[发明专利]一种用于永磁推力轴承的大位移补偿装置及其设计方法

说明书

本发明提供一种用于永磁推力轴承的大位移补偿装置及其设计方法，属于永磁推力轴承检测技术领域，包括由永磁推力轴承法兰盘、外花键、内花键、深沟球轴承基座、梅花弹性联轴器组成的主要结构部件，以及由定位紧固螺钉、螺栓、螺母、平键组成的辅助零部件。在轴承动态性能测试上，永磁推力轴承的轴向偏移量较传统推力轴承更大，传统高弹性联轴器大多难以无法补偿该类轴向位移。本发明公开了一种用于永磁推力轴承的大位移补偿装置设计方法，在传递电机驱动系统的扭矩和转速均的同时，补偿永磁推力轴承动态性能测试中的大轴向偏移量，能够确保动态性能测试中电机驱动系统的安全运行。

技术领域

本发明属于永磁推力轴承检测技术领域，涉及一种大位移补偿装置及其设计方法，特别涉及一种用于永磁推力轴承的大位移补偿装置及其设计方法。

背景技术

推力轴承是机械传动部件中的重要机械零部件，但由于存在机械接触，轴承易出现摩擦磨损，给设备带来潜在的故障风险。永磁推力轴承能够在满足推力轴承的性能需求的同时，通过磁场相互作用实现转子悬浮，实现无机械磨损，明显提升设备最高额定转速。永磁推力轴承的工作原理是，在外界载荷下，转子与定子上的磁组阵列发生相对位移，进而产生磁场推力，磁推力将转子驱使至平衡位置。在实际工作中，永磁推力轴承会受到不同频段和幅值的激振力，研究分析磁轴承在特定的动态激扰下抵抗变形的能力，建立外界动态激励与磁场力学性能参数间的量化映射关系，可进一步指导永磁推力轴承的优化设计，进而实现磁轴承动态力学性能的提升。

永磁推力轴承动态性能测试需载荷加载装置和电机驱动系统分别布置于永磁推力轴承两端。载荷加载装置对永磁推力轴承端加载特定静推力以及激振力。载荷加载过程中，永磁推力轴承的轴向最大偏移量较传统轴承更大，永磁推力轴承的轴向最大偏移量可达15mm以上。电机驱动系统与永磁推力轴承端的连接使用高弹性联轴器传递扭矩和转速。然而，传统高弹性联轴器难以补偿该范围的轴向位移。因此，亟需针对永磁推力轴承动态性能试验的特殊需求设计一种大位移量补偿装置。针对高校科研项目需求，本发明公开一种用于永磁推力轴承的大位移补偿装置设计方法。

发明内容

有鉴于此，本发明公开了一种用于永磁推力轴承的大位移补偿装置设计方法，在传递电机驱动系统的扭矩和转速的同时，补偿永磁推力轴承动态性能测试中的大轴向偏移量，以确保动态性能测试中电机驱动系统的安全运行。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种用于永磁推力轴承的大位移补偿装置，所述的大位移补偿装置包括由永磁推力轴承法兰盘6、外花键5、内花键4、深沟球轴承基座2、梅花弹性联轴器1组成的主要结构部件，以及由定位紧固螺钉3、螺栓8、螺母7、平键9组成的辅助零部件。所述内花键4和外花键5通过键齿联接，该部分是本装置的关键部件，其作用是利用键齿相互挤压以传递扭矩，以及利用内外花键间的相对滑动来补偿轴向大位移量；所述深沟球轴承座轴承2的轴承内圈通过紧固螺钉3与内花键4相连，以实现内花键在轴向位置上的固定；所述梅花弹性联轴器1通过平键9与内花键4端部的键槽连接，定位紧固螺钉3将内花键4与梅花联轴器1固定；所述外花键5由花键结构和法兰盘组成，花键结构与内花键4连接，法兰盘与永磁推力轴承法兰盘6通过螺栓7和螺母8相连接。

具体结构描述如下：

所述的外花键5由矩形花键结构以及法兰盘共同组成，该结构为一体化设计，花键结构部分与法兰盘分别位于该部件的两端，花键结构与法兰盘间通过轴段过渡，所述轴段的直径为外花键齿根圆直径；其中，外花键的花键结构用于与内花键4的花键槽配合，外花键的法兰盘与永磁推力轴承法兰盘6通过螺栓8和螺母7相连接，实现扭矩和转速的传递，其外花键端法兰盘6的尺寸参数与永磁推力轴承法兰盘6相同；所述永磁推力轴承法兰盘6，在轴向载荷的加载下会发生轴向偏移，该轴向偏移量是本装置所需补偿的主要目标。