主被动一体式自消除恢复转子径轴向间隙的保护轴承装置的制造方法
【技术领域】
[0001]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转子径轴向间隙的保护轴承装置。
【背景技术】
[0002]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。
[0003]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】
[0004]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。
[0005]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转子径轴向间隙的保护轴承装置，包括转子、保护轴承、端盖，端盖与外部的机座固定连接；
所述保护轴承包括套筒、滚动轴承、旋进内组件、旋进外组件、滚珠以及轴承压盖；
所述旋进外组件，旋进外组件外圆表面安装于端盖上，内圆表面靠近滚珠端设置一圈圆弧型沟道，另一端设置有与旋进内组件外圆表面的外螺纹G3配合的内螺纹；
所述滚珠，滚珠置于旋进内组件和旋进外组件的沟道之间； 所述转子，转子端部加工成具有较小锥度的斜面Hl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；
所述套筒，套筒安装于滚动轴承内圈，套筒的内表面加工成于转子端部一致的斜面，并置于转子端部外围，套筒内表面沿轴向与转子端部表面存在均匀大小的径向间隙LI，轴向间隙为L2;
所述滚动轴承，滚动轴承外圈安装于旋进内组件上；
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I?2圈外螺纹G3，外螺纹旋向与转子转动方向一致，靠近滚珠的一端沿着周向设置有与滚珠的数量一致的圆弧型沟道G2，每段沟道沿着轴向有一定的螺旋，其导程与外螺纹G3的导程大小一致，另外一端沿着周向设置有齿轮轮齿G4，与外部的步进电机连接；
所述轴承压盖，轴承压盖通过螺钉与旋进内组件连接轴向压紧滚动轴承，轴承压盖与转子之间存在径向间隙L3，L3设置为磁悬浮轴承系统所需的径向保护间隙大小，并且设置转子与套筒之间的间隙LI大于L3。
[0006]根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述滚珠个数为2-200个。
[0007]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、一对角接触轴承，或者为陶瓷球轴承。
[0008]根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述旋进内组件和旋进外组件表面的螺纹的牙型为矩形、梯形、锯齿形或者普通螺纹。
[0009]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，轴承压盖压于旋进内组件与滚动轴承的接缝处。
[0010]根据本发明的另一个实施例，进一步包括所述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。
[0011]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转子同时提供径向和轴向的保护，并且能够同时消除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;另外，当磁悬浮轴承再次正常工作时，能够及时恢复转子与滚动轴承之间的间隙，从而使得保护轴承不干扰磁悬浮轴承的再次正常工作，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】
[0012]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0013]图1是本发明的整体结构示意图。
[0014]图2是图1中I部放大间隙未消除状态下示意图。
[0015]图3是图1中I部放大间隙消除状态下示意图。
[0016]图4是旋进内组件的视图。
[0017]图5是图4中A向局部视图。
[0018]图中，1、转子，2、套筒，3、滚动轴承，4、旋进内组件，5、旋进外组件，6、滚珠，7、端盖，8、轴承压盖，9、螺钉。
【具体实施方式】
[0019]附图非限制性地公开了本发明所涉及优选实施例的结构示意图；以下将结合附图详细地说明本发明的技术方案。
[0020]如图1-5是本发明的结构示意图，一种主被动一体式自消除恢复转子径轴向间隙的保护轴承装置，包括转子1、保护轴承、端盖7，端盖7与外部的机座固定连接。
[0021]保护轴承包括套筒2、滚动轴承3、旋进内组件4、旋进外组件5、滚珠6以及轴承压盖8。
[0022]旋进外组件5，旋进外组件5外圆表面安装于端盖7上，内圆表面靠近滚珠6端设置一圈圆弧型沟道，另一端设置有与旋进内组件4外圆表面的外螺纹G3配合的内螺纹。
[0023]滚珠6，滚珠6置于旋进内组件4和旋进外组件5的沟道之间。
[0024]转子I，转子I端部加工成具有较小锥度的斜面Hl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。
[0025]套筒2，套筒2安装于滚动轴承3内圈，套筒2的内表面加工成于转子I端部一致的斜面，并置于转子I端部外围，套筒2内表面沿轴向与转子I端部表面存在均匀大小的径向间隙LI，轴向间隙为L2。
[0026]滚动轴承3，滚动轴承3外圈安装于旋进内组件4上。
[0027]旋进内组件4，旋进内组件4外圆表面轴向中间位置处设置有I?2圈外螺纹G3，外螺纹旋向与转子I转动方向一致，靠近滚珠的一端沿着周向设置有与滚珠的数量一致的圆弧型沟道G2，每段沟道沿着轴向有一定的螺旋，其导程与外螺纹G3的导程大小一致，另外一端沿着周向设置有齿轮轮齿G4，与外部的步进电机连接。
[0028]轴承压盖8，轴承压盖8通过螺钉与旋进内组件4连接轴向压紧滚动轴承3，轴承压盖8与转子I之间存在径向间隙L3，L3设置为磁悬浮轴承系统所需的径向保护间隙大小，并且设置转子I与套筒2之间的间隙LI大于L3。
[0029]滚珠6个数为2-200个。
[0030]滚动轴承3为深沟球轴承、一对角接触轴承，或者为陶瓷球轴承。
[0031]旋进内组件4和旋进外组件5表面的螺纹的牙型为矩形、梯形、锯齿形或者普通螺纹。
[0032]轴承压盖8为圆盘状，圆盘沿圆周设有一圈螺钉孔，轴承压盖8压于旋进内组件4与滚动轴承3的接缝处。
[0033]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。
[0034]安装时，首先将套筒2、滚动轴承3、旋进内组件4以及轴承压盖8安装为一体，将旋进外组件5安装于端盖7;然后将旋进内组件4等整体旋入旋进外组件5，此过程中当旋进内组件4外表面圆弧形沟道始端的圆弧形滚珠入口(图2中Gl)与旋进外组件内表面的圆弧形沟道重合时，将滚珠分别对应装入每个圆弧形滚珠入口(图2中Gl)中，继续旋入旋进内组件4，在旋进内组件4旋入的过程中，旋进内组件4与旋进外组件5存在相对轴向位移，并且滚珠6在旋进内组件4和旋进外组件5的圆弧形沟道内滚动，由于旋进外组件5中的圆弧形沟道周向首尾封闭无轴向偏移，而旋进内组件4外表面的圆弧形沟道具有与外螺纹导程相同的轴向位移，所以通过旋进内组件4中的圆弧形沟道，使得滚珠6在沟道内滚动的同时，允许旋进内组件4的轴向移动，并且由于旋进内组件4和旋进外组件5圆弧形沟道的约束，使得滚珠能够始终保持在沟道内部并沿着周向均匀分布;最后将保护轴承装置整体通过端盖7连接至机座，并通过调节旋进内组件4的旋入深度