磁悬浮轴承的保护轴承座及保护轴承安装结构

文档序号:1886127 发布日期:2021-11-26 浏览:21次 >En<

阅读说明:本技术 磁悬浮轴承的保护轴承座及保护轴承安装结构 (Protection bearing seat and protection bearing mounting structure of magnetic suspension bearing ) 是由 徐旸 田刚领 张剀 张兴 戴兴建 张柳丽 阮鹏 崔美琨 白亚平 于 2021-06-30 设计创作,主要内容包括:本发明涉及磁悬浮轴承的保护轴承座及保护轴承安装结构。磁悬浮轴承的保护轴承座,包括:轴承安装孔,用于为保护轴承提供安装空间;轴承安装孔的孔壁上设有弹性悬臂,或者,轴承安装孔内固定有环形缓冲件,环形缓冲件上设有弹性悬臂;弹性悬臂绕轴承安装孔的轴线均布;各弹性悬臂均相对于轴承安装孔的径向倾斜悬伸,其上设有用于对保护轴承的外圈外周面进行支撑的轴承支撑部,轴承支撑部与弹性悬臂的根部之间具有间距,用于使弹性悬臂在受到保护轴承的施压时产生弯曲变形以对保护轴承进行缓冲。上述方案能够较为灵活地满足不同的缓冲需求,结构通用性更强,能够更好地保证加工精度和结构均匀性,从而提高定位精度,非线性特性小,装配方便。(The invention relates to a protective bearing seat of a magnetic suspension bearing and a protective bearing mounting structure. Protection bearing frame of magnetic suspension bearing includes: the bearing mounting hole is used for providing a mounting space for protecting the bearing; the hole wall of the bearing mounting hole is provided with an elastic cantilever, or an annular buffer part is fixed in the bearing mounting hole and provided with the elastic cantilever; the elastic cantilevers are uniformly distributed around the axis of the bearing mounting hole; each elastic cantilever is radially inclined and cantilevered relative to the bearing mounting hole, a bearing supporting part used for supporting the outer circumferential surface of the outer ring of the protective bearing is arranged on each elastic cantilever, and a space is reserved between each bearing supporting part and the root of each elastic cantilever and used for enabling each elastic cantilever to bend and deform when being pressed by the protective bearing so as to buffer the protective bearing. According to the scheme, different buffering requirements can be flexibly met, the structure universality is stronger, the machining precision and the structure uniformity can be better guaranteed, so that the positioning precision is improved, the nonlinear characteristic is small, and the assembly is convenient.)

磁悬浮轴承的保护轴承座及保护轴承安装结构

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承的保护轴承座及保护轴承安装结构。

背景技术

磁悬浮轴承(以下简称“磁轴承”)的保护轴承是在磁轴承的支承不工作或者因某种原因失效的情况下定转子发生触碰的机械边界,这是一套额外的被动轴承,通常采用得比较多的有精密角接触球轴承、深沟球轴承等。

当处在额定工况下运行的磁轴承设备发生故障时,设备中的保护轴承应能承受全速运行的转子跌落,在有限时间内支承转子直至恢复正常运行工况,或者直至安全降速。大量的实践和理论分析均表明,磁轴承的保护轴承在转子跌落过程中会受到巨大的冲击,冲击载荷会通过保护轴承内圈和滚珠传递到外圈和保护轴承座上,冲击载荷过大的时候,会大大缩短保护轴承寿命,甚至会直接导致保护轴承失效。此外,转子跌落后由于转子和保护轴承之间存在的气隙,会导致转子产生剧烈的涡动。为了缓解上述情况,通常考虑在保护轴承外圈和轴承座之间加上公差环,例如公开号为CN110259824B的专利文献中的磁轴承保护轴承总成所使用的公差环,这是一种表面有波浪形突起的具有较大刚度的钢制弹性元件,可以在一定程度上起到好的作用。

