所屬領(lǐng)域

本發(fā)明涉及滑動(dòng)軸承制造領(lǐng)域，特別涉及一種電磁水靜壓雙重懸浮被動(dòng)徑向軸承，該軸承具有重載、中低速和大剛度的特點(diǎn)，特別適用于頻繁啟動(dòng)場(chǎng)合的磁液雙懸浮被動(dòng)徑向軸承。

背景技術(shù)：

液體靜壓軸承具有徑向剛度好、定位精度高、抗振性好等優(yōu)點(diǎn)，因此得到普遍重視和廣泛應(yīng)用。隨著全球工業(yè)的發(fā)展，在大功率、重載、高速運(yùn)行的場(chǎng)合，液體靜壓軸承摩擦功率很大,易使軸承因溫度過高而產(chǎn)生較大熱變形。磁懸浮軸承是利用磁性的吸力和斥力來支承旋轉(zhuǎn)的軸。它的優(yōu)點(diǎn)是扭矩小、有利于高速回轉(zhuǎn),可在真空中使用,適用的溫度范圍廣、噪音低、壽命長(zhǎng)、無潤(rùn)滑引起的污染等；缺點(diǎn)是造價(jià)高，承載能力相對(duì)較低。所以，本發(fā)明將液體靜壓軸承與電磁軸承配合使用，集二者優(yōu)點(diǎn)于一身，并對(duì)一些具體結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，研究開發(fā)一種能承受重載，大剛度，中低轉(zhuǎn)速的軸承系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明克服了上述現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，提供一種電磁水靜壓雙重懸浮被動(dòng)徑向軸承系統(tǒng)。本發(fā)明采用水靜壓軸承系統(tǒng)和電磁懸浮軸承系統(tǒng)相結(jié)合，構(gòu)成新型磁液雙懸浮軸承系統(tǒng)，該軸承系統(tǒng)具有高承載力及高剛度的特點(diǎn)。

為了解決上述存在的技術(shù)問題，本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：

一種電磁水靜壓雙重懸浮被動(dòng)徑向軸承，包括軸承蓋1、軸承座4、定子12、定子隔磁環(huán)13、轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19、轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18和軸5；

所述軸承蓋內(nèi)側(cè)為半圓結(jié)構(gòu)，所述軸承蓋1內(nèi)側(cè)與所述軸承座4內(nèi)側(cè)的徑向截面構(gòu)成一個(gè)完整的圓；所述軸承蓋1內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)與所述軸承座4內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)沿其接合面完全對(duì)稱；所述軸承蓋1及軸承座4上設(shè)有圓周均布的四個(gè)進(jìn)液孔15，軸承蓋1上設(shè)有總回液孔22；在所述軸承蓋1內(nèi)側(cè)的弧面上沿徑向中心位置設(shè)有回液槽23，沿徑向在所述回液槽23兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有四道密封圈槽24，在密封圈槽24內(nèi)嵌有o型圈11，在兩道密封圈槽24中間沿徑向均設(shè)有兩個(gè)進(jìn)液腔20；所述四個(gè)進(jìn)液孔15與所述四個(gè)進(jìn)液腔20分別相連通；

所述定子12圓周上的軸向中心位置處沿圓周設(shè)有陣列排布的第一徑向通孔25，在第一徑向通孔25兩側(cè)沿圓周設(shè)有陣列排布的第二徑向通孔26，第一徑向通孔25與第二徑向通孔26相互交錯(cuò)；在所述定子12內(nèi)側(cè)圓周上沿圓周設(shè)有并列的兩組單極磁極組28；每組單極磁極組28有n個(gè)單極磁極，n為大于等于4的自然數(shù)，每個(gè)單極磁極上繞有第一線圈27；

所述定子隔磁環(huán)13圓周上沿軸向設(shè)有均勻分布的三組第一回液圓孔30，每組第一回液圓孔30沿周向陣列均勻分布；沿軸向在每?jī)山M第一回液圓孔30之間沿圓周分別設(shè)有一組陣列排布的矩形槽29，每組矩形槽29有n個(gè)矩形槽，且每個(gè)矩形槽29的位置與所述定子12內(nèi)側(cè)圓周上的單極磁極組28的每個(gè)單極磁極相對(duì)應(yīng)；

所述轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19圓周上在軸向中心位置處沿圓周設(shè)有陣列排布的第二回液圓孔31；

所述轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18的端面上沿圓周均勻加工有四個(gè)軸向通孔32；在轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18上繞有第二線圈33；

所述定子12置于軸承座4上，所述定子隔磁環(huán)13置于定子12內(nèi)，且其上的單極磁極組28的每個(gè)單極磁極與定子隔磁環(huán)13上的每個(gè)矩形槽29位置相對(duì)；軸5套裝在定子12內(nèi)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18套裝在軸5上，轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19套裝在轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18外；軸承蓋1套裝在定子12上固定在軸承座4上，在軸承蓋1與軸承座4之間的軸5上套裝有骨架密封17，在骨架密封17外側(cè)由端蓋6封裝；軸承蓋1與定子12過渡配合，軸承座4與定子12過渡配合；定子12與定子隔磁環(huán)13過盈配合；轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19與定子隔磁環(huán)13為間隙配合；轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19與轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18為過盈配合；轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18與軸5采用過盈配合。

