一种保护轴承结构及其冷却系统的制作方法

1.本申请提供了一种保护轴承结构及冷却系统，属于磁悬浮轴承系统领域，用于减小转子跌落对保护轴承的损害。


背景技术：

2.由于磁悬浮系统的高效、振动噪音小、寿命长、清洁无污染等特点，已经被广泛应用于各行业。在磁悬浮轴承系统中，一般都会安装保护轴承结构，其目的主要是避免磁悬浮系统失效后，高动能转子对系统带来的破坏。
3.在一般的保护轴承设计过程中，都会通过增加弹性阻尼器的方式来减小跌落转子对轴承的冲击，这虽然可以提高轴承的抗冲击能力，但是却不能解决高能量冲击后轴承的温升问题，尤其是高速重载的转子失稳后引起的轴承温升(轴承的过高温升会造成轴承的磨损加剧，进而影响轴承寿命)。
4.由于转子跌落的不确定性，且不同状况下转子失稳后的能量不同(如：转子在加速过程中跌落、转子在达到工作转速时过载跌落)，因此在考虑保护轴承的有效冷却及节能的前提下，对冷却水的供应也是一个亟待解决的问题(首先，冷却系统只有在转子跌落时才工作，其次，冷却系统要能满足不同情况下失稳转子引起的轴承温升)。


技术实现要素：

5.本申请要解决的技术问题在于，提供一种能够有效延长保护轴承寿命，并能最优减少能源损耗的保护轴承系统。
6.为了解决上述问题，本申请提供了一种磁悬浮保护轴承结构及其冷却系统，所述保护轴承冷却系统包含水冷机控制单元、水冷机及保护轴承组件。其中保护轴承组件包含保护轴承座、保护轴承、保护轴承限位挡盖、温度传感器、水嘴、水冷堵头、内六角圆柱头螺钉。所述保护轴承座开有冷却水通道、温度传感器放置孔、及轴承的放置内孔和限制轴承移动的台阶，所述保护轴承是通过保护轴承限位挡盖压紧，所述保护轴承限位挡盖留有限制轴承移动的凸台，所述水嘴、堵头、温度传感器是通过螺纹连接的形式固定在保护轴承座上，所述水冷机是一种可以提供循环冷却水并能改变冷却水温度的机器，所述水冷机控制系统是通过轴承座上的温度传感器来感知保护轴承的温度，进而判断是否提供冷却水，并调节冷却水温度的一种控制模块。
7.本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：
8.1本发明通过水冷机向保护轴承座提供循环冷却水，可以有效解决保护轴承温升问题。
9.2本发明通过水冷机控制模块调节冷却水供应及冷却水温度，可以最优的节省能源。
10.3本发明通过温度传感器监测保护轴承温度，可以为研究转子失稳后的动载冲击问题提供温度数据。
附图说明
11.图1为保护轴承及其冷却系统的控制流程图；
12.图2为保护轴承组件的结构剖面图；
13.图3为保护轴承座的剖面试图；
14.图4(a)为保护轴承的剖面图，(b)为温度传感器示意图；
15.图5为保护轴承限位挡盖剖面图；
16.图中：1、保护轴承座；2、保护轴承限位挡盖；3、轴承；4、温度传感器；5、水嘴；6、堵头；7、内六角圆柱头螺钉；8、水道；9、轴承安装孔；10、保护轴承座端面；11、轴承座孔内表面；12、轴承限位台阶；13、温度传感器安装螺纹孔；14、轴承端面a；15、轴承外圈；16、轴承端面b；17、温度传感器端面；18、限位凸台；19、限位挡盖端面
具体实施方式
17.上述的保护轴承冷却系统工作流程如图1所示：
18.在保护轴承冷却系统中采用两个温度传感器，这两个温度传感器分别用于采集两个保护轴承的温度，这种温度采集方式可以减小测量误差，更准确的反馈轴承温度数据。
19.在保护轴承冷却系统中设置ta、tb、tc三个温度节点，通过三个温度节点数值与保护轴承温度数据的平均值比较，进一步确定水冷机的启停以及水冷机提供相应的冷却水温度(t
α
、t
β
、t
γ
分别为3种工况下的冷却水温度)，这种控制逻辑不但可以满足不同情况下转子跌落带来的轴承温升，而且也可以使能源损耗降到最低。
20.如图2和图4所示，温度传感器通过螺纹连接的方式固定在保护轴承座上，为了保证连接可靠，在螺纹处涂抹少量螺纹胶，并且为了保证传感器测量效果，使传感器端面17与轴承外圈15对中。
21.如图2和图4所示，轴承外圈15与保护轴承座内孔表面11为过渡配合，装配时可以采用压力机或用热风枪加热保护轴承座的方式安装轴承，轴承安装时，使轴承端面14与轴承限位台阶12紧密贴合。
22.如图2和图5所示，保护轴承限位挡盖与保护轴承座通过内六角圆柱头螺钉7连接，为了保证保护轴承端面14与保护轴承限位挡盖的限位凸台18紧密贴合，应确保装配后保护轴承座端面10与保护轴承限位挡盖端面19保留有0.01-0.05mm间隙。
23.如图2所示，将水嘴5与堵头6安装到保护轴承座上，在安装水嘴与堵头时，应在水嘴与堵头出缠绕适量生胶带，以防止漏水。
24.如图3所示，在保证轴承座强度的前提下，轴承座的冷却水道8以尽可能贴近轴承安装孔9的形式进行布置，这样有利于轴承的散热。


