[发明专利]主被动一体式自消除恢复轴承外圈径轴向间隙的保护装置

说明书

本发明涉及磁悬浮轴承系统技术领域，尤其是一种主被动一体式自消除恢复轴承外圈径轴向间隙的保护装置。包括转子、保护轴承、端盖，端盖与外部的机座固定连接；保护轴承包括滚动轴承、套筒、旋进内组件、旋进外组件以及滚珠。本发明能够在磁悬浮轴承系统失效后对转子同时提供径向和轴向的保护，并且能够同时消除滚动轴承与旋进内组件之间的径向和轴向间隙，消除了滚动轴承与基座之间的径向和轴向间隙，消除了高速转子跌落后对滚动轴承的振动和冲击；当磁悬浮轴承再次正常工作时，能够及时恢复滚动轴承与基座之间的间隙，使得保护轴承不干扰磁悬浮轴承的再次正常工作，提高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。

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承系统技术领域，尤其是一种主被动一体式自消除恢复轴承外圈径轴向间隙的保护装置。

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和轴向间隙，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。目前有一种方法通过在滚动轴承内圈安装一个带斜面的内嵌套，与加工有斜面的转子接触，当电磁铁工作时，电磁铁上电使得包含滚动轴承的结构压缩弹簧，此时内嵌套与转子之间有间隙，保护轴承不工作；当磁悬浮轴承意外断电时，电磁铁失电，弹簧推动保护轴承的结构整体移动，使得内嵌套与转子接触消除间隙，但其由于利用弹簧的推力维持保护轴承结构与转子接触，若弹簧的刚度太小导致保护轴承轴向支承刚度很小，若弹簧刚度太大则电磁铁无法压缩弹簧；并且此方案中由于转子与内嵌套的斜面锥度单一，在斜面锥度较小的情况下，内嵌套与转子之间的轴向间隙大小是径向间隙的数倍，即在满足磁悬浮轴承径向保护的情况下，无法满足磁悬浮轴承的轴向保护，故此保护轴承无法同时对磁悬浮轴承转子提供径向和轴向保护。

发明内容

为了克服现有的技术的不足，本发明提供了一种主被动一体式自消除-恢复轴承外圈径轴向间隙的保护装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种主被动一体式自消除恢复轴承外圈径轴向间隙的保护装置，包括转子、保护轴承、端盖，端盖与外部的机座固定连接；

所述保护轴承包括滚动轴承、套筒、旋进内组件、旋进外组件以及滚珠；

所述滚动轴承，滚动轴承内圈直接以过盈配合的方式安装于转子端部；

所述套筒，套筒内圆安装于滚动轴承外圈，套筒外圆表面加工成具有较小锥度的斜面H1和较大锥度的斜面H2，两种不同锥度的斜面沿着轴向交替设置；

所述旋进内组件，旋进内组件外圆表面轴向中间位置处设置有1～2圈外螺纹G3，外螺纹G3旋向与转子转动方向一致，靠近滚珠的一端沿着轴向设置有与外螺纹G3导程一致的多个圆弧型沟道G2，另外一端沿着周向设置有齿轮轮齿G4，与外部的伺服电机连接，旋进内组件内圆靠近滚珠一端加工成与套筒外圆一致的斜面，并置于套筒外围，此段旋进内组件内表面与套筒外表面存在均匀大小的径向间隙L1，轴向间隙为L2，旋进内组件内圆中间部分加工成圆盘形状，其与转子之间的径向间隙为L3，L3设置为磁悬浮轴承系统所需的径向保护间隙大小，并且设置L1大于L3。