[发明专利]圆锥滚子式同时消除转子径轴向间隙的保护轴承装置

说明书

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承系统技术领域，尤其是一种圆锥滚子式同时消除转子径轴向间隙的保护轴承装置。

背景技术

在磁悬浮轴承系统中，一般需要一套保护轴承（也称辅助轴承、备用轴承、保持轴承或应急轴承）在系统断电、过载、控制系统失效或者故障等突发情况下作为临时支承。圆锥滚子式自动消除转子间隙的向心推力保护轴承可以同时在径向和轴向承受载荷，保证高速旋转的转子不与系统的定子部分发生碰撞和摩擦，以保证整个系统的安全性和可靠性。传统的保护轴承设计一般是将滚动轴承装配在轴承座中，滚动轴承的内圈与转子之间设置的磁悬浮轴承正常工作所需的径向/轴向间隙一般为转子与径向/轴向磁悬浮轴承径向间隙的一半。因此，保护轴承工作时受到很大的冲击和振动，同时由于转子跌落后无法消除保护轴承与转子之间的间隙，保护轴承抵抗冲击和振动的能力较差，容易导致其损坏，以致引发磁悬浮轴承系统损坏的严重事故。因此，保护轴承也一直是制约着磁悬浮轴承系统应用和发展的主要因素。

由于磁悬浮轴承系统的转速一般都很高，而转子与保护轴承之间存在较大的径向间隙，致使转子在跌落到保护轴承上时会产生很大的冲击与振动。目前有一种方法是通过在转子组件周向布满滚动轴承，在转子组件跌落后，通过周边滚动轴承的运动以消除间隙，但是其结构非常复杂，只能消除径向间隙，不能消除轴向间隙，并且由于转子直径远大于周边滚动轴承的直径，致使跌落后周向滚动轴承的转速远大于其自身的极限转速，没有从根本上解决问题。

目前暂无能完全同时消除转子径向与轴向间隙的保护轴承装置。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供了一种圆锥滚子式同时消除转子径轴向间隙的保护轴承装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种圆锥滚子式同时消除转子径轴向间隙的保护轴承装置，包括转子、径向保护轴承、轴承压盖、螺钉以及轴承座，轴承压盖通过螺钉与轴承座固定连接，轴向压紧径向保护轴承，轴承座与外部的机座固定连接；

所述径向保护轴承包括圆锥滚子、环形连接件、弹性支撑件、导槽、楔形圆板、定位圆筒、以及滚动轴承；

所述环形连接件，环形连接件中沿着周向均匀设置有与圆锥滚子数目对应的导槽；

所述弹性支撑件，设置于环形连接件中每个导槽与圆锥滚子轴之间，可允许圆锥滚子的径向位移；

所述滚动轴承，滚动轴承外圈安装于轴承座中，通过轴承压盖轴向压紧；

所述转子，转子端部加工成带有锥度的斜面；

所述楔形圆板，为左右两块，轴向置于环形连接件的外侧，以过盈配合的方式安装于滚动轴承内圈，楔形圆板内周向表面设置为与圆锥滚子数目对应的重复圆弧段，每一圆弧段与装置中心的径向距离L2由中间向两端逐渐减小；

所述定位圆筒，置于两块楔形圆板的轴向中间位置，并与楔形圆板一致以过盈配合的方式安装于滚动轴承内圈，定位圆筒的宽度略大于环形连接件的宽度；

所述圆锥滚子，圆锥滚子的锥度与转子端部锥度相同，但与转子斜面方向反向放置，圆锥滚子沿轴向与转子端部表面存在的均匀大小的间隙L1；另外，圆锥滚子包括2个以上的圆锥滚子分体，各圆锥滚子分体通过两端设置的滚子轴分布于环形连接件中设置的导槽内；同时，滚子轴外圆表面与楔形圆板内表面接触。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述圆锥滚子分体为2-200个。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述滚动轴承为深沟球轴承，或者为一对角接触轴承。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述弹性支撑件为独立的弹簧元件，或是与环形连接件为一体、并通过线切割等工艺加工而成的结构。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述轴承压盖为圆盘状，圆盘沿圆周设有一圈螺钉孔，轴承压盖压于轴承座与滚动轴承的接缝处。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括，所述径向保护轴承材料为金属或者碳纤维/玻璃纤维制成的复合材料。

本发明的有益效果是，本发明能够在磁悬浮轴承系统失效后对正/反转的转子同时提供径向和轴向的保护，并且能够消除转子与圆锥滚子之间的径向和轴向间隙，也就相当于消除了转子与滚动轴承之间的径向和轴向间隙，从而消除了高速转子跌落后对滚动轴承的振动和冲击，提高了向心推力保护轴承的可靠性和安全性，以满足高速磁悬浮轴承系统发展的需要。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明所述的一种圆锥滚子式同时消除转子径轴向间隙的保护轴承装置的结构示意图。