滾動軸承的外圈、轉(zhuǎn)接環(huán)、第二層滾動軸承的內(nèi)圈、第二 層滾動軸承的外圈、徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán)、徑向多層(3~20層)波紋鋼板、徑向彈 性阻尼器的外環(huán)、螺釘、端蓋、機座、轉(zhuǎn)子組件，其中轉(zhuǎn)子組件裝入第一層滾動軸承 的內(nèi)圈內(nèi)，與第一層滾動軸承的內(nèi)圈存在徑向間隙，第一層滾動軸承的外圈通過轉(zhuǎn)接環(huán) 與第二層滾動軸承的內(nèi)圈聯(lián)接在一起，第二層滾動軸承的外圈與徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán) 聯(lián)接在一起，徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán)、通過徑向多層(3~20層)波紋鋼板和徑向彈性 阻尼器的外環(huán)裝配在一起形成徑向彈性阻尼器，并置于機座內(nèi)圓臺階上，且徑向彈性阻 尼器的外環(huán)與機座的內(nèi)孔裝配在一起，端蓋通過螺釘與機座相連接，并對向心保護軸承 進行軸向壓緊與固定。
采用上述類似的方法繼續(xù)將第二層滾動軸承的外圈與第三層滾動軸承的內(nèi)圈聯(lián)接 在一起形成由3個及以上的滾動軸承組合成的向心保護軸承。
其原理如下-
傳統(tǒng)滾動軸承的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，滾動軸承的外圈一般與機座孔裝配在一起，是不轉(zhuǎn) 動的。本發(fā)明將第一層滾動軸承的外圈與第二層滾動軸承的內(nèi)圈聯(lián)接在一起，因此第一 層滾動軸承的外圈也跟著旋轉(zhuǎn)。這樣就降低了第一層滾動軸承的外圈與內(nèi)圈的相對轉(zhuǎn) 速。釆用這種結(jié)構(gòu)，使得原來由一個滾動軸承承擔(dān)的轉(zhuǎn)速通過一定比例分配到了兩個或 兩個以上的軸承來承擔(dān)，因此提高了向心保護軸承的工作轉(zhuǎn)速。對于磁懸浮軸承系統(tǒng)的 向心保護軸承，由于第一層滾動軸承的內(nèi)圈與轉(zhuǎn)子組件在徑向有0.2mm左右的間隙，保 護軸承工作時存在很大的振動與沖擊，容易導(dǎo)致保護軸承的損壞。為了解決這個問題， 本發(fā)明將第二層滾動軸承的外圈不直接與機座孔裝配在一起，而是先將第二層滾動軸承 的外圈裝配在一個彈性阻尼器上，然后將彈性阻尼器裝配在機座孔中。利用彈性阻尼器 變形和摩擦力做功來吸收振動與沖擊的能量，提高了向心保護軸承的壽命。不僅可作為 高速磁懸浮軸承系統(tǒng)的向心保護軸承，也可作為轉(zhuǎn)速更高的滾動軸承應(yīng)用。
四

圖1為本發(fā)明的向心保護軸承示意圖。 圖2為本發(fā)明的徑向彈性阻尼器示意圖。
圖中1第一層滾動軸承的內(nèi)圈，2第一層滾動軸承的外圈，3轉(zhuǎn)接環(huán)，4第二層滾動 軸承的內(nèi)圈，5第二層滾動軸承的外圈，6徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán)，7徑向多層(3~20 層)波紋鋼板，8徑向彈性阻尼器的外環(huán)，9螺釘，10端蓋，11機座，12轉(zhuǎn)子組件， A為軸線方向，R為徑向方向，a為切線方向。
五具體實施例方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的組成、工作原理和結(jié)構(gòu)設(shè)計作進一步詳細說明。 圖l所示的向心保護軸承，可作為磁懸浮軸承系統(tǒng)中只承受徑向載荷的保護軸承。 第一層滾動軸承的外圈2通過轉(zhuǎn)接環(huán)3與第二層滾動軸承的內(nèi)圈4聯(lián)接在一起，第二層 滾動軸承的外圈5與徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán)6聯(lián)接在一起，徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán)6、 徑向多層(3~20層)波紋鋼板7和徑向彈性阻尼器的外環(huán)8裝配在一起形成徑向彈性 阻尼器，徑向彈性阻尼器的外環(huán)8與機座11的內(nèi)孔裝配在一起，利用端蓋10和一組螺 釘9對保護軸承進行軸向壓緊與固定。也可以采用類似的方法繼續(xù)將第二層滾動軸承的 外圈5與第三層滾動軸承的內(nèi)圈聯(lián)接在一起形成由多個(3個及以上)滾動軸承組合成 的向心保護軸承。這種向心保護軸承能夠提高工作轉(zhuǎn)速的原理是由于第一層滾動軸承 的外圈2與第二層滾動軸承的內(nèi)圈4通過轉(zhuǎn)接環(huán)3聯(lián)接在一起，因此第一層滾動軸承的 外圈2也跟著旋轉(zhuǎn)，這樣就降低了第一層滾動軸承的外圈2與內(nèi)圈1的相對轉(zhuǎn)速，使得 原來由一個滾動軸承承擔(dān)的轉(zhuǎn)速通過一定的比例分配到了兩個或兩個以上的軸承來承 擔(dān)，因此可以提高滾動軸承的工作轉(zhuǎn)速。作為磁懸浮軸承系統(tǒng)中只承受徑向載荷的向心 保護軸承，第一層滾動軸承的內(nèi)圈1與轉(zhuǎn)子組件12存在徑向間隙，當(dāng)磁懸浮軸承失效 時，轉(zhuǎn)子組件12在跌落到向心保護軸承上時會產(chǎn)生較大的振動與沖擊，這種向心保護 軸承在徑向(坐標i 方向)能夠吸收大部分振動與沖擊的能量，其原理是由于第二層