但是,由于公差环通常由薄弹簧钢板压制而成,使用起来有一些不足之处。首先,受结构空间和产品型谱的限制,其刚度和阻尼特性可调整的余地很小,因而也只能在有限的区间内发挥作用;其次,公差环定位精度低,尤其是在成环时形成的接缝附近;再次,由于其波纹形结构,公差环提供的刚度和阻尼具有很强的非线性,并且和与预紧力直接相关,为了获得较高的初始刚度,需要在安装时使用较高的预压紧力,增加了装配难度;最后,当跌落冲击较大的时候,公差环的突起还容易受挤压后产生永久变形,从而进一步影响保护轴承的定位精度。

发明内容

本发明的目的是提供一种磁悬浮轴承的保护轴承座及保护轴承安装结构,解决现有技术中的缓冲方式的至少一个上述不足。

本发明中磁悬浮轴承的保护轴承座采用如下技术方案:

磁悬浮轴承的保护轴承座,包括:

轴承安装孔,用于为保护轴承提供安装空间;

轴承安装孔的孔壁上设有弹性悬臂,或者,所述轴承安装孔内固定有环形缓冲件,环形缓冲件上设有弹性悬臂;

所述弹性悬臂绕轴承安装孔的轴线均布;

各弹性悬臂均相对于轴承安装孔的径向倾斜悬伸,其上设有用于对保护轴承的外圈外周面进行支撑的轴承支撑部,轴承支撑部与弹性悬臂的根部之间具有间距,用于使弹性悬臂在受到保护轴承的施压时产生弯曲变形以对保护轴承进行缓冲。

有益效果:采用上述技术方案,轴承安装孔的孔壁上或环形缓冲件上的弹性悬臂在能够较为灵活地调整自身形状和/或参数,从而满足不同的缓冲需求,结构通用性更强;并且相比于加工成环状的公差环,能够更好地保证加工精度和结构均匀性,从而提高定位精度;另外,弹性悬臂是依靠自身弯曲变形提供缓冲力,非线性特性小,能够更好地满足线形缓冲需求;同时,弹性悬臂能够依靠自身形成较高的初始刚度,从而避免使用较高的预压紧力,装配方便,也能够承受更大的冲击,避免过度变形。

作为一种优选的技术方案:所述轴承支撑部上用于对保护轴承的外圈外周面进行支撑的支撑面为平面。

有益效果:采用上述技术方案有利于在弹性悬臂受力弯曲变形时仍保持对保护轴承的支撑。

作为一种优选的技术方案:轴承支撑部相比于弹性悬臂上位于轴承支撑部靠近弹性悬臂根部一侧的部分折向轴承安装孔的径向外侧。

有益效果:采用上述技术方案,能够使弹性悬臂受到的保护轴承的作用力沿轴承安装孔的径向或接近沿轴承安装孔的径向,支撑更稳定。

作为一种优选的技术方案:弹性悬臂上位于轴承支撑部靠近根部的部分为连接部,连接部为弧形,向轴承安装孔外侧凸出。

有益效果:采用上述技术方案有利于提高弹性悬臂的刚度。

作为一种优选的技术方案:周向上相邻的两个弹性悬臂在轴承安装孔径向上具有重叠。

有益效果:采用上述技术方案有利于设置更多的弹性悬臂,提高支撑均匀性。

作为一种优选的技术方案:所述轴承支撑部设置在弹性悬臂的最外端。

有益效果:采用上述技术方案能够充分弹性悬臂的长度,有利于减轻重量、增加弹性悬臂的数量。

作为一种优选的技术方案:相邻两弹性悬臂之间形成槽,槽内设有弹性填充材料,用于在受到弹性悬臂的挤压时产生弹性压缩变形。

有益效果:采用上述技术方案能够提高对保护轴承涡动的阻尼效果,更好地起到保护作用。

作为一种优选的技术方案:所述弹性填充材料为橡胶、树脂的任一种。

作为一种优选的技术方案:所述保护轴承座包括:

