双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置的制造方法
【专利摘要】本实用新型涉及保护轴承装置技术领域，尤其是一种双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置。包括轴承座、径向保护轴承以及转子，该径向保护轴承包括滚动轴承，还包括滚轮、环形连接件、弹性连接件、双向套筒以及挡板。本实用新型能够在磁悬浮轴承系统失效后对正/反转的转子提供径向的保护，并且能够消除转子与滚轮之间的径向间隙，也就相当于消除了转子与滚动轴承之间的径向间隙，从而消除了高速转子跌落后对滚动轴承的振动和冲击，提高了径向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。
【专利说明】
双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置
技术领域
[0001]本实用新型涉及保护轴承装置技术领域，尤其是一种双向滚动式自动消除转子径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。双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承可以在径向承受载荷，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间隙一般为转子与径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，同时只支持转子组件沿着一个方向转动时的跌落，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。
【实用新型内容】
[0004]为了克服现有的技术的不足，本实用新型提供了一种双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置。
[0005]本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是:一种双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置，包括轴承座、径向保护轴承以及转子，该径向保护轴承包括滚动轴承，还包括滚轮、环形连接件、弹性支撑件、双向套筒以及挡板；
[0006]其中:
[0007]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；
[0008]所述挡板，轴向分布于双向套筒两侧，并与双向套筒一致以过盈配合的方式安装于滚动轴承内圈，其旨在限定滚轮的轴向位置；
[0009]所述双向套筒，以过盈配合的方式安装于滚动轴承内圈，双向套筒内周向表面设置为与滚轮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由中间向两端逐渐减小；
[0010]所述滚轮，沿着轴向方向置于双向套筒轴向中间位置，滚轮与装置中心为同心设置，滚轮外圆表面与双向套筒内表面接触，滚轮内圆与转子之间存在径向保护间隙LI;另夕卜，滚轮包括2个以上的滚轮分体，各滚轮分体通过两侧滚轮轴分布于导槽内；
[0011]所述环形连接件，环形连接件中沿着周向均匀设置有与滚轮数目对应的导槽；
[0012]所述弹性支撑件，设置于环形连接件中每个导槽与滚轮轴之间，可允许滚轮的径向位移。
[0013]根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括，所述轴承座与机座固定连接，滚动轴承置于轴承座内。
[0014]根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括，所述滚动轴承压盖通过螺钉与轴承座固定连接，轴向压紧滚动轴承。
[0015]根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括，所述滚轮分体为2-200个。
[0016]根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括，所述弹性支撑件可以为独立的弹簧元件，也可以与环形连接件为一体结构并通过线切割等工艺加工而成。
