一种水轮发电机磁悬浮推力轴承设计方法与流程

本发明涉及水轮发电机，具体涉及一种水轮发电机磁悬浮推力轴承设计方法。

背景技术：

1、水轮发电机推力轴承主要承担轴向负荷，一般而言机组容量越大其轴向负荷越大，对于常规油润滑推力轴承而言，推力轴承随着轴向负荷的增加将面临结构支撑刚度变弱、强度降低、摩擦损耗增加、机组运行效率降低等诸多问题，因此，目前会采用水轮发电机磁悬浮推力轴承来解决上述问题，虽然水轮发电机磁悬浮推力轴承相比于传统的润滑推力轴承效率更好，损耗更低，但水轮发电机磁悬浮推力轴承对整体的刚度要求高，如何提高磁悬浮推力轴承整体刚度的要求属于技术空白。

技术实现思路

1、本发明为了提高水轮发电机磁悬浮推力轴承整体刚度的技术问题，提供了一种水轮发电机磁悬浮推力轴承设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2、步骤1、确定独立式磁悬浮动环设计；

3、步骤2、采用分析软件对磁悬浮动环结构进行优化；

4、步骤3、对优化后的主体结构增加散热系统和零件结构要素；

5、步骤4、校核主体结构能否满足力学性能要求。

6、为了保证磁悬浮动环的平面度，步骤1中、磁悬浮动环采用双层环板式结构，两层环板采用径向布置的立筋支撑，旋转中心设置轴套。

7、进一步的，步骤1中、主轴上套设磁悬浮动环与静环，磁悬浮动环与静环之间设有交错叠加的动磁环和静磁环，动磁环固定在磁悬浮动环上，磁悬浮动环带动磁环旋转。

8、优选的，步骤2中，采用有限元分析软件对此主体结构进行刚强度分析，使用三维建模软件建立结构模型后导入有限元分析软件设置材料属性并划分网格；设置边界条件时，对磁悬浮动环与主轴的配合面施加仅压缩支撑；对磁悬浮动环与动磁环的接触面施加推力载荷；对磁悬浮动环施加旋转速度，计算时打开有限元分析软件设置的弱弹簧以稳定模型，得出磁悬浮动环的强度和位移分布图。

9、为了对系统散热，步骤3中，双层环板式结构包括上环板和下环板，下环板在每道磁环之间开设小孔，对上环板远离旋转中心的位置设置较大的孔，然后将磁悬浮动环外侧采用立壁整圈封死。

10、优选的，在步骤4中，对主轴与磁悬浮动环有连接关系的部分进行建模，设置接触关系和约束条件，计算得出磁悬浮动环的应力和位移分布示意图，判断该磁悬浮动环是否满足设计指标。

11、本发明具有以下有益效果：

12、1、本发明采用独立式磁悬浮动环设计结构，分别对磁悬浮动环结构、散热系统进行优化和刚度分析的方法，提高了轴承转环的刚度，降低了成本，达到了提高磁悬浮推力轴承整体刚度的要求。

技术特征：

1.一种水轮发电机磁悬浮推力轴承设计方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的水轮发电机磁悬浮推力轴承设计方法，其特征在于：步骤1中、磁悬浮动环（2）采用双层环板式结构，两层环板采用径向布置的立筋（9）支撑，旋转中心设置轴套（6）。

3.根据权利要求2所述的水轮发电机磁悬浮推力轴承设计方法，其特征在于：步骤1中、主轴（1）上套设磁悬浮动环（2）与静环（3），磁悬浮动环（2）与静环（3）之间设有交错叠加的动磁环（4）和静磁环（5），动磁环（4）固定在磁悬浮动环（2）上，磁悬浮动环（2）带动磁环（4）旋转。

4.根据权利要求3所述的水轮发电机磁悬浮推力轴承设计方法，其特征在于：步骤2中，采用有限元分析软件对此主体结构进行刚强度分析，使用三维建模软件建立结构模型后导入有限元分析软件设置材料属性并划分网格；设置边界条件时，对磁悬浮动环（2）与主轴（1）的配合面施加仅压缩支撑；对磁悬浮动环（2）与动磁环（4）的接触面施加推力载荷；对磁悬浮动环（2）施加旋转速度，计算时打开有限元分析软件设置的弱弹簧以稳定模型，得出磁悬浮动环（2）的强度和位移分布图。

5.根据权利要求1-4中任一所述的水轮发电机磁悬浮推力轴承设计方法，其特征在于：步骤3中，双层环板式结构包括上环板（7）和下环板（8），下环板（8）在每道磁环之间开设小孔，对上环板（7）远离旋转中心的位置设置较大的孔，然后将磁悬浮动环（2）外侧采用立壁（10）整圈封死。

6.根据权利要求5所述的水轮发电机磁悬浮推力轴承设计方法，其特征在于：在步骤4中，对主轴（1）与磁悬浮动环（2）有连接关系的部分进行建模，设置接触关系和约束条件，计算得出磁悬浮动环（2）的应力和位移分布示意图，判断该磁悬浮动环（2）是否满足设计指标。

技术总结
本发明涉及水轮发电机技术领域，公开了一种水轮发电机磁悬浮推力轴承设计方法，包括以下步骤：步骤1、确定独立式磁悬浮动环设计；步骤2、采用分析软件对磁悬浮动环结构进行优化；步骤3、对优化后的主体结构增加散热系统和零件结构要素；步骤4、校核主体结构能否满足力学性能要求。提高水轮发电机磁悬浮推力轴承整体刚度。

技术研发人员：涂小冬,王建明,何涛
受保护的技术使用者：重庆水轮机厂有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15