座主体,所述轴承安装孔设置在座主体上;

压盖,扣合固定在轴承安装孔对应端的端部,用于对保护轴承形成轴向定位。

有益效果:采用上述技术方案便于对保护轴承进行装配和轴向定位,结构紧凑。

本发明中磁悬浮轴承的保护轴承安装结构采用如下技术方案:

磁悬浮轴承的保护轴承安装结构,包括:

保护轴承座,保护轴承座上装配有保护轴承;

磁悬浮轴承的保护轴承座包括:

轴承安装孔,用于为保护轴承提供安装空间;

轴承安装孔的孔壁上设有弹性悬臂,或者,所述轴承安装孔内固定有环形缓冲件,环形缓冲件上设有弹性悬臂;

所述弹性悬臂绕轴承安装孔的轴线均布;

各弹性悬臂均相对于轴承安装孔的径向倾斜悬伸,其上设有用于对保护轴承的外圈外周面进行支撑的轴承支撑部,轴承支撑部与弹性悬臂的根部之间具有间距,用于使弹性悬臂在受到保护轴承的施压时产生弯曲变形以对保护轴承进行缓冲。

有益效果:采用上述技术方案,轴承安装孔的孔壁上或环形缓冲件上的弹性悬臂在能够较为灵活地调整自身形状和/或参数,从而满足不同的缓冲需求,结构通用性更强;并且相比于加工成环状的公差环,能够更好地保证加工精度和结构均匀性,从而提高定位精度;另外,弹性悬臂是依靠自身弯曲变形提供缓冲力,非线性特性小,能够更好地满足线形缓冲需求;同时,弹性悬臂能够依靠自身形成较高的初始刚度,从而避免使用较高的预压紧力,装配方便,也能够承受更大的冲击,避免过度变形。

作为一种优选的技术方案:所述轴承支撑部上用于对保护轴承的外圈外周面进行支撑的支撑面为平面。

有益效果:采用上述技术方案有利于在弹性悬臂受力弯曲变形时仍保持对保护轴承的支撑。

作为一种优选的技术方案:轴承支撑部相比于弹性悬臂上位于轴承支撑部靠近弹性悬臂根部一侧的部分折向轴承安装孔的径向外侧。

有益效果:采用上述技术方案,能够使弹性悬臂受到的保护轴承的作用力沿轴承安装孔的径向或接近沿轴承安装孔的径向,支撑更稳定。

作为一种优选的技术方案:弹性悬臂上位于轴承支撑部靠近根部的部分为连接部,连接部为弧形,向轴承安装孔外侧凸出。

有益效果:采用上述技术方案有利于提高弹性悬臂的刚度。

作为一种优选的技术方案:周向上相邻的两个弹性悬臂在轴承安装孔径向上具有重叠。

有益效果:采用上述技术方案有利于设置更多的弹性悬臂,提高支撑均匀性。

作为一种优选的技术方案:所述轴承支撑部设置在弹性悬臂的最外端。

有益效果:采用上述技术方案能够充分弹性悬臂的长度,有利于减轻重量、增加弹性悬臂的数量。

作为一种优选的技术方案:相邻两弹性悬臂之间形成槽,槽内设有弹性填充材料,用于在受到弹性悬臂的挤压时产生弹性压缩变形。

有益效果:采用上述技术方案能够提高对保护轴承涡动的阻尼效果,更好地起到保护作用。

作为一种优选的技术方案:所述弹性填充材料为橡胶、树脂的任一种。

作为一种优选的技术方案:所述保护轴承座包括:

座主体,所述轴承安装孔设置在座主体上;

压盖,扣合固定在轴承安装孔对应端的端部,用于对保护轴承形成轴向定位。

有益效果:采用上述技术方案便于对保护轴承进行装配和轴向定位,结构紧凑。

附图说明

图1是本发明中磁悬浮轴承的保护轴承安装结构的实施例1的立体图;

