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一种电磁水静压双重悬浮被动径向轴承的制作方法

文档序号:11213353
一种电磁水静压双重悬浮被动径向轴承的制造方法与工艺

本发明涉及滑动轴承制造领域,特别涉及一种电磁水静压双重悬浮被动径向轴承,该轴承具有重载、中低速和大刚度的特点,特别适用于频繁启动场合的磁液双悬浮被动径向轴承。



背景技术:

液体静压轴承具有径向刚度好、定位精度高、抗振性好等优点,因此得到普遍重视和广泛应用。随着全球工业的发展,在大功率、重载、高速运行的场合,液体静压轴承摩擦功率很大,易使轴承因温度过高而产生较大热变形。磁悬浮轴承是利用磁性的吸力和斥力来支承旋转的轴。它的优点是扭矩小、有利于高速回转,可在真空中使用,适用的温度范围广、噪音低、寿命长、无润滑引起的污染等;缺点是造价高,承载能力相对较低。所以,本发明将液体静压轴承与电磁轴承配合使用,集二者优点于一身,并对一些具体结构进行改进,研究开发一种能承受重载,大刚度,中低转速的轴承系统。



技术实现要素:

本发明克服了上述现有技术存在的问题,提供一种电磁水静压双重悬浮被动径向轴承系统。本发明采用水静压轴承系统和电磁悬浮轴承系统相结合,构成新型磁液双悬浮轴承系统,该轴承系统具有高承载力及高刚度的特点。

为了解决上述存在的技术问题,本发明是通过以下技术方案实现的:

一种电磁水静压双重悬浮被动径向轴承,包括轴承盖1、轴承座4、定子12、定子隔磁环13、转子隔磁环19、转子导磁环18和轴5;

所述轴承盖内侧为半圆结构,所述轴承盖1内侧与所述轴承座4内侧的径向截面构成一个完整的圆;所述轴承盖1内侧结构与所述轴承座4内侧结构沿其接合面完全对称;所述轴承盖1及轴承座4上设有圆周均布的四个进液孔15,轴承盖1上设有总回液孔22;在所述轴承盖1内侧的弧面上沿径向中心位置设有回液槽23,沿径向在所述回液槽23两侧对称设有四道密封圈槽24,在密封圈槽24内嵌有O型圈11,在两道密封圈槽24中间沿径向均设有两个进液腔20;所述四个进液孔15与所述四个进液腔20分别相连通;

所述定子12圆周上的轴向中心位置处沿圆周设有阵列排布的第一径向通孔25,在第一径向通孔25两侧沿圆周设有阵列排布的第二径向通孔26,第一径向通孔25与第二径向通孔26相互交错;在所述定子12内侧圆周上沿圆周设有并列的两组单极磁极组28;每组单极磁极组28有n个单极磁极,n为大于等于4的自然数,每个单极磁极上绕有第一线圈27;

所述定子隔磁环13圆周上沿轴向设有均匀分布的三组第一回液圆孔30,每组第一回液圆孔30沿周向阵列均匀分布;沿轴向在每两组第一回液圆孔30之间沿圆周分别设有一组阵列排布的矩形槽29,每组矩形槽29有n个矩形槽,且每个矩形槽29的位置与所述定子12内侧圆周上的单极磁极组28的每个单极磁极相对应;

所述转子隔磁环19圆周上在轴向中心位置处沿圆周设有阵列排布的第二回液圆孔31;

所述转子导磁环18的端面上沿圆周均匀加工有四个轴向通孔32;在转子导磁环18上绕有第二线圈33;

所述定子12置于轴承座4上,所述定子隔磁环13置于定子12内,且其上的单极磁极组28的每个单极磁极与定子隔磁环13上的每个矩形槽29位置相对;轴5套装在定子12内,转子导磁环18套装在轴5上,转子隔磁环19套装在转子导磁环18外;轴承盖1套装在定子12上固定在轴承座4上,在轴承盖1与轴承座4之间的轴5上套装有骨架密封17,在骨架密封17外侧由端盖6封装;轴承盖1与定子12过渡配合,轴承座4与定子12过渡配合;定子12与定子隔磁环13过盈配合;转子隔磁环19与定子隔磁环13为间隙配合;转子隔磁环19与转子导磁环18为过盈配合;转子导磁环18与轴5采用过盈配合。