技术特征：
1.一种保护轴承结构及其冷却系统，其组成包含水冷机控制系统、水冷机及保护轴承组件。其中保护轴承组件包含保护轴承座、保护轴承、保护轴承限位挡盖、温度传感器、水嘴、水冷堵头、内六角圆柱头螺钉。所述保护轴承座开有冷却水通道、温度传感器放置孔、及轴承的放置内孔和限制轴承移动的台阶，所述保护轴承是通过保护轴承限位挡盖压紧，所述保护轴承限位挡盖留有限制轴承移动的凸台，所述水嘴、堵头、温度传感器是通过螺纹连接的形式固定在保护轴承座上，所述水冷机是一种可以提供循环冷却水的机器，所述水冷机控制系统是通过温度传感器来感知保护轴承的温度，进而判断是否提供冷却水，并调节冷却水温度的一种控制模块。2.根据权利要求1所述的一种保护轴承结构及其冷却系统，其特征在于，包含但不限于采用2个温度传感器采集两个保护轴承的温度数据。3.根据权利要求1所述的一种保护轴承结构及其冷却系统，其特征在于，包含但不限于设置t
a
、t
b
、t
c
三个温度节点，通过三个温度节点数值与保护轴承温度数据的平均值比较，进一步确定水冷机的启停以及水冷机提供相应的冷却水温度。4.根据权利要求1所述的一种保护轴承结构及其冷却系统，其特征在于，温度传感器通过螺纹连接的方式固定在保护轴承座上，并且传感器端面17与轴承外圈15对中。5.根据权利要求1所述的一种保护轴承结构及其冷却系统，其特征在于，轴承外圈15与保护轴承座内孔表面11为过渡配合。6.根据权利要求1所述的一种保护轴承结构及其冷却系统，其特征在于，保护轴承限位挡盖与保护轴承座通过内六角圆柱头螺钉7连接，保护轴承限位挡盖与保护轴承座装配后，保护轴承座端面10与保护轴承限位挡盖端面19保留有0.01-0.05mm间隙。7.根据权利要求1所述的一种保护轴承结构及其冷却系统，其特征在于，轴承座的冷却水道8以尽可能贴近轴承安装孔9的形式进行布置。

技术总结
本申请提供了一种保护轴承结构及其冷却系统。主要涉及磁悬浮电机领域，特别是磁悬浮电机中的保护轴承装置。所述保护轴承冷却系统包含水冷机控制单元、水冷机及保护轴承组件。其中保护轴承组件包含保护轴承座、保护轴承、保护轴承限位挡盖、温度传感器、水嘴、水冷堵头、内六角圆柱头螺钉。所述保护轴承座开有冷却水通道、温度传感器放置孔、及轴承的放置内孔和限制轴承移动的台阶，所述保护轴承是通过保护轴承限位挡盖压紧，所述保护轴承限位挡盖留有限制轴承移动的凸台，所述水嘴、堵头、温度传感器是通过螺纹连接的形式固定在保护轴承座上，所述水冷机是一种可以提供循环冷却水的机器，所述水冷机控制系统是通过温度传感器来感知保护轴承的温度，进而判断是否提供冷却水，并调节冷却水温度的一种控制模块。本申请是在针对延长保护轴承寿命，并能最优减少能源损耗的角度提出。损耗的角度提出。


技术研发人员：何通 田希晖 魏大忠 郑领博 毕中炜 孙露露 郭清远
受保护的技术使用者：北京高孚动力科技有限公司
技术研发日：2022.05.09
技术公布日：2022/8/9