图2是图1中磁悬浮轴承的保护轴承座中座主体的立体图;

图中相应附图标记所对应的组成部分的名称为:11、座主体;12、沉台;13、轴承安装孔;14、弹性悬臂;15、槽;16、轴承支撑部;17、支撑面;18、连接部;21、压盖;22、螺钉;31、保护轴承。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白,以下结合附图及实施例,对本发明进行进一步详细说明。应当理解,此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明,并不用于限定本发明,即所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此,以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围,而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例,本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。

需要说明的是,本发明的具体实施方式中可能出现的术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来,而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且,可能出现的术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含,从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素,而且还包括没有明确列出的其他要素,或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下,可能出现的语句“包括一个……”限定的要素,并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,可能出现的术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解,例如,可以是固定连接,也可以是可拆连接,或一体地连接;可以是机械连接,也可以是电连接;可以是直接连接,也可以是通过中间媒介间接相连,可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明的描述中,除非另有明确的规定和限定,可能出现的术语“设有”应做广义理解,例如,“设有”的对象可以是本体的一部分,也可以是与本体分体布置并连接在本体上,该连接可以是可拆连接,也可以是不可拆连接。对于本领域技术人员而言,可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

以下结合实施例对本发明作进一步的详细描述。

本发明中磁悬浮轴承的保护轴承安装结构的实施例1:

如图1所示,磁悬浮轴承的保护轴承安装结构包括保护轴承座,保护轴承座上装配有保护轴承31,本实施例中的保护轴承31为双列角接触球轴承。

磁悬浮轴承的保护轴承座包括座主体11和压盖21,座主体11为圆盘结构,中部设有沉台12,沉台12上设有轴承安装孔13,用于为保护轴承31提供安装空间。压盖21为环形压板,扣合在轴承安装孔13对应端的端部,通过螺钉22固定在座主体11的端面上,用于对保护轴承31形成轴向定位,并提供角接触轴承所需的预紧力。座主体11上还于沉台12的周围设有固定孔,用于实现座主体11与其他零部件的连接。

如图1和图2,轴承安装孔13的孔壁上均布有弹性悬臂14,相邻弹性悬臂14之间形成槽15。所述弹性悬臂14由铣削加工制成,能够较好地保证加工精度,有利于各弹性悬臂14对保护轴承31进行均匀地支撑。各弹性悬臂14均相对于轴承安装孔13的径向倾斜悬伸,能够在受到保护轴承31的施压时产生弯曲变形以对保护轴承31进行缓冲。弹性悬臂14包括轴承支撑部16和连接部18。

具体地,轴承支撑部16设置在弹性悬臂14的最外端,用于对保护轴承31的外圈外周面进行支撑,与弹性悬臂14的根部具有间距;轴承支撑部16上用于对保护轴承31的外圈外周面进行支撑的支撑面17为平面,能够使弹性悬臂14受到的保护轴承31的作用力沿轴承安装孔13的径向或接近沿轴承安装孔13的径向,并且在弹性悬臂14受力弯曲变形时仍保持对保护轴承31的支撑。

连接部18连接在轴承支撑部16与弹性悬臂14的根部之间,为弧形结构,向轴承安装孔13外侧凸出。为了提高对保护轴承31的支撑均匀性,周向上相邻的两个弹性悬臂14在轴承安装孔13径向上具有重叠,本实施例中,任一弹性悬臂14的整个轴承支撑部16与位于该弹性悬臂14背侧的弹性悬臂14的连接部18在轴承安装孔13径向上具有重叠。

使用时,将保护轴承31嵌入保护轴承座的轴承安装孔13内,使保护轴承31的外圈外周面支撑在各弹性悬臂14的轴承支撑部16上。根据初始刚度需要,可以对弹性悬臂14施加一定的预紧力。运行时,保护轴承座上的弹性悬臂14可以有效降低轴承座的支承刚度,对冲击载荷起到有效的缓冲作用,并且在斜齿受到保护轴承31外圈的涡动挤压时,会提供一定的阻尼效果。