由于采用上述技術(shù)方案，本發(fā)明提供的一種電磁水靜壓雙重懸浮被動(dòng)徑向軸承系統(tǒng)，與現(xiàn)有技術(shù)相比具有這樣的有益效果：

本發(fā)明能夠集液體靜壓及電磁懸浮兩支承系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)于一身，能夠大幅度增加軸承的承載能力及剛度，無需單獨(dú)配備輔助支承及循環(huán)冷卻系統(tǒng)，無需復(fù)雜的電控系統(tǒng)，能夠解除回液槽的設(shè)計(jì)限制，提高軸承系統(tǒng)的精度和剛度。

附圖說明

圖1為本發(fā)明電磁水靜壓雙重懸浮被動(dòng)徑向軸承的總體示意圖；

圖2為本發(fā)明電磁水靜壓雙重懸浮被動(dòng)徑向軸承的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為電磁水靜壓雙重懸浮軸承系統(tǒng)剖視圖；

圖4為軸承蓋內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為定子結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6為定子隔磁環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖7為轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖與具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)描述：

本發(fā)明的一種電磁水靜壓雙重懸浮被動(dòng)徑向軸承，如圖1-2所示，所述軸承包括軸承蓋1、軸承座4、定子12、定子隔磁環(huán)13、轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19、轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18和軸5；

如圖3、4所示，所述軸承蓋內(nèi)側(cè)為半圓結(jié)構(gòu)，所述軸承蓋1內(nèi)側(cè)與所述軸承座4內(nèi)側(cè)的徑向截面構(gòu)成一個(gè)完整的圓；所述軸承蓋1內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)與所述軸承座4內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)沿其接合面完全對(duì)稱；在所述軸承蓋1及軸承座4上沿圓周均布設(shè)有四個(gè)進(jìn)液孔15，在所述軸承蓋1及軸承座4的側(cè)部設(shè)有進(jìn)液口接頭3；在所述軸承蓋1及軸承座4上沿圓周均布有數(shù)個(gè)螺堵2用于堵住工藝加工孔；軸承座4上設(shè)有一個(gè)總回液孔22，總回液孔22處加工有平臺(tái)9，用于安裝管接頭10；在所述軸承蓋1內(nèi)側(cè)的弧面上沿徑向中心位置設(shè)有回液槽23，沿徑向在所述回液槽23兩側(cè)對(duì)稱設(shè)有四道密封圈槽24，在密封圈槽24內(nèi)嵌有o型圈11，在兩道密封圈槽24中間沿徑向均設(shè)有兩個(gè)進(jìn)液腔20；所述四個(gè)進(jìn)液孔15與所述四個(gè)進(jìn)液腔20分別相連通；

如圖5所示，所述定子12圓周上的軸向中心位置處沿圓周設(shè)有陣列排布的第一徑向通孔25，在第一徑向通孔25兩側(cè)沿圓周設(shè)有陣列排布的第二徑向通孔26，第一徑向通孔25與第二徑向通孔26相互交錯(cuò)；在所述定子12內(nèi)側(cè)圓周上沿圓周設(shè)有并列的兩組單極磁極組28；每組單極磁極組28有八個(gè)單極磁極，每個(gè)單極磁極上繞有第一線圈27；

如圖6所示，所述定子隔磁環(huán)13圓周上沿軸向設(shè)有均勻分布的三組第一回液圓孔30，每組第一回液圓孔30沿周向陣列均勻分布；沿軸向在每?jī)山M第一回液圓孔30之間沿圓周分別設(shè)有一組陣列排布的矩形槽29，每組矩形槽29有八個(gè)矩形槽，且每個(gè)矩形槽29的位置與所述定子12內(nèi)側(cè)圓周上的單極磁極組28的每個(gè)單極磁極相對(duì)應(yīng)；

如圖7所示，所述轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19圓周上在軸向中心位置處沿圓周設(shè)有陣列排布的第二回液圓孔31；

如圖8所示，所述轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18的端面上沿圓周均勻加工有四個(gè)軸向通孔32；在轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18上繞有第二線圈33；

如圖1-3所示，所述定子12置于軸承座4上，所述定子隔磁環(huán)13置于定子12內(nèi)，且其上的單極磁極組28的每個(gè)單極磁極與定子隔磁環(huán)13上的每個(gè)矩形槽29位置相對(duì)；軸5套裝在定子12內(nèi)，轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18套裝在軸5上，轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19套裝在轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18外；軸承蓋1套裝在定子12上固定在軸承座4上，在軸承蓋1與軸承座4之間的軸5上套裝有骨架密封17，在骨架密封17外側(cè)由端蓋6封裝，采用第一螺釘7將端蓋6固定在軸承蓋1和軸承座4上的螺紋孔16處；如圖1-2和圖4所示，軸承座4設(shè)有4個(gè)第一螺紋孔14，軸承蓋1上與軸承座4對(duì)應(yīng)位置設(shè)有4個(gè)第二螺紋孔21，采用第二螺釘8連接第一螺紋孔14和第二螺紋孔21，將軸承蓋1固定在軸承座4上；軸承座1和軸承蓋4兩側(cè)均布有螺紋孔16，采用螺釘將端蓋6固定在軸承座1和軸承蓋4上；

