主被動一體式自消除恢復轉子徑軸向間隙的保護軸承裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及磁懸浮軸承系統技術領域，尤其是一種主被動一體式自消除恢復轉子徑軸向間隙的保護軸承裝置。
【背景技術】
[0002]在磁懸浮軸承系統中，一般需要一套保護軸承(也稱輔助軸承、備用軸承、保持軸承或應急軸承)在系統斷電、過載、控制系統失效或者故障等突發情況下作為臨時支承。圓錐滾子式自動消除轉子間隙的向心推力保護軸承可以同時在徑向和軸向承受載荷，保證高速旋轉的轉子不與系統的定子部分發生碰撞和摩擦，以保證整個系統的安全性和可靠性。傳統的保護軸承設計一般是將滾動軸承裝配在軸承座中，滾動軸承的內圈與轉子之間設置的磁懸浮軸承正常工作所需的徑向/軸向間隙一般為轉子與徑向/軸向磁懸浮軸承徑向間隙的一半。因此，保護軸承工作時受到很大的沖擊和振動，同時由于轉子跌落后無法消除保護軸承與轉子之間的間隙，保護軸承抵抗沖擊和振動的能力較差，容易導致其損壞，以致引發磁懸浮軸承系統損壞的嚴重事故。因此，保護軸承也一直是制約著磁懸浮軸承系統應用和發展的主要因素。
[0003]由于磁懸浮軸承系統的轉速一般都很高，而轉子與保護軸承之間存在較大的徑向和軸向間隙，致使轉子在跌落到保護軸承上時會產生很大的沖擊與振動。目前有一種方法通過在滾動軸承內圈安裝一個帶斜面的內嵌套，與加工有斜面的轉子接觸，當電磁鐵工作時，電磁鐵上電使得包含滾動軸承的結構壓縮彈簧，此時內嵌套與轉子之間有間隙，保護軸承不工作；當磁懸浮軸承意外斷電時，電磁鐵失電，彈簧推動保護軸承的結構整體移動，使得內嵌套與轉子接觸消除間隙，但其由于利用彈簧的推力維持保護軸承結構與轉子接觸，若彈簧的剛度太小導致保護軸承軸向支承剛度很小，若彈簧剛度太大則電磁鐵無法壓縮彈簧;并且此方案中由于轉子與內嵌套的斜面錐度單一，在斜面錐度較小的情況下，內嵌套與轉子之間的軸向間隙大小是徑向間隙的數倍，即在滿足磁懸浮軸承徑向保護的情況下，無法滿足磁懸浮軸承的軸向保護，故此保護軸承無法同時對磁懸浮軸承轉子提供徑向和軸向保護。

【發明內容】

[0004]為了克服現有的技術的不足，本發明提供了一種主被動一體式自消除恢復軸承外圈徑軸向間隙的保護裝置。
[0005]本發明解決其技術問題所采用的技術方案是:一種主被動一體式自消除恢復轉子徑軸向間隙的保護軸承裝置，包括轉子、保護軸承、端蓋，端蓋與外部的機座固定連接；
所述保護軸承包括套筒、滾動軸承、旋進內組件、旋進外組件、滾珠以及軸承壓蓋；
所述旋進外組件，旋進外組件外圓表面安裝于端蓋上，內圓表面靠近滾珠端設置一圈圓弧型溝道，另一端設置有與旋進內組件外圓表面的外螺紋G3配合的內螺紋；
所述滾珠，滾珠置于旋進內組件和旋進外組件的溝道之間； 所述轉子，轉子端部加工成具有較小錐度的斜面Hl和較大錐度的斜面H2，兩種不同錐度的斜面沿著軸向交替設置；
所述套筒，套筒安裝于滾動軸承內圈，套筒的內表面加工成于轉子端部一致的斜面，并置于轉子端部外圍，套筒內表面沿軸向與轉子端部表面存在均勻大小的徑向間隙LI，軸向間隙為L2;
所述滾動軸承，滾動軸承外圈安裝于旋進內組件上；
所述旋進內組件，旋進內組件外圓表面軸向中間位置處設置有I?2圈外螺紋G3，外螺紋旋向與轉子轉動方向一致，靠近滾珠的一端沿著周向設置有與滾珠的數量一致的圓弧型溝道G2，每段溝道沿著軸向有一定的螺旋，其導程與外螺紋G3的導程大小一致，另外一端沿著周向設置有齒輪輪齒G4，與外部的步進電機連接；
所述軸承壓蓋，軸承壓蓋通過螺釘與旋進內組件連接軸向壓緊滾動軸承，軸承壓蓋與轉子之間存在徑向間隙L3，L3設置為磁懸浮軸承系統所需的徑向保護間隙大小，并且設置轉子與套筒之間的間隙LI大于L3。
[0006]根據本發明的另一個實施例，進一步包括所述滾珠個數為2-200個。
[0007]根據本發明的另一個實施例，進一步包括所述滾動軸承為深溝球軸承、一對角接觸軸承，或者為陶瓷球軸承。
[0008]根據本發明的另一個實施例，進一步包括所述旋進內組件和旋進外組件表面的螺紋的牙型為矩形、梯形、鋸齒形或者普通螺紋。
[0009]根據本發明的另一個實施例，進一步包括所述軸承壓蓋為圓盤狀，圓盤沿圓周設有一圈螺釘孔，軸承壓蓋壓于旋進內組件與滾動軸承的接縫處。
[0010]根據本發明的另一個實施例，進一步包括所述保護軸承材料為金屬或者碳纖維/玻璃纖維制成的復合材料。
