一种立式磁轴承系统的保护轴承寿命试验机技术方案

一种立式磁轴承系统的保护轴承寿命试验机，在试验机主体设有上试验工装，电磁铁托盘安装在上试验工装上，自消除间隙电磁铁安装在电磁铁托盘上，上磁吸支撑座压紧在自消除间隙电磁铁顶面，下磁吸支撑座位于自消除间隙电磁铁下方，上、下磁吸支撑座分别嵌设缓冲胶圈，下磁吸支撑座的缓冲胶圈与保护轴承外圈下端面接触，上磁吸支撑座的缓冲胶圈位于保护轴承外圈上方；下磁吸支撑座和自消除间隙电磁铁之间留有第一自消除间隙L1，上磁吸支撑座的缓冲胶圈和保护轴承外圈上端面之间留有第二间隙L2，保护轴承内圈上端面和主轴的上碰撞垫片之间留有第三调整间隙L3，且L3＞L1＞L2。本发明专利技术可以自消除主轴跌落距离，对保护轴承抗冲击性能的提升具有重要意义。的提升具有重要意义。的提升具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种立式磁轴承系统的保护轴承寿命试验机


[0001]本专利技术属于轴承测试领域，具体涉及一种立式磁轴承系统的保护轴承寿命试验机。

技术介绍

[0002]磁轴承不同于传统轴承，其依赖一整套的控制系统来保证其正常运行，因而其生产成本远远高于传统轴承。当主动磁轴承因过载或断电失效时，高速转动的转子跌落到保护轴承上时，会引起巨大的碰撞冲击和摩擦热，可导致保护轴承变形失效或转子烧伤甚至整个磁轴承系统被破坏。为了更好地降低成本，同时确保磁轴承系统的安全性和稳定性，在系统两端安装一对抗冲击性能好的保护轴承就相当重要。
[0003]保护轴承是磁悬浮系统的“安全卫士”，是实现高新技术突破、跨越式发展的强有力支撑，是高端装备制造的重要保障，也是高新技术转化为生产力的桥梁通道，大力推进研究保护轴承为磁悬浮系统的安全和稳定提供保障，是实现高端装备中国化的必由之路，是顺应世界制造业发展趋势、提升产业核心竞争力的必然选择，也是加快我国经济发展方式转变、促进工业向中高端迈进、建设制造强国的重要举措。
[0004]在磁轴承失效或过载后高速旋转的转子跌落后会给保护轴承带来巨大的振动和冲击，也会和轴承内圈的碰撞摩擦形成的反向涡动会加剧碰撞运动的激烈程度，而这冲击大大地缩短保护轴承的使用寿命。因此，针对磁悬浮系统保护轴承的抗冲击的研究，关系到整个磁悬浮系统寿命的长短。
[0005]主轴与保护轴承内圈的轴向跌落碰撞力是目前立式磁轴承系统中保护轴承失效的主要原因，如何降低二者之间的轴向碰撞力成为当今提高保护轴承抗冲击性能以及延长磁轴承系统的寿命的主要研究方向。目前的磁轴承系统中保护轴承多用的是角接触球轴承，且一般只能承受 1~2 次转子跌落即损坏，需要多次更换设备中的保护轴承以免转子烧伤。此外，有研究将深沟球轴承、滑动轴承、双层保护轴承、圆柱滚子轴承等类型的轴承作为保护轴承。这些类型的轴承在某一方面可以改善保护轴承的抗冲击特性，但也有一定的缺陷，其寿命一般较低。因此，研究一种自消除间隙的机构对保护轴承抗冲击性能的提升具有重要意义。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种立式磁轴承系统的保护轴承寿命试验机，以降低保护轴承所承受的轴向碰撞力，为提高保护轴承抗冲击性能以及保护轴承工作寿命、改进加工工艺提供可靠的依据，满足使用单位对磁轴承系统整机寿命及精度的技术要求。
[0007]为了实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案是：一种立式磁轴承系统的保护轴承寿命试验机，磁轴承系统安装在试验机主体上，磁轴承系统的主轴安装有保护轴承，在试验机主体的上部设置有上试验工装，电磁铁托盘安装在上试验工装上，自消除间隙电磁铁安装在电磁铁托盘上，上压盖与上试验工装连接，并将上磁吸支撑座压紧在自消除间隙电
磁铁顶面，下磁吸支撑座位于自消除间隙电磁铁下方，并与电磁铁托盘间隙配合，下磁吸支撑座和上磁吸支撑座的端部分别设置有卡槽，并在卡槽内嵌设缓冲胶圈，其中下磁吸支撑座的缓冲胶圈与保护轴承的外圈下端面接触，上磁吸支撑座的缓冲胶圈位于保护轴承的外圈上方；所述下磁吸支撑座和自消除间隙电磁铁之间留有第一自消除间隙L1，上磁吸支撑座的缓冲胶圈和保护轴承外圈上端面之间留有第二间隙L2，保护轴承内圈上端面和主轴的上碰撞垫片之间留有第三调整间隙L3，且L3＞L1＞L2。
[0008]所述保护轴承为一对面对面装配的角接触球轴承组。
[0009]所述下磁吸支撑座上安装有上传感器座，上传感器座的内表面与保护轴承外圈相邻并留有间隙。
[0010]所述主轴在轴心上集成电机转子、间隙调整组件和重量调整组件构成试验所需的旋转轴系，间隙调整组件包括上间隙调整组件和下间隙调整组件。
[0011]上间隙调整组件设置在上试验工装内，包括上压紧螺母、上间隙调整垫，上压紧螺母螺纹连接在主轴上，并将所述上碰撞垫片压在上间隙调整垫的上端面，上间隙调整垫随主轴转动，上间隙调整垫为空心台阶轴，其外圆面为台阶轴面，所述保护轴承位于台阶轴面的小直径段。
[0012]所述保护轴承的内圈和上间隙调整垫外圆面之间留有第四调整间隙L4，保护轴承内圈下端面和上间隙调整垫的台阶面之间留有第五调整间隙L5。