[0017]根据本实用新型的另一个实施例，进一步包括，所述径向保护轴承为金属或者碳纤维/玻璃纤维制成的复合材料。
[0018]本实用新型的有益效果是，本发明在磁悬浮轴承系统失效、转子跌落后可自动消除转子与滚轮之间径向间隙的保护轴承装置，也就相当于消除了转子与滚动轴承之间的径向间隙，从而消除了转子跌落后对滚动轴承的冲击和振动，提高了保护轴承的可靠性和安全性，以满足高速磁悬浮轴承系统需要。
【附图说明】
[0019]图1为本发明所述的一种双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置的结构示意图。
[0020]图2为图1中的A-A剖视图。
[0021]图中:1、转子，2、环形连接件，3、弹性支撑件，4、导槽，5、滚轮，6、双向套筒，7、挡板，8、滚动轴承，9、轴承压盖，10、螺钉，11、轴承座。
【具体实施方式】
[0022]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。
[0023]如图1和图2所示，本发明所述的一种双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置，包括轴承座11、径向保护轴承以及转子I，该径向保护轴承包括滚动轴承8、滚轮5、环形连接件2、弹性支撑件3、双向套筒6以及挡板7;滚动轴承8外圈安装于轴承座11中，通过轴承压盖9轴向压紧;双向套筒6以过盈配合的方式安装于滚动轴承8内圈，双向套筒6内周向表面设置为与滚轮5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由中间向两端逐渐减小;挡板7轴向分布于双向套筒6两侧，并与双向套筒6—致以过盈配合的方式安装于滚动轴承8内圈，其旨在限定滚轮5的轴向位置;滚轮5沿着轴向方向置于双向套筒6轴向中间位置，滚轮5与装置中心为同心设置，滚轮5外圆表面与双向套筒6内表面接触，滚轮5内圆与转子I之间存在径向保护间隙LI;另外，滚轮5包括2个以上的滚轮5分体，各滚轮5分体通过两侧滚轮轴分布于导槽4内；环形连接件2中沿着周向均匀设置有与滚轮5数目对应的导槽4;弹性支撑件3设置于环形连接件2中每个导槽4与滚轮5轴之间，可允许滚轮5的径向位移；
[0024]轴承座11与机座固定连接，滚动轴承8置于轴承座内；轴承压盖9通过螺钉10与轴承座11固定连接，轴向压紧滚动轴承8;滚轮5分体为2-200个;弹性支撑件3可以为独立的弹簧元件，也可以与环形连接件2为一体结构并通过线切割等工艺加工而成。
[0025]磁悬浮轴承正常工作时，环形连接件2和弹性支撑件3使得所有滚轮5分体时刻处于双向套筒6内表面圆弧段的中间位置，即图1所示的滚轮5分体位置A处;所有滚轮5分体内圆与转子I之间存在均匀的间隙，使得保护轴承装置并不干扰转子I的正常旋转。另外，为了使得所有滚轮5分体与转子I之间的间隙均匀相等，安装时必须保证各滚轮5分体与转子I同心设置，即必须保证滚动轴承8、双向套筒6、滚轮5以及转子I四者的中心位置处于同一直线。
[0026]另外，本实施例中，所采用的环形连接件为一环形连杆，所采用的弹性支撑件为弹簧或者与环形连接件为一体经线切割等工艺加工成型的弹性体。
[0027]在磁悬浮轴承系统正常工作时，滚轮5内圆表面与转子I之间的径向间隙大小约为
0.15 mm，两者互不接触，并且转子I是高速旋转的，滚轮5与滚动轴承8内圈一起处于静止状态；当磁悬浮轴承失效后，转子I跌落，转子I与部分滚轮5分体接触碰撞，滚轮5分体与转子I之间产生的摩擦力带动滚轮5分体在双向套筒6内周向表面沿着转子转动方向产生相对滚动，由于所有滚轮5分体通过环形连接件2连接，所有只要有一个滚轮5分体与双向套筒6产生相对滚动，其他滚轮5分体必然同时产生相同的相对滚动；由于双向套筒6中的圆弧段内表面设置为与装置中心的径向距离由中间向两端逐渐减小，所以当滚轮5分体与转子I碰撞接触后，所有滚轮5分体在径向接近装置的中心运动，这种运动使得所有滚轮5分体与转子I之间的间隙迅速减小，当所有滚轮5分体都从双向套筒6内表面圆弧段的相对位置A处滚动至位置B处，滚轮5分体与转子I之间的间隙即减小为零，从而消除了转子I与所有滚轮5分体之间的径向间隙，就相当于消除了转子I与滚动轴承8内圈之间的径向间隙。消除了转子跌落后对保护轴承的冲击与振动，可显著提高磁悬浮轴承系统中径向保护轴承的寿命，并且此装置可以对转子沿着顺时针或逆时针两个方向旋转的跌落起保护作用。
[0028]本发明的工作原理是:
