[发明专利]磁悬浮轴承转子系统的组合支承装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种磁悬浮轴承转子系统的组合支承装置。

背景技术

磁悬浮轴承转子系统相较于传统轴承支承的转子系统，因其磁悬浮轴承与其所支承的转子之间的非接触性而具有许多无可比拟的优点。

磁悬浮轴承通过产生电磁力将转子悬浮支承，其电磁力可通过调整线圈电流或电压大小进行控制，即磁悬浮轴承的刚度和阻尼是可控的，因此在一定范围内可以实现对转子振动的抑制。

然而磁悬浮轴承转子系统对自身刚度和阻尼的调节范围较窄，而其阻尼又相对较低，使其抑制转子振动的能力较弱，特别是转子跨过临界转速以及受到突加不平衡力时，转子的平衡状态及系统工作性能都会受到严重威胁。

研究及实验表明，转子振幅与临界转速和不平衡质量成正比，与系统阻尼成反比。因此降低转子振幅可采取降低临界转速或增大系统阻尼的方法。

金属橡胶是一种由金属丝制造的均质弹性多空隙材料，具有类似橡胶的良好阻尼性能，被广泛应用在转子系统中以增大系统阻尼。金属橡胶本身具有刚度，然而在变形过程中其刚度特性变化曲线呈线性—软特性—硬特性变化，在变形量由小变大过程中，刚度开始时保持基本不变，随后变小，之后又变大。在变形量足够大时，金属橡胶近似刚性。金属橡胶刚度的这种非线性变化使单独利用金属橡胶阻尼器支承转子系统来控制系统临界转速大小并满足转子系统临界转速设计准则的要求造成了一定难度。

 

发明内容

本发明的目的在于提供一种磁悬浮轴承转子系统的组合支承装置，其能有效抑制高速磁悬浮轴承转子系统的振动。

为实现上述目的，本发明的技术方案是设计一种磁悬浮轴承转子系统的组合支承装置，包括机座、转子组件和磁悬浮轴承组件，转子组件由磁悬浮轴承组件支承，磁悬浮轴承组件由鼠笼式弹性支承装置支承，鼠笼式弹性支承装置由机座支承，鼠笼式弹性支承装置与机座间还设有金属橡胶环。

优选的，所述金属橡胶环与鼠笼式弹性支承装置为小过盈配合，金属橡胶环与机座也为小过盈配合。

优选的，所述金属橡胶环配有用于将其轴向压紧的压紧环。

优选的，所述转子组件还配有用于监测其振动位移的传感器，转子组件包括与传感器相配合的传感器基准环。

优选的，所述转子组件还配有辅助轴承。

优选的，所述转子组件还配有推力轴承，转子组件包括与推力轴承相配合的推力盘。

优选的，所述鼠笼式弹性支承装置包括两个端环和若干笼条，两个端环分别与机座直接或间接固定，各笼条与磁悬浮轴承组件直接或间接固定。

优选的，所述鼠笼式弹性支承装置包括两个端环和若干笼条，其中一个端环与机座直接或间接固定，另一个端环与磁悬浮轴承组件直接或间接固定。

优选的，所述鼠笼式弹性支承装置包括一个端环和若干笼条，端环与机座直接或间接固定，各笼条与磁悬浮轴承组件直接或间接固定。

优选的，所述鼠笼式弹性支承装置包括两个端环和若干笼条，其中一个端环与机座直接或间接固定，另一个端环分别与传感器、磁悬浮轴承组件、推力轴承以及辅助轴承直接或间接固定。

本发明的优点和有益效果在于：提供一种磁悬浮轴承转子系统的组合支承装置，其能有效抑制高速磁悬浮轴承转子系统的振动。本发明既可有效利用金属橡胶材料良好的阻尼性能，又可控制转子系统临界转速大小以满足转子系统临界转速设计准则的要求，有助于磁悬浮轴承的推广应用。

本发明磁悬浮轴承转子系统的组合支承装置，包括径向和轴向磁悬浮轴承、用于支承磁悬浮轴承的鼠笼式弹性支承装置以及内嵌于鼠笼式弹性支承装置和机座间的金属橡胶环。通过鼠笼式弹性支承可在不影响转子本身刚性的前提下，将转子支承系统的临界转速降低并控制在预期数值，同时又能满足转子系统临界转速设计准则的要求，还通过金属橡胶环提供的阻尼达到抑制系统振动的目的。

所述金属橡胶环的内径与鼠笼式弹性支承装置的外径之间以及金属橡胶环外径与机座内径之间采用小过盈配合，在安装过程中金属橡胶环可实现一定程度的径向预压缩量。

为防止系统运行过程中金属橡胶环的松动，设计了可以压缩金属橡胶环轴侧端面的压紧环，通过调整金属橡胶环轴向长度来实现径向预压缩量的改变。

工作过程中，转子会因自身涡动而引起磁悬浮轴承发生振动，从而引起支承磁悬浮轴承的鼠笼式弹性支承装置与机座间发生相对运动，从而挤压中间的金属橡胶环，金属橡胶环产生阻尼力来有效抑制振动。