可调节气膜的磁气混合轴承的制作方法

1.本实用新型涉及一种磁气混合轴承，特别涉及一种可调节气膜的磁气混合轴承。


背景技术：

2.由于磁轴承以及气浮轴承相对于传统的机械式轴承具有摩擦系数和摩擦力矩小、运动精度高等特点，因此越来越多地应用于存在高转速、高精度的场合中，如燃气轮机、高精密仪器等。而磁气混合轴承可以结合两种轴承各自的优点，相较于磁轴承以及气浮轴承单独使用具有更佳的效果。
3.如专利申请cn201810258343.6中公开了一种带有多孔介质的磁气双悬浮轴向轴承，包括空气静压系统和电磁悬浮系统；所述轴承构成包括轴、止推盘、第一定子、第二定子和调整垫；第一定子上设有八个磁极，每相邻两个磁极为一对；第二定子结构与第一定子相同，调整垫套装在止推盘的外圆周；第一定子和第二定子相对地安装在止推盘的两侧，第一定子的磁极和第二定子的磁极均朝向内侧。该发明能够集空气静压系统及电磁悬浮系统两种支承系统于一身，能够大幅度减小轴承的摩擦及磨损，提高承载能力及刚度。
4.上述现有技术的缺陷在于：在断电断气的情况下，空气静压系统和电磁悬浮系统无法对轴承进行跌落保护，而且空气静压系统的调节依赖高压气源，无法实现精准调节。