[0011]本發明的有益效果是，本發明能夠在磁懸浮軸承系統失效后對轉子同時提供徑向和軸向的保護，并且能夠同時消除轉子與滾動軸承之間的徑向和軸向間隙，從而消除了高速轉子跌落后對滾動軸承的振動和沖擊;另外，當磁懸浮軸承再次正常工作時，能夠及時恢復轉子與滾動軸承之間的間隙，從而使得保護軸承不干擾磁懸浮軸承的再次正常工作，提高了向心推力保護軸承的可靠性和安全性，以滿足高速磁懸浮軸承系統發展的需要。
【附圖說明】
[0012]下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明。
[0013]圖1是本發明的整體結構示意圖。
[0014]圖2是圖1中I部放大間隙未消除狀態下示意圖。
[0015]圖3是圖1中I部放大間隙消除狀態下示意圖。
[0016]圖4是旋進內組件的視圖。
[0017]圖5是圖4中A向局部視圖。
[0018]圖中，1、轉子，2、套筒，3、滾動軸承，4、旋進內組件，5、旋進外組件，6、滾珠，7、端蓋，8、軸承壓蓋，9、螺釘。
【具體實施方式】
[0019]附圖非限制性地公開了本發明所涉及優選實施例的結構示意圖；以下將結合附圖詳細地說明本發明的技術方案。
[0020]如圖1-5是本發明的結構示意圖，一種主被動一體式自消除恢復轉子徑軸向間隙的保護軸承裝置，包括轉子1、保護軸承、端蓋7，端蓋7與外部的機座固定連接。
[0021]保護軸承包括套筒2、滾動軸承3、旋進內組件4、旋進外組件5、滾珠6以及軸承壓蓋8。
[0022]旋進外組件5，旋進外組件5外圓表面安裝于端蓋7上，內圓表面靠近滾珠6端設置一圈圓弧型溝道，另一端設置有與旋進內組件4外圓表面的外螺紋G3配合的內螺紋。
[0023]滾珠6，滾珠6置于旋進內組件4和旋進外組件5的溝道之間。
[0024]轉子I，轉子I端部加工成具有較小錐度的斜面Hl和較大錐度的斜面H2，兩種不同錐度的斜面沿著軸向交替設置。
[0025]套筒2，套筒2安裝于滾動軸承3內圈，套筒2的內表面加工成于轉子I端部一致的斜面，并置于轉子I端部外圍，套筒2內表面沿軸向與轉子I端部表面存在均勻大小的徑向間隙LI，軸向間隙為L2。
[0026]滾動軸承3，滾動軸承3外圈安裝于旋進內組件4上。
[0027]旋進內組件4，旋進內組件4外圓表面軸向中間位置處設置有I?2圈外螺紋G3，外螺紋旋向與轉子I轉動方向一致，靠近滾珠的一端沿著周向設置有與滾珠的數量一致的圓弧型溝道G2，每段溝道沿著軸向有一定的螺旋，其導程與外螺紋G3的導程大小一致，另外一端沿著周向設置有齒輪輪齒G4，與外部的步進電機連接。
[0028]軸承壓蓋8，軸承壓蓋8通過螺釘與旋進內組件4連接軸向壓緊滾動軸承3，軸承壓蓋8與轉子I之間存在徑向間隙L3，L3設置為磁懸浮軸承系統所需的徑向保護間隙大小，并且設置轉子I與套筒2之間的間隙LI大于L3。
[0029]滾珠6個數為2-200個。
[0030]滾動軸承3為深溝球軸承、一對角接觸軸承，或者為陶瓷球軸承。
[0031]旋進內組件4和旋進外組件5表面的螺紋的牙型為矩形、梯形、鋸齒形或者普通螺紋。
[0032]軸承壓蓋8為圓盤狀，圓盤沿圓周設有一圈螺釘孔，軸承壓蓋8壓于旋進內組件4與滾動軸承3的接縫處。
[0033]保護軸承材料為金屬或者碳纖維/玻璃纖維制成的復合材料。
[0034]安裝時，首先將套筒2、滾動軸承3、旋進內組件4以及軸承壓蓋8安裝為一體，將旋進外組件5安裝于端蓋7;然后將旋進內組件4等整體旋入旋進外組件5，此過程中當旋進內組件4外表面圓弧形溝道始端的圓弧形滾珠入口(圖2中Gl)與旋進外組件內表面的圓弧形溝道重合時，將滾珠分別對應裝入每個圓弧形滾珠入口(圖2中Gl)中，繼續旋入旋進內組件4，在旋進內組件4旋入的過程中，旋進內組件4與旋進外組件5存在相對軸向位移，并且滾珠6在旋進內組件4和旋進外組件5的圓弧形溝道內滾動，由于旋進外組件5中的圓弧形溝道周向首尾封閉無軸向偏移，而旋進內組件4外表面的圓弧形溝道具有與外螺紋導程相同的軸向位移，所以通過旋進內組件4中的圓弧形溝道，使得滾珠6在溝道內滾動的同時，允許旋進內組件4的軸向移動，并且由于旋進內組件4和旋進外組件5圓弧形溝道的約束，使得滾珠能夠始終保持在溝道內部并沿著周向均勻分布;最后將保護軸承裝置整體通過端蓋7連接至機座，并通過調節旋進內組件4的旋入深度