[发明专利]一种磁悬浮和弹性箔片气体混合轴承实验平台

说明书

本发明公开了一种磁悬浮和弹性箔片气体混合轴承实验平台，包括台架、电机总成、转子总成、磁悬浮轴承总成和弹性箔片气体轴承总成，电机总成设在台架上，电机总成包括电机和安装电机的电机座，转子总成包括转轴，转轴通过联轴器与电机的输出轴相连，磁悬浮轴承总成设在电机总成的一侧，磁悬浮轴承总成包括套设在转轴上的磁悬浮轴承和安装磁悬浮轴承的磁悬浮轴承座，磁悬浮轴承座外侧设有磁悬浮轴承座端盖，磁悬浮轴承座端盖上设有能够相对于转轴径向移动的电涡流传感器，弹性箔片气体轴承总成设在磁悬浮轴承总成和电机总成之间，可以分别研究磁悬浮轴承单独支承，弹性箔片气体轴承单独支承以及两者混合支承的静、动态特性。

技术领域

本发明涉及轴承试验技术领域，具体涉及一种磁悬浮和弹性箔片气体混合轴承实验平台。

背景技术

磁悬浮轴承是一种利用通电线圈磁化定子进而产生电磁力并以此使转子悬浮的轴承。通过改变线圈中电流大小，就可以改变定子产生的电磁力，从而实现对转子的控制。因其无摩擦损耗、无需润滑、寿命长、转速高和可控制等优点而备受关注，其在高速旋转装备和高精度装备等领域的应用前景十分巨大。

弹性箔片动压气体轴承是一种利用气体润滑的轴承，其利用在高速旋转下产生的气膜压力使转子悬浮。相较于传统的气体动压轴承，弹性箔片动压气体轴承采用了柔性的支承表面，从而使轴承的自适应性提高。其具有不需润滑液、无污染、工作时无接触、工作转速高、结构简单和维护成本低等特点。其在无油支承高速旋转机械中有许多应用。

两种轴承均可单独作为高速无接触的支承，但其在单独使用时均存在一些问题。例如磁悬浮轴承有动态刚度低、阻尼低、控制复杂、需要保护轴承等问题。而弹性箔片动压气体轴承则在起飞转速之前是与转子接触摩擦，易损坏转子和箔片。将两者相结合，可取长补短。低速时，采用磁悬浮轴承支承，以减少对弹性箔片轴承的摩擦和降低摩擦损耗。随着速度增加，两种轴承共同工作，可以提高承载力。当高速时，采用箔片轴承单独支承，以得到其优良的高速承载特性。而磁悬浮轴承仅保持相对小的控制电流，来辅助箔片轴承维持稳定，以此降低了电流功耗。并且，箔片轴承也可以作为磁悬浮轴承的保护轴承。1998年美国学者Hooshang Heshmat提出了磁悬浮-弹性箔片气体混合轴承的概念，并对其进行了实验，研制出转速30000r/min的混合轴承，证明了磁悬浮-弹性箔片气体混合轴承的可行性。

中国专利CN111102293A提出了一种主被动磁气混合轴承，其特点在于将整周式弹性箔片轴承嵌入至永磁偏置的混合磁悬浮轴承的间隙中；中国专利CN105545956A提出了一种电磁使能的主动式动压气体轴承，其特点在于在整周式弹性箔片轴承外加入磁悬浮轴承，箔片轴承的顶箔上有磁性区域，可利用磁悬浮轴承使箔片变形；中国专利CN101881300A提出了一种镶嵌式的电磁-弹性箔片气体混合轴承，其特点在于将带底层拱箔的多叶式弹性箔片轴承塞入磁悬浮轴承间隙之中，形成混合轴承。

以上专利聚焦于具体混合轴承，并未将其与整个转子结合从而形成完整的转子系统和组成实验平台。并且其均为将弹性箔片轴承嵌入至磁悬浮轴承气隙中这种磁气混合方式，而将两者独立并排放置的形式并未考虑。

发明内容

根据现有技术的不足，本发明的目的是提供一种磁悬浮和弹性箔片气体混合轴承实验平台，可以分别研究磁悬浮轴承单独支承，弹性箔片气体轴承单独支承以及两者混合支承的静、动态特性。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：