軸承蓋1與定子12過渡配合，軸承座4與定子12過渡配合；定子12與定子隔磁環(huán)13過盈配合；轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19與定子隔磁環(huán)13為間隙配合；轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19與轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18為過盈配合，所述轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19與所述定子隔磁環(huán)13之間的配合間隙為10μm；轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18與軸5采用過盈配合。

本發(fā)明包括電磁懸浮支承系統(tǒng)及水靜壓支承系統(tǒng)兩套支承系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)軸的磁液雙重耦合懸浮支承。

所述電磁懸浮支承系統(tǒng)由定子12、定子隔磁環(huán)13、轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19、轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18、軸5、第一線圈27組成。定子12、轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18采用電工軟鐵進(jìn)行鍍鋅處理，其上繞有第一線圈27。第一線圈27通電后定子12和轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18均形成磁動(dòng)勢(shì)，二者之間的磁極方向相同，產(chǎn)生電磁斥力，從而使得軸5無機(jī)械摩擦、無需潤(rùn)滑地處于懸浮狀態(tài)。

所述水靜壓支承系統(tǒng)主要由軸承蓋1、軸承座4、定子12、定子隔磁環(huán)13、轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19、轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18組成。定子12內(nèi)部加工有第一徑向通孔25和第二徑向通孔26。定子隔磁環(huán)13上加工有矩形陣列分布的第一回液圓孔30。水由進(jìn)液孔15流入，從定子隔磁環(huán)13及轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19的間隙流過，從定子隔磁環(huán)13及轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19上的第一回液圓孔30流出。水對(duì)定子12及轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)上的第二線圈33進(jìn)行冷卻潤(rùn)滑，降低溫升及熱變形后，從總回液孔22流出軸承。水在定子隔磁環(huán)13和轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19之間形成靜壓支承。

水的流經(jīng)通道為：進(jìn)液孔15→進(jìn)液腔20→第二徑向通孔26→矩形槽29→第一第一回液圓孔30(或第二回液圓孔31→軸向通孔32)→第一徑向通孔25→回液槽23→總回液孔22。

所述的電磁軸承系統(tǒng)由定子12、定子隔磁環(huán)13、轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19、轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18、第一線圈27、第二線圈33和軸5組成。

第一線圈27及第二線圈33通電后，定子12上的單極磁極組28間形成軸向磁回路，轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18內(nèi)形成軸向磁回路；定子12上的磁極極性與轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18上的磁極極性對(duì)應(yīng)相同，因此產(chǎn)生斥力。

所述磁液雙懸浮軸承系統(tǒng)還包括：o型圈11、骨架密封17、端蓋6、進(jìn)液孔接頭3、總回液孔管接頭10、第一螺釘7、第二螺釘8和油口螺堵2。

實(shí)施案例：

作為一種優(yōu)選方案，軸5的直徑為50mm；定子12的直徑114mm，厚度10mm，單極磁極組28的單極磁極長(zhǎng)度18mm、寬度10mm、高度14.5mm，陣列數(shù)為8，第一徑向通孔25直徑6mm，陣列數(shù)為8；第二徑向通孔26直徑6mm；定子隔磁環(huán)13外徑85mm，內(nèi)徑83mm，長(zhǎng)70mm，第一回液圓孔30直徑為4mm，陣列數(shù)為24，矩形槽29的投影矩形長(zhǎng)16mm、寬8mm；轉(zhuǎn)子隔磁環(huán)19外徑82mm，內(nèi)徑80mm，長(zhǎng)70mm，第二回液圓孔31直徑為4mm，陣列數(shù)為24；定子18的外徑80mm、內(nèi)徑50mm，長(zhǎng)度50mm；軸向通孔32直徑8mm，陣列數(shù)為4。

初始工作時(shí)，第一線圈27及第二線圈33通電，定子磁極組28形成磁通回路，轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18兩端形成磁通回路。定子12和轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁環(huán)18對(duì)應(yīng)磁極極性相同，產(chǎn)生斥力，從而使得軸5無機(jī)械摩擦、無需潤(rùn)滑的懸??；水通過進(jìn)液孔15流入進(jìn)液腔20，經(jīng)過第二徑向通孔26流入矩形槽29，產(chǎn)生靜壓力；電磁力及靜壓力相互作用，使得軸5在液體靜壓力作用下懸浮支承。

工作時(shí)，水從矩形槽29流入第一回液圓孔30(或第二回液圓孔31)，而后單向流經(jīng)并冷卻單極磁極組28(或轉(zhuǎn)子導(dǎo)磁套環(huán)18)及第一線圈27(或第二線圈33)，流入回液槽23，從總回液孔122流出。