测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的制作方法

本发明涉及磁悬浮轴承技术领域，具体而言，涉及一种测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台。

背景技术：

磁悬浮轴承利用电磁力来使轴系与轴承相对悬浮转动，具有无摩擦阻力、运转精度高、刚度和阻尼可调节等优点，尤其适合在高转速、低损耗、低噪音的场合使用。保护轴承(例如，滚动轴承)是磁悬浮轴承的辅助支撑结构，它的主要作用之一是当磁悬浮轴承失效(例如，磁悬浮轴系跌落)时，保护轴承能够临时支撑高速旋转的轴系，使其重新悬浮或者安全降速。

当高速旋转的磁悬浮轴系发生跌落时，轴系与保护轴承的内圈之间将发生剧烈地碰撞和摩擦。由于轴系与保护轴承的内圈之间存在很小的间隙，因此轴系在跌落过程中的轨迹响应非常复杂，包括钟摆振动、混合摩擦、弹跳以及全周摩擦。而不同轨迹响应之间的显著区别之一在于轴系与保护轴承之间接触力的幅值和频率，由此，准确地测量轴系与保护轴承之间的接触力和振动频率，对于评价保护轴承的可靠性和研究保护轴承的抗跌落性能非常重要。

台架实验是研究磁悬浮轴承的抗跌落性能的重要手段，即，通过模拟磁悬浮轴承运行的实际工况来进行磁悬浮轴系的高速跌落实验，从而评价保护轴承的可靠性和抗跌落性能。然而，由于相关技术中的磁悬浮轴承是将磁悬浮轴承定子与保护轴承装配在同一个壳体中，磁悬浮轴承定子的支撑作用会对测量结果产生干扰，因此，难以准确测量轴系与保护轴承之间的接触力。

技术实现要素：

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台，所述测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台具有测量精度较高的优点。

根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台，包括：机架；多个预紧装置，所述预紧装置设在所述机架上；用于支撑所述保护轴承的轴承支撑件，所述轴承支撑件设在所述机架上；多个压片，多个所述预紧装置分别沿所述保护轴承的径向将多个所述压片压向所述轴承支撑件；用于测量所述轴承支撑件与每个所述压片之间接触力的多个压电传感器，每个所述压电传感器被夹持在所述轴承支撑件与所述压片之间。

根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台，降低了磁悬浮轴承定子的支撑作用对测量结果的干扰，从而提高了磁悬浮轴系在跌落过程中与保护轴承之间的接触力和振动频率的测量精度。

另外，根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台还具有如下附加的技术特征：

根据本发明的一些实施例，所述轴承支撑件构造成矩形且具有与所述保护轴承的外周面适配的适配孔，多个所述预紧装置分别沿前后方向和上下方向将多个所述压片压向所述轴承支撑件。

在本发明的一些实施例中，所述机架具有左右两侧敞开的安装腔和与所述安装腔连通的多个安装孔，所述轴承支撑件设在所述安装腔内且所述预紧装置至少部分位于所述安装孔内。

进一步地，每个所述预紧装置包括：螺纹套，所述螺纹套设在所述安装孔内；预紧螺钉和预紧螺母，所述预紧螺钉沿前后方向和上下方向中的一个方向将所述压片压向所述轴承支撑件，所述预紧螺钉与所述螺纹套螺纹连接且通过所述预紧螺母安装在所述机架上。

可选地，所述压片设在所述安装孔内且构造成圆缺形。

有利地，所述机架上设有用于防止所述压片沿所述压片的周向转动的紧定螺钉，所述紧定螺钉止抵在所述压片的形成为平面的周壁上。

在本发明的优选实施例中，所述轴承支撑件构造成正方形，所述适配孔位于所述轴承支撑件的中心处。

根据本发明的一些实施例，所述测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台还包括：用于在左右方向上对所述压电传感器进行限位的第一圆柱销，所述第一圆柱销设在所述轴承支撑件上。

根据本发明的一些实施例，所述测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台还包括：用于对所述保护轴承进行轴向限位的端盖，所述端盖设在所述轴承支撑件上。

所述端盖和所述轴承支撑件通过螺钉连接在一起，所述端盖和所述轴承支撑件之间设有垫片。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