[0013]所述上压紧螺母和上碰撞垫片的最大外径均小于保护轴承内圈的最大直径，以形成便于检测轴承内圈或滚子运动情况的窗口。
[0014]所述试验机主体的下部设置有下试验工装，并在下试验工装和主轴之间设置陪试轴承和所述的下间隙调整组件。
[0015]所述下间隙调整组件包括下碰撞环、下防护环、下轴承压盖和下螺母，下碰撞环套设固定在主轴下端，陪试轴承的外圈安装在下试验工装内，并由下螺母和下防护环轴向定位，陪试轴承的内圈和下碰撞环之间为间隙配合。
[0016]所述重量调整组件包括配重盘、配重盘调整环、配重盘压帽和配重盘锥套，配重盘装在配重盘锥套的外圆柱面上，配重盘压帽通过螺纹将配重盘及配重盘锥套压紧在主轴的锥面上，配重盘调整环安装在主轴上，并与配重盘锥套的上端面接触。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术借助磁轴承系统悬浮主轴，并通过电机加速至预设转速后，对电机以及磁悬浮系统进行断电断磁处理，并同时令试验机上端自消除间隙电磁铁响应通电带磁，吸引下磁吸支撑座托动轴承外圈上移，以自动减少主轴跌落的轴向保护间隙；加之缓冲胶环的结构设计，二者耦合作用实现主轴和保护轴承内圈的轴向碰撞力大幅降低，能够有效提高保护轴承的抗冲击性能，最终实现增大保护轴承的抗跌落次数，即延长保护轴承寿命。
[0018]本专利技术中，可通过更换间隙调整组件，如上间隙调整垫（调整垫的厚度）等来实现不同轴承内径安装，实现一定范围的轴承适用性，也增加了本专利技术的适用范围。
附图说明
[0019]图1为本专利技术的结构示意图；
图2为本专利技术中自消除间隙机构及保护轴承安装结构示意图；图3为本专利技术中磁轴承安装结构示意图；图4为本专利技术中陪试轴承安装结构示意图；图5为本专利技术中重量调整组件的结构示意图；图6为本专利技术中试验机的整体外观示意图；图中标记：1
‑
下底板；2
‑
支撑板；3
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上底板；4
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下法兰；5
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电机平衡环；6
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电机转子；7
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电机定子；8
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电机水套；9
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电机座；10
‑
磁轴承安装座；11
‑
壳体；12
‑
上试验工装；13
‑
上压盖；14
‑
上防护盖；15
‑
上间隙调整垫；16
‑
上碰撞垫片；17
‑
上压紧螺母；18
‑①
上磁吸支撑座；18
‑②
下磁吸支撑座；19
‑
上传感器座；20
‑
自消除间隙电磁铁；21
‑
缓冲胶圈；22
‑
限位垫；23
‑...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种立式磁轴承系统的保护轴承寿命试验机，磁轴承系统安装在试验机主体上，磁轴承系统的主轴安装有保护轴承，其特征在于：在试验机主体的上部设置有上试验工装，电磁铁托盘安装在上试验工装上，自消除间隙电磁铁安装在电磁铁托盘上，上压盖与上试验工装连接，并将上磁吸支撑座压紧在自消除间隙电磁铁顶面，下磁吸支撑座位于自消除间隙电磁铁下方，并与电磁铁托盘间隙配合，下磁吸支撑座和上磁吸支撑座的端部分别设置有卡槽，并在卡槽内嵌设缓冲胶圈，其中下磁吸支撑座的缓冲胶圈与保护轴承的外圈下端面接触，上磁吸支撑座的缓冲胶圈位于保护轴承的外圈上方；所述下磁吸支撑座和自消除间隙电磁铁之间留有第一自消除间隙L1，上磁吸支撑座的缓冲胶圈和保护轴承外圈上端面之间留有第二间隙L2，保护轴承内圈上端面和主轴的上碰撞垫片之间留有第三调整间隙L3，且L3＞L1＞L2。2.根据权利要求1所述的立式磁轴承系统的保护轴承寿命试验机，其特征在于：所述保护轴承为一对面对面装配的角接触球轴承组。3.根据权利要求1所述的立式磁轴承系统的保护轴承寿命试验机，其特征在于：所述下磁吸支撑座上安装有上传感器座，上传感器座的内表面与保护轴承外圈相邻并留有间隙。4.根据权利要求1所述的立式磁轴承系统的保护轴承寿命试验机，其特征在于：所述主轴在轴心上集成电机转子、间隙调整组件和重量调整组件构成试验所需的旋转轴系，间隙调整组件包括上间隙调整组件和下间隙调整组件。5.根据权利要求4所述的立式磁轴承系统的保护轴承寿命试验机，其特征在于：上间隙调整组件设置在上试验工装内，包括上压...

【专利技术属性】
技术研发人员：庞晓旭，朱定康，邱明，王鑫隆，张文浩，李迎春，李军星，董艳方，杨传猛，杜辉，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：