[发明专利]一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式保护轴承

说明书

本发明涉及磁悬浮轴承系统领域，具体涉及一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式的保护轴承，包括轴承内圈、轴承外圈、滚动体和保持架，其中所述保护轴承外圈、滚动体和保持架组合成轴承主体部分，固定在轴承座上；内圈内滚道面平滑过渡，对滚动体无限位作用，可与轴承主体部分分离，通过过盈配合的方式安装于转子端部；同时能够承受轴向载荷和径向载荷；所述保护轴承，在磁悬浮轴承转子正常工作下处于静止状态，转子与轴承内圈旋转时与轴承主体间存在轴向、径向间隙；当转子、轴承内圈向下跌落与轴承主体接触，轴承内圈内轨道与滚动体紧密贴合，转子被固定在轴承上，得到稳定轴承支撑，避免了转子失稳。

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承系统技术领域，尤其涉及一种立式磁悬浮转子跌落的保护轴承装置。

背景技术

在磁悬浮轴承系统中，保护轴承(Touchdown Bearings)是磁悬浮轴承的关键部件之一，用来限制转子沿径向和轴向上的最大位移。当磁悬浮轴承因为过载或者元器件故障而发生跌落时，保护轴承能临时支撑转子直到转子恢复悬浮状态或者安全降速，避免磁悬浮轴承主要部件的损坏，保证系统的安全性和可靠性。但由于转子与保护轴承之间存在一定的间隙，转子会在间隙范围内发生弹跳和全周摩擦，转子的涡动会给轴承内圈造成剧烈碰撞和摩擦。尤其针对立式磁悬浮转子，径向上没有重力约束，转子涡动会使轴承内圈持续承受转子自重3-10倍的接触力，容易造成轴承的损伤，并且产生的摩擦力和摩擦扭矩可能会导致保护轴承的快速温升，降低保护轴承寿命。目前保护轴承的可靠性已经成为磁悬浮轴承工业化应用的瓶颈之一。

针对立式磁悬浮轴承，在不额外增加系统零配件的前提下，重新设计保护轴承结构，使得保护轴承区分与传统的工作方式，以达到在转子跌落时消除保护轴承间隙，并使转子获得稳定支撑，对提高保护轴承的可靠性可以起到重要作用。

发明内容

为了克服上述现有技术可靠性不足的问题，本发明提出了一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式保护轴承，避免了保护轴承内圈和转子间间隙引起的转子涡动响应、碰撞接触力，有效提高保护轴承的耐用性。

本发明解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种应用于磁悬浮轴承的内圈常分离式保护轴承，包括轴承外圈、滚动体、保持架、轴承内圈；

保护轴承外圈、滚动体和保持架组合成轴承主体部分，固定在轴承座上；

保护轴承内圈内滚道面平滑过渡，对滚动体无限位作用，轴承内圈可与轴承主体部分分离且在轴向分离时无阻尼，通过过盈配合的方式安装于转子端部；

保护轴承需要同时能够承受轴向载荷和径向载荷，主要是轴向载荷，轴承外圈、滚动体的尺寸与技术要求与同规格角接触球轴承相同；

保护轴承在磁悬浮轴承转子正常工作下处于静止状态，转子与轴承内圈旋转时与轴承主体间存在轴向、径向间隙；当所述转子发生失稳事件，转子、轴承内圈向下跌落与轴承主体接触，轴承内圈内轨道与滚动体紧密贴合，转子被固定在轴承上，得到稳定轴承支撑，有效降低转子离心力。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括：所述保护轴承保持架对滚动体具有限位作用，在立式安装条件下，具有固定滚动体的能力，保证无内圈限位时滚动体不从轴承主体部分脱落。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括：所述转子、轴承内圈与轴承主体部分同轴设置，转子与轴承内圈跌落时轴承内圈均匀与每个滚动体接触并稳定支撑。

根据本发明的另一个实施例，进一步包括：所述保护轴承只在磁悬浮轴承失效发生转子跌落时进行工作，正常工作下处于静止状态，无需润滑介质对其进行补充。

本发明的有益效果是，在磁悬浮轴承系统失效后对转子同时提供稳定的径向和轴向的保护，并且能够同时减小因转子涡动引起的径向接触力和摩擦力；另外，当磁悬浮轴承再次进行悬浮时，能够及时恢复轴承内圈与配对轴套的间隙，使得保护轴承不干扰磁悬浮轴承的正常运行；提高了立式保护轴承的可靠性和安全性，降低了保护轴承的检测和维修成本。