图1是根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的结构示意图；

图2是根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的剖视图；

图3是根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的机架的结构示意图；

图4是根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的机架的结构示意图；

图5是根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的轴承支撑件的结构示意图；

图6是根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的轴承支撑件的结构示意图；

图7是根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的压片的结构示意图；

图8是根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的压片的结构示意图；

图9是根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的螺纹套的结构示意图；

图10是根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的螺纹套的结构示意图；

图11是根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的端盖的结构示意图；

图12是根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台的端盖的结构示意图。

附图标记：

测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台100，

机架1，压电传感器2，轴承支撑件3，保护轴承4，压片5，第二圆柱销6，预紧螺钉7，预紧螺母8，螺纹套9，垫片10，第一圆柱销11，螺钉12，端盖13，紧定螺钉14，紧定螺母15，安装腔101，安装孔102，适配孔103。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面参考附图描述根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台100，该测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台100具有测量精度较高的优点。

如图1-图12所示，根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台100，包括机架1、多个预紧装置、轴承支撑件3、多个压片5和多个压电传感器2。

具体而言，多个预紧装置设在机架1上。轴承支撑件3设在机架1上，保护轴承4安装在轴承支撑件3内部，这样轴承支撑件3可以支撑保护轴承4。多个预紧装置分别沿保护轴承4的径向将多个压片5压向轴承支撑件3，以调整轴承支撑件3的位置，从而调整保护轴承4的位置，保证保护轴承4与磁悬浮轴承定子之间的对中性。压电传感器2用于测量轴承支撑件3与每个压片5之间的接触力，每个压电传感器2被夹持在轴承支撑件3与压片5之间，即，压电传感器2在保护轴承4的径向上通过压片5和轴承支撑件3实现限位和预紧。较好地，轴承支撑件3上设有第一圆柱销11，从而在保护轴承4的轴向(即，图中示出的左右方向)上对压电传感器2进行限位。

由此，根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台100，通过轴承支撑件3的设计，可以使测量结果更加接近于实际值，即，轴承支撑件3将磁悬浮轴系与保护轴承4之间的接触力沿保护轴承4的径向传递到多个压电传感器2上，然后，通过将多个压电传感器2在各个方向上所测量的接触力进行矢量求和，便可求得磁悬浮轴系在跌落过程中与保护轴承4之间接触力的幅值、方向和振动频率，从而有助于评价保护轴承4的可靠性和研究保护轴承4的抗跌落性能。这里，“各个方向”包括图中示出的上下方向和前后方向。

并且，由于保护轴承4支撑在轴承支撑件3上，压电传感器2设在轴承支撑件3上，保护轴承4与磁悬浮轴承定子可以实现壳内与壳外的独立安装，即，磁悬浮轴承定子安装在外壳内，利用轴承支撑件3替代外壳对保护轴承4的支撑，保护轴承4可以安装在外壳外，这样，对保护轴承4受到的接触力的测量可以在外壳外进行，从而降低了磁悬浮轴承定子的支撑作用对轴系与保护轴承4之间接触力的测量的干扰，进而提高磁悬浮轴系在跌落过程中的接触力和振动频率的测量精度，可以更加直观地反映磁悬浮轴系与保护轴承4之间碰撞和摩擦的剧烈程度。

根据本发明的一些实施例，如图1、图2、图5和图6所示，轴承支撑件3构造成矩形，且轴承支撑件3具有与保护轴承4的外周面适配的适配孔103，多个预紧装置分别沿前后方向和上下方向将多个压片5压向轴承支撑件3。例如，四个预紧装置分别设在轴承支撑件3的上方、下方、前方和后方，压片5为四个，每个预紧装置对应一个压片5并将压片5压向轴承支撑件3，从而可以调整轴承支撑件3沿上下方向和前后方向的位置。

在本发明的一些实施例中，如图1-图4所示，机架1具有安装腔101和多个安装孔102，安装腔101的左侧面和右侧面均敞开，每个安装孔102与安装腔101连通，轴承支撑件3设在安装腔101内，且预紧装置至少部分位于安装孔102内，从而安装方便，且便于预紧操作。其中，“预紧装置至少部分位于安装孔102内”包括预紧装置仅部分位于安装孔102内和预紧装置全部位于安装孔102内两种情形。