由于采用上述技术方案,本发明提供的一种电磁水静压双重悬浮被动径向轴承系统,与现有技术相比具有这样的有益效果:

本发明能够集液体静压及电磁悬浮两支承系统的优势于一身,能够大幅度增加轴承的承载能力及刚度,无需单独配备辅助支承及循环冷却系统,无需复杂的电控系统,能够解除回液槽的设计限制,提高轴承系统的精度和刚度。

附图说明

图1为本发明电磁水静压双重悬浮被动径向轴承的总体示意图;

图2为本发明电磁水静压双重悬浮被动径向轴承的内部结构示意图;

图3为电磁水静压双重悬浮轴承系统剖视图;

图4为轴承盖内部结构示意图;

图5为定子结构示意图;

图6为定子隔磁环结构示意图;

图7为转子隔磁环结构示意图;

图8为转子导磁环结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述:

本发明的一种电磁水静压双重悬浮被动径向轴承,如图1-2所示,所述轴承包括轴承盖1、轴承座4、定子12、定子隔磁环13、转子隔磁环19、转子导磁环18和轴5;

如图3、4所示,所述轴承盖内侧为半圆结构,所述轴承盖1内侧与所述轴承座4内侧的径向截面构成一个完整的圆;所述轴承盖1内侧结构与所述轴承座4内侧结构沿其接合面完全对称;在所述轴承盖1及轴承座4上沿圆周均布设有四个进液孔15,在所述轴承盖1及轴承座4的侧部设有进液口接头3;在所述轴承盖1及轴承座4上沿圆周均布有数个螺堵2用于堵住工艺加工孔;轴承座4上设有一个总回液孔22,总回液孔22处加工有平台9,用于安装管接头10;在所述轴承盖1内侧的弧面上沿径向中心位置设有回液槽23,沿径向在所述回液槽23两侧对称设有四道密封圈槽24,在密封圈槽24内嵌有O型圈11,在两道密封圈槽24中间沿径向均设有两个进液腔20;所述四个进液孔15与所述四个进液腔20分别相连通;

如图5所示,所述定子12圆周上的轴向中心位置处沿圆周设有阵列排布的第一径向通孔25,在第一径向通孔25两侧沿圆周设有阵列排布的第二径向通孔26,第一径向通孔25与第二径向通孔26相互交错;在所述定子12内侧圆周上沿圆周设有并列的两组单极磁极组28;每组单极磁极组28有八个单极磁极,每个单极磁极上绕有第一线圈27;

如图6所示,所述定子隔磁环13圆周上沿轴向设有均匀分布的三组第一回液圆孔30,每组第一回液圆孔30沿周向阵列均匀分布;沿轴向在每两组第一回液圆孔30之间沿圆周分别设有一组阵列排布的矩形槽29,每组矩形槽29有八个矩形槽,且每个矩形槽29的位置与所述定子12内侧圆周上的单极磁极组28的每个单极磁极相对应;

如图7所示,所述转子隔磁环19圆周上在轴向中心位置处沿圆周设有阵列排布的第二回液圆孔31;

如图8所示,所述转子导磁环18的端面上沿圆周均匀加工有四个轴向通孔32;在转子导磁环18上绕有第二线圈33;

如图1-3所示,所述定子12置于轴承座4上,所述定子隔磁环13置于定子12内,且其上的单极磁极组28的每个单极磁极与定子隔磁环13上的每个矩形槽29位置相对;轴5套装在定子12内,转子导磁环18套装在轴5上,转子隔磁环19套装在转子导磁环18外;轴承盖1套装在定子12上固定在轴承座4上,在轴承盖1与轴承座4之间的轴5上套装有骨架密封17,在骨架密封17外侧由端盖6封装,采用第一螺钉7将端盖6固定在轴承盖1和轴承座4上的螺纹孔16处;如图1-2和图4所示,轴承座4设有4个第一螺纹孔14,轴承盖1上与轴承座4对应位置设有4个第二螺纹孔21,采用第二螺钉8连接第一螺纹孔14和第二螺纹孔21,将轴承盖1固定在轴承座4上;轴承座1和轴承盖4两侧均布有螺纹孔16,采用螺钉将端盖6固定在轴承座1和轴承盖4上;