本发明中磁悬浮轴承的保护轴承安装结构的实施例2:

本实施例与实施例1的不同之处在于,本实施例中,相邻两弹性悬臂14之间形成的开槽15内填充有橡胶作为弹性填充材料,用于在受到弹性悬臂14的挤压时产生弹性压缩变形,能够进一步增强阻尼。当然,弹性填充材料的具体材质、填充量等均可以根据需要来进行设计,例如在其他实施例中也可以采用树脂材料。

本发明中磁悬浮轴承的保护轴承安装结构的实施例3:

本实施例与实施例1的不同之处在于,实施例1中,轴承支撑部16上用于对保护轴承31的外圈外周面进行支撑的支撑面17为平面,而本实施例中,轴承支撑部16上对保护轴承31的外圈外周面进行支撑的支撑面17为弧形凹面。

在其他实施例中,轴承支撑部16上的支撑面17也可以是其他形状,例如弧形凸面。

本发明中磁悬浮轴承的保护轴承安装结构的实施例4:

本实施例与实施例1的不同之处在于,实施例1中,轴承支撑部16相比于连接部18折向轴承安装孔13的径向外侧,而本实施例中,轴承支撑部16与连接部18的背面平滑连接,仅正面的支撑面17与连接部18形成转折关系。

本发明中磁悬浮轴承的保护轴承安装结构的实施例5:

本实施例与实施例1的不同之处在于,实施例1中,弹性悬臂14上靠近根部的连接部18为弧形,而本实施例中,连接部18为平直结构。

本发明中磁悬浮轴承的保护轴承安装结构的实施例6:

本实施例与实施例1的不同之处在于,实施例1中,周向上相邻的两个弹性悬臂14在轴承安装孔13径向上具有重叠,而本实施例中,弹性悬臂14的悬伸长度较短,周向上相邻的两个弹性悬臂14沿周向相互错开。

本发明中磁悬浮轴承的保护轴承安装结构的实施例7:

本实施例与实施例1的不同之处在于,实施例1中,所述轴承支撑部16设置在弹性悬臂14的最外端,而本实施例中,所述轴承支撑部16距离弹性悬臂14的外端具有间距。

本发明中磁悬浮轴承的保护轴承安装结构的实施例8:

本实施例与实施例1的不同之处在于,实施例1中,轴承安装孔13的孔壁上设有弹性悬臂14,而本实施例中,所述轴承安装孔13内固定装配有环形缓冲件,环形缓冲件上设有弹性悬臂14。

在上述实施例中,压盖21设置在轴承安装孔13的轴向一端,轴承安装孔13的轴向另一端由座主体11进行挡止,在其他实施例中,轴承安装孔13的两端均可以设置压盖21,便于弹性悬臂14的加工。

另外,需要说明的是,弹性悬臂14也可以是上述实施例之外的其他形状,其具体可以达到的刚度和阻尼效果可通过有限元计算进行仿真和优化,并指导最终的结构参数设计,从而满足对跌落的转子的缓冲需求,例如通过减小弹性悬臂14的支撑长度、提高弹性悬臂14的厚度并且/或者增加弹性悬臂14的宽度来提高刚度等;这是本领域技术人员不需付出创造性的劳动即可实现的,此处不再一一列举。

本发明中磁悬浮轴承的保护轴承座的实施例:磁悬浮轴承的保护轴承座的实施例即上述磁悬浮轴承的保护轴承安装结构的任一实施例中记载的保护轴承座,此处不再具体说明。

以上所述,仅为本发明的较佳实施例,并不用以限制本发明,本发明的专利保护范围以权利要求书为准,凡是运用本发明的说明书及附图内容所作的等同结构变化,同理均应包含在本发明的保护范围内。

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