进一步地，如图1和图2所示，每个预紧装置包括螺纹套9、预紧螺钉7和预紧螺母8。螺纹套9设在安装孔102内。预紧螺钉7沿前后方向和上下方向中的一个方向将压片5压向轴承支撑件3，例如，位于轴承支撑件3上方的预紧螺钉7将压片5向下压在轴承支撑件3上，位于轴承支撑件3下方的预紧螺钉7将压片5向上压在轴承支撑件3上，位于轴承支撑件3前方的预紧螺钉7将压片5向后压在轴承支撑件3上，位于轴承支撑件3后方的预紧螺钉7将压片5向前压在轴承支撑件3上，从而可以调整轴承支撑件3在上述四个方向上的位置。预紧螺钉7与螺纹套9螺纹连接，且预紧螺钉7通过预紧螺母8安装在机架1上。

可选地，如图7和图8所示，压片5设在安装孔102内，且压片5构造成圆缺形，如此，便于压片5的安装和定位，利于提高压电传感器2的测量精度。

有利地，如图2所示，机架1上设有用于防止压片5沿压片5的周向转动的紧定螺钉14，紧定螺钉14止抵在压片5的形成为平面的周壁上，即，紧定螺钉14止抵在压片5的圆缺处，从而压片5牢靠地固定在安装孔102内。这里，紧定螺钉14可以通过紧定螺母15连接在机架1上。

在本发明的优选实施例中，如图1、图5和图6所示，轴承支撑件3构造成正方形，适配孔103位于轴承支撑件3的中心处，从而装配更为便捷，且更加便于调整保证轴承的位置，更加利于保证保护轴承4的对中性。

下面参照图1-图12描述根据本发明的一个具体实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台100。

如图1-图12所示，螺纹套9通过第二圆柱销6连接在机架1上的安装孔102内。压片5用于调整轴承支撑件3在水平方向和竖直方向上的位置，以调整保护轴承4与磁悬浮轴承定子之间的对中性，压片5的位置可以通过对应的预紧螺钉7进行螺纹调节，即，拧动预紧螺钉7可以调整压片5的位置，预紧螺钉7通过螺纹连接将自身的周向转动变为压片5沿竖直方向的直线移动。四个压电传感器2分别用来测量轴承支撑件3与压片5之间沿水平方向(即图中示出的前后方向)和竖直方向(即图中示出的上下方向)上的接触力，每个压电传感器2在保护轴承4的径向上通过压片5和轴承支撑件3进行限位并预紧，在保护轴承4的轴向上通过第一圆柱销11和压片5进行限位。

保护轴承4为采用面对面安装的两个角接触球轴承，即载荷作用中心处于保护轴承4的中心线之内，结构简单、拆装方便。保护轴承4的外圈与轴承支撑件3的适配孔103间隙配合，保护轴承4在保护轴承4的轴向上通过端盖13和轴承支撑件3限位，并且端盖13和轴承支撑件3为保护轴承4提供轴向预紧力，具体地，端盖13和轴承支撑件3通过螺钉12螺纹连接并预紧，利用螺钉12可以调整两个角接触球轴承的轴向预紧力。端盖13和轴承支撑件3之间设有橡胶材质的垫片10。

下面参照附图描述根据本发明实施例的测量磁悬浮轴系与保护轴承之间接触力的平台100的工作原理。

沿前后方向和上下方向布置的四个预紧螺钉7为在这四个方向上布置的压电传感器2提供足够的预紧力，使得压电传感器2能够测量各个方向上的接触力，并且，轴承支撑件3与四个压片5之间的接触力可以通过将四个方向上的压电传感器2测得的接触力进行矢量求和而求得，这样，测量结果比较接近轴系与保护轴承4之间的接触力，可以直观地反映轴系与保护轴承4之间碰撞和摩擦的剧烈程度，有助于评价保护轴承4的可靠性和研究保护轴承4的抗跌落性能。

此外，通过利用轴承支撑件3的设计，保护轴承4与磁悬浮轴承定子可以实现独立安装，降低了磁悬浮轴承定子的支撑作用对保护轴承4所受到的接触力的测量的干扰，能够提高磁悬浮轴系在跌落过程中的接触力和振动频率的测量精度。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“上下”、“左右”、“前后”、“内”、“外”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“具体实施例”、“优选实施例”、“示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。