轴承盖1与定子12过渡配合,轴承座4与定子12过渡配合;定子12与定子隔磁环13过盈配合;转子隔磁环19与定子隔磁环13为间隙配合;转子隔磁环19与转子导磁环18为过盈配合,所述转子隔磁环19与所述定子隔磁环13之间的配合间隙为10μm;转子导磁环18与轴5采用过盈配合。

本发明包括电磁悬浮支承系统及水静压支承系统两套支承系统,能够实现轴的磁液双重耦合悬浮支承。

所述电磁悬浮支承系统由定子12、定子隔磁环13、转子隔磁环19、转子导磁环18、轴5、第一线圈27组成。定子12、转子导磁环18采用电工软铁进行镀锌处理,其上绕有第一线圈27。第一线圈27通电后定子12和转子导磁环18均形成磁动势,二者之间的磁极方向相同,产生电磁斥力,从而使得轴5无机械摩擦、无需润滑地处于悬浮状态。

所述水静压支承系统主要由轴承盖1、轴承座4、定子12、定子隔磁环13、转子隔磁环19、转子导磁环18组成。定子12内部加工有第一径向通孔25和第二径向通孔26。定子隔磁环13上加工有矩形阵列分布的第一回液圆孔30。水由进液孔15流入,从定子隔磁环13及转子隔磁环19的间隙流过,从定子隔磁环13及转子隔磁环19上的第一回液圆孔30流出。水对定子12及转子导磁环上的第二线圈33进行冷却润滑,降低温升及热变形后,从总回液孔22流出轴承。水在定子隔磁环13和转子隔磁环19之间形成静压支承。

水的流经通道为:进液孔15→进液腔20→第二径向通孔26→矩形槽29→第一第一回液圆孔30(或第二回液圆孔31→轴向通孔32)→第一径向通孔25→回液槽23→总回液孔22。

所述的电磁轴承系统由定子12、定子隔磁环13、转子隔磁环19、转子导磁环18、第一线圈27、第二线圈33和轴5组成。

第一线圈27及第二线圈33通电后,定子12上的单极磁极组28间形成轴向磁回路,转子导磁环18内形成轴向磁回路;定子12上的磁极极性与转子导磁环18上的磁极极性对应相同,因此产生斥力。

所述磁液双悬浮轴承系统还包括:O型圈11、骨架密封17、端盖6、进液孔接头3、总回液孔管接头10、第一螺钉7、第二螺钉8和油口螺堵2。

实施案例:

作为一种优选方案,轴5的直径为50mm;定子12的直径114mm,厚度10mm,单极磁极组28的单极磁极长度18mm、宽度10mm、高度14.5mm,阵列数为8,第一径向通孔25直径6mm,阵列数为8;第二径向通孔26直径6mm;定子隔磁环13外径85mm,内径83mm,长70mm,第一回液圆孔30直径为4mm,阵列数为24,矩形槽29的投影矩形长16mm、宽8mm;转子隔磁环19外径82mm,内径80mm,长70mm,第二回液圆孔31直径为4mm,阵列数为24;定子18的外径80mm、内径50mm,长度50mm;轴向通孔32直径8mm,阵列数为4。

初始工作时,第一线圈27及第二线圈33通电,定子磁极组28形成磁通回路,转子导磁环18两端形成磁通回路。定子12和转子导磁环18对应磁极极性相同,产生斥力,从而使得轴5无机械摩擦、无需润滑的悬浮;水通过进液孔15流入进液腔20,经过第二径向通孔26流入矩形槽29,产生静压力;电磁力及静压力相互作用,使得轴5在液体静压力作用下悬浮支承。

工作时,水从矩形槽29流入第一回液圆孔30(或第二回液圆孔31),而后单向流经并冷却单极磁极组28(或转子导磁套环18)及第一线圈27(或第二线圈33),流入回液槽23,从总回液孔122流出。

再多了解一些
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