技术实现要素：

5.针对上述现有技术，本实用新型提供了一种可调节气膜的磁气混合轴承。
6.本实用新型是通过以下技术方案实现的：
7.一种可调节气膜的磁气混合轴承，包括轴承本体、轴承座、节流喷嘴、气膜调节单元、进气管接头以及端面永磁体，其中：
8.轴承本体和轴承座中设置有通道，沿通道的轴向设置有节流喷嘴以及进气管接头，高压气体由进气管接头进入通道和节流喷嘴，经过节流增速后在轴承本体和推力盘之间的气隙中形成气膜；
9.气膜调节单元沿轴向设置于轴承本体中，其与通道平行设置，用于带动节流喷嘴在通道中沿轴向滑动；气膜调节单元包括丝杆结构、t形滑块以及伺服电机，t形滑块与节流喷嘴相互固定，t形滑块中的螺纹与丝杆结构相配合，伺服电机可以驱动丝杆结构转动，从而驱动t形滑块带动节流喷嘴沿通道的轴向移动；
10.端面永磁体设置于轴承本体靠近推力盘的一侧，推力盘与面向轴承本体的一侧设置有环形永磁体，端面永磁体与环形永磁体的磁极方向相反。
11.进一步地，轴承本体中还设置t形滑槽，t形滑块可以在t形滑槽内轴向滑动，同时带动节流喷嘴沿轴向滑动。
12.进一步地，丝杆结构沿轴向设置于t形滑槽中，其两端通过轴承可转动地支撑。
13.进一步地，伺服电机设置于轴承本体远离推力盘的一侧，用于驱动丝杆结构转动。
14.进一步地，气膜调节单元还包括距离传感器、加速度传感器、位移传感器和控制
器，控制器收集来自于上述传感器的数据，并对这些数据进行相应处理，生成相应的气膜调节信号，再基于生成的信号控制伺服电机，实现气膜特性的主动控制。
15.进一步地，距离传感器固定在轴承本体上，测量轴承本体与推力盘之间的距离变化，并将其反馈至控制器。
16.进一步地，加速度传感器固定在轴承本体上，用于检测轴承本体在气膜支承方向上运动的加速度变化值，并将其反馈至控制器。
17.进一步地，位移传感器固定于轴承本体中t形滑槽的一端，用于检测t形滑块相对于轴承本体的位移，并将其反馈至控制器。
18.进一步地，沿所述节流喷嘴的周向设置有至少一圈密封圈。
19.进一步地，轴承座为圆环形，在其端面上按圆周方向均布多个轴承本体。
20.本实用新型的有益效果为：利用传感器采集磁气混合轴承的气膜参数，控制器以此为基础生成气膜控制信号，控制节流喷嘴相对于推力盘的垂直距离，进而可以实现在不改变进气压力的前提下，主动调节气膜刚度的目的，增加了磁气混合轴承的适用场景；同时通过端面永磁体和环形永磁体的设置，起到了跌落保护作用，防止由于停止供气造成的轴承本体与推力盘之间的磕碰。
附图说明
21.图1为本实用新型可调节气膜的磁气混合轴承的结构示意图；
22.图2为轴承本体1的剖视图；
23.图3为气膜调节单元的t形滑块的剖视图。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型的附图，对本实用新型实施例的技术方案进行清楚、完整的描述。在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
25.由于本实用新型可调节气膜的磁气混合轴承在轴向和径向都呈对称设置，因此图1中仅图示了轴承沿轴向剖面图的四分之一视图。如图1-3所示，一种可调节气膜的磁气混合轴承，包括轴承本体1、轴承座2、节流喷嘴3、气膜调节单元4、进气管接头5以及端面永磁体6，轴承座2为圆环形，在其端面上按圆周方向均布多个轴承本体1，轴承本体1和轴承座2中设置有通道7，沿通道7的轴向设置有节流喷嘴3以及进气管接头5，其中进气管接头5通过法兰安装于轴承座2；气膜调节单元4沿轴向设置于轴承本体1中，其与通道7平行设置，用于带动节流喷嘴3在通道7中轴向滑动；高压气体由进气管接头5进入通道7和节流喷嘴3，经过节流增速后在轴承本体1和推力盘8之间的气隙2中形成气膜。端面永磁体6设置于轴承本体1靠近推力盘8的一侧，推力盘8与面向轴承本体1的一侧设置有环形永磁体9，端面永磁体6与环形永磁体9的磁极方向相反。
26.所述轴承本体1中还设置有供气膜调节单元4在其中滑动的t形滑槽11。
27.所述气膜调节单元4包括丝杆结构41、t形滑块42以及伺服电机43，其中丝杆结构
41沿轴向设置于t形滑槽11中，其两端通过轴承可转动地支撑；t形滑块42与节流喷嘴3相互固定，并通过t形滑块42中的螺纹与丝杆结构41相配合，使得t形滑块42可以在t形滑槽11内轴向滑动，同时带动节流喷嘴3沿轴向滑动；伺服电机43设置于轴承本体1远离推力盘8的一侧，用于驱动丝杆结构41转动。在工作过程中，伺服电机43可以驱动丝杆结构41转动，从而驱动t形滑块42带动节流喷嘴3沿通道7的轴向移动，以改变节流喷嘴3相对于推力盘8的距离，从而调整气膜特性。
28.沿所述节流喷嘴3的周向设置有至少一圈密封圈，用于保证节流喷嘴3与轴承本体1的通道7之间的密封性能。
29.所述气膜调节单元4还包括距离传感器45、加速度传感器46、位移传感器47和控制器44。距离传感器45为激光传感器等，其固定在轴承本体1上，测量轴承本体1与推力盘8之间的距离变化，即实时检测轴承本体1相对于气膜支承方向的位置变化值，并将其反馈至控制器44；加速度传感器46同样固定在轴承本体1上，用于检测轴承本体1在气膜支承方向上运动的加速度变化值，即加速度传感器46用于检测轴承本体1与推力盘8之间形成的气浮气膜厚度的变化量，并将其反馈至控制器44；位移传感器47固定于轴承本体1中t形滑槽11的一端，用于检测t形滑块42相对于轴承本体1的位移，即反映了节流喷嘴3相对于通道7的端口的位置，并将其反馈至控制器44。控制器44收集来自于上述传感器的数据，并对这些数据进行相应处理，生成相应的气膜调节信号，再基于生成的信号控制伺服电机43，实现气膜特性的主动控制，动态调节磁气混合轴承气膜间隙内的压强分布，从而改善磁气混合轴承动力学特性。
30.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由权利要求及其等同物限定。