[0029]安装时，利用作用于滚轮5分体的弹性支撑件3，使得滚轮5分体处于双向套筒6内表面的初始位置(位置A)，并且通过环形连接件2作用使得每个滚轮5分体都处于这种初始位置。在磁悬浮轴承系统正常运行时，所有滚轮5分体始终处于初始位置处，与双向套筒6、环形连接件2、弹性支撑件3以及滚动轴承8内圈一起处于静止状态，此时转子I与每个滚轮5分体之间存在有磁悬浮轴承系统正常的保护间隙(一般约为0.15 mm)。当磁悬浮轴承系统失效后，转子I跌落后与部分滚轮5分体碰撞接触，此时转子I与滚轮5与之间一方面存在很大的相对速度，另一方面有碰撞力作用，转子I与滚轮5之间的碰撞力产生的摩擦力使得部分滚轮5分体在双向套筒6内表面发生沿着转子转动方向的相对滚动，通过环形连接件2的作用，其他滚轮5分体也同时会相对于双向套筒6产生相同的滚动。由于双向套筒6内周向表面被设置为与滚轮5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由中间向两端逐渐减小，所以转子I与滚轮5碰撞后，所有滚轮5分体在径向接近装置的中心运动，当滚轮5沿着双向套筒6内周向表面滚动的径向距离和径向保护间隙大小相等时(滚轮5滚动到相对位置B)，就相当于完成消除了转子I与滚轮5之间的径向间隙。此时，就相当于所有滚轮5连同环形连接件2、滚动轴承8—起随着转子I 一同仍然绕着磁悬浮轴承系统正常工作时的旋转中心旋转，即不会发生转子与保护轴承的碰撞，也不会对保护轴承产生反复冲击与振动，提高了保护轴承的寿命。
【主权项】
1.一种双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置，包括轴承座(U)、径向保护轴承以及转子(I)，该径向保护轴承包括滚动轴承(8)，还包括滚轮(5)、环形连接件(2)、弹性支撑件(3)、双向套筒(6)以及挡板(7); 其中: 所述滚动轴承(8)，滚动轴承(8)外圈安装于轴承座(11)中，通过轴承压盖(9)轴向压紧； 所述挡板(7)，轴向分布于双向套筒(6)两侧，并与双向套筒(6)—致以过盈配合的方式安装于滚动轴承(8)内圈，其旨在限定滚轮的轴向位置； 其特征在于: 所述双向套筒(6)，以过盈配合的方式安装于滚动轴承(8)内圈，双向套筒(6)内周向表面设置为与滚轮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由中间向两端逐渐减小； 所述滚轮(5)，沿着轴向方向置于双向套筒(6)轴向中间位置，滚轮(5)与装置中心为同心设置，滚轮(5 )外圆表面与双向套筒(6 )内表面接触，滚轮(5 )内圆与转子之间存在径向保护间隙LI;另外，滚轮(5)包括2个以上的滚轮分体，各滚轮分体通过两侧滚轮轴分布于导槽⑷内； 所述环形连接件(2)，环形连接件(2)中沿着周向均匀设置有与滚轮数目对应的导槽(4)； 所述弹性支撑件(3)，设置于环形连接件(2)中每个导槽(4)与滚轮轴之间，可允许滚轮的径向位移。2.根据权利要求1所述的双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置，其特征是，所述轴承座(11)与机座固定连接，滚动轴承(8)置于轴承座(11)内。3.根据权利要求1所述的双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置，其特征是，所述轴承压盖(9)通过螺钉(10)与轴承座(11)固定连接，轴向压紧滚动轴承(8)。4.根据权利要求1所述的双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置，其特征是，所述滚轮分体为2-200个。5.根据权利要求1所述的双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置，其特征是，所述弹性支撑件(3)可以为独立的弹簧元件，也可以与环形连接件为一体结构并通过线切割等工艺加工而成的结构。6.根据权利要求1所述的双向滚动式自动消除转子径向间隙的保护轴承装置，其特征是，所述径向保护轴承为金属或者碳纤维/玻璃纤维制成的复合材料。
【文档编号】F16C25/08GK205559546SQ201620191906
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年3月14日
【发明人】何嘉欣, 俞成涛
【申请人】江苏理工学院