滾動軸承的外圈5不直接安裝在機座11的內(nèi)孔中，而是先安裝在徑向彈性阻尼器的內(nèi) 環(huán)6上，然后通過徑向彈性阻尼器的外環(huán)8安裝在機座11的內(nèi)孔中，當(dāng)有較大的徑向 振動與沖擊時，徑向多層(3~20層)波紋鋼板7產(chǎn)生了徑向變形，由于每層徑向波紋 鋼板的曲率不同所以在切線方向產(chǎn)生了摩擦從而吸收了由振動與沖擊而產(chǎn)生的大部分 能量，能夠提向心高保護軸承的壽命。當(dāng)磁懸浮軸承失效時，這種向心保護軸承能夠在 徑向保護磁懸浮裝備不受損壞。
圖2所示的徑向彈性阻尼器，由徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán)6、多層(3~20層)波紋 鋼板7和徑向彈性阻尼器的外環(huán)8組成，徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán)6和外環(huán)8的作用是保 證徑向彈性阻尼器的內(nèi)外圓的同軸度。當(dāng)轉(zhuǎn)子組件12跌落到向心保護軸承的內(nèi)圈1時， 在徑向方向會產(chǎn)生較大的振動與沖擊，此時徑向多層(3~20層)波紋鋼板7產(chǎn)生了徑 向變形，將一部分振動與沖擊的能量以彈性勢能的形式儲存；由于每層波紋鋼板7的曲 率不同，使得每層波紋鋼板7沿切線方向發(fā)生相對滑動，由此產(chǎn)生的摩擦力做功，又耗 散了一部分振動與沖擊的能量。因此，徑向彈性阻尼器(由6、 7、 8組^)通過徑向彈 性變形與切線方向摩擦力做功的方式，吸收了由振動與沖擊在徑向方向而產(chǎn)生的大部分 能量，能夠提高向心保護軸承的壽命。
如果向心保護軸承的損壞主要是由振動與沖擊產(chǎn)生的，此時可省略第二層滾動軸 承，直接將第一層滾動軸承的外圈2與徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán)6裝配在一起，再將徑向 彈性阻尼器的外環(huán)8與機座11的內(nèi)孔裝配在一起。
權(quán)利要求
1、一種用于磁懸浮軸承系統(tǒng)的向心保護軸承，其特征在于，包括第一層滾動軸承的內(nèi)圈(1)、第一層滾動軸承的外圈(2)、轉(zhuǎn)接環(huán)(3)、第二層滾動軸承的內(nèi)圈(4)、第二層滾動軸承的外圈(5)、徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán)(6)、徑向3～20層的波紋鋼板(7)、徑向彈性阻尼器的外環(huán)(8)、螺釘(9)、端蓋(10)、機座(11)、轉(zhuǎn)子組件(12)，其中轉(zhuǎn)子組件(12)裝入第一層滾動軸承的內(nèi)圈(1)內(nèi)，與第一層滾動軸承的內(nèi)圈(1)存在徑向間隙，第一層滾動軸承的外圈(2)通過轉(zhuǎn)接環(huán)(3)與第二層滾動軸承的內(nèi)圈(4)聯(lián)接在一起，第二層滾動軸承的外圈(5)與徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán)(6)聯(lián)接在一起，徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán)(6)通過徑向3～20層的波紋鋼板(7)和徑向彈性阻尼器的外環(huán)(8)裝配在一起形成徑向彈性阻尼器，徑向彈性阻尼器的外環(huán)(8)與機座(11)的內(nèi)孔裝配在一起，端蓋(10)通過螺釘(9)與機座(11)相連接，并對向心保護軸承進行軸向壓緊與固定。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于磁懸浮軸承系統(tǒng)的向心保護軸承，其特征在于，采用如 權(quán)利要求1所述的類似方法繼續(xù)將第二層滾動軸承的外圈(5)與第三層滾動軸承的內(nèi) 圈聯(lián)接在一起形成由3個及以上的滾動軸承組成的向心保護軸承。
全文摘要
一種用于磁懸浮軸承系統(tǒng)的向心保護軸承，屬磁懸浮軸承。該軸承包括第一層滾動軸承的內(nèi)圈(1)和外圈(2)、轉(zhuǎn)接環(huán)(3)、第二層滾動軸承的內(nèi)圈(4)和外圈(5)、由徑向彈性阻尼器的內(nèi)環(huán)(6)和外環(huán)(8)以及徑向多層(3～20層)波紋鋼板(7)組成的徑向彈性阻尼器、螺釘(9)、端蓋(10)、機座(11)、轉(zhuǎn)子組件(12)。將傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中由一個滾動軸承承擔(dān)的轉(zhuǎn)速由兩個或兩個以上的軸承承擔(dān)，提高了軸承的工作轉(zhuǎn)速；利用徑向彈性阻尼器在徑向的彈性變形和切線方向的摩擦力做功來吸收由振動與沖擊而產(chǎn)生的能量，提高了保護軸承壽命。不僅作為磁懸浮軸承系統(tǒng)中承受徑向載荷的向心保護軸承，也作為轉(zhuǎn)速更高、耐振動與沖擊的滾動軸承應(yīng)用。
文檔編號F16C41/00GK101187405SQ20071019228
公開日2008年5月28日 申請日期2007年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2007年12月24日
發(fā)明者徐龍祥 申請人:南京航空航天大學(xué)