測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的製作方法

2023-09-16 08:09:10

本發明涉及磁懸浮軸承技術領域，具體而言，涉及一種測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺。

背景技術：

磁懸浮軸承利用電磁力來使軸系與軸承相對懸浮轉動，具有無摩擦阻力、運轉精度高、剛度和阻尼可調節等優點，尤其適合在高轉速、低損耗、低噪音的場合使用。保護軸承(例如，滾動軸承)是磁懸浮軸承的輔助支撐結構，它的主要作用之一是當磁懸浮軸承失效(例如，磁懸浮軸系跌落)時，保護軸承能夠臨時支撐高速旋轉的軸系，使其重新懸浮或者安全降速。

當高速旋轉的磁懸浮軸系發生跌落時，軸系與保護軸承的內圈之間將發生劇烈地碰撞和摩擦。由於軸系與保護軸承的內圈之間存在很小的間隙，因此軸系在跌落過程中的軌跡響應非常複雜，包括鐘擺振動、混合摩擦、彈跳以及全周摩擦。而不同軌跡響應之間的顯著區別之一在於軸系與保護軸承之間接觸力的幅值和頻率，由此，準確地測量軸系與保護軸承之間的接觸力和振動頻率，對於評價保護軸承的可靠性和研究保護軸承的抗跌落性能非常重要。

臺架實驗是研究磁懸浮軸承的抗跌落性能的重要手段，即，通過模擬磁懸浮軸承運行的實際工況來進行磁懸浮軸系的高速跌落實驗，從而評價保護軸承的可靠性和抗跌落性能。然而，由於相關技術中的磁懸浮軸承是將磁懸浮軸承定子與保護軸承裝配在同一個殼體中，磁懸浮軸承定子的支撐作用會對測量結果產生幹擾，因此，難以準確測量軸系與保護軸承之間的接觸力。

技術實現要素：

本發明旨在至少解決現有技術中存在的技術問題之一。為此，本發明提出一種測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺，所述測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺具有測量精度較高的優點。

根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺，包括：機架；多個預緊裝置，所述預緊裝置設在所述機架上；用於支撐所述保護軸承的軸承支撐件，所述軸承支撐件設在所述機架上；多個壓片，多個所述預緊裝置分別沿所述保護軸承的徑向將多個所述壓片壓向所述軸承支撐件；用於測量所述軸承支撐件與每個所述壓片之間接觸力的多個壓電傳感器，每個所述壓電傳感器被夾持在所述軸承支撐件與所述壓片之間。

根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺，降低了磁懸浮軸承定子的支撐作用對測量結果的幹擾，從而提高了磁懸浮軸系在跌落過程中與保護軸承之間的接觸力和振動頻率的測量精度。

另外，根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺還具有如下附加的技術特徵：

根據本發明的一些實施例，所述軸承支撐件構造成矩形且具有與所述保護軸承的外周面適配的適配孔，多個所述預緊裝置分別沿前後方向和上下方向將多個所述壓片壓向所述軸承支撐件。

在本發明的一些實施例中，所述機架具有左右兩側敞開的安裝腔和與所述安裝腔連通的多個安裝孔，所述軸承支撐件設在所述安裝腔內且所述預緊裝置至少部分位於所述安裝孔內。

進一步地，每個所述預緊裝置包括：螺紋套，所述螺紋套設在所述安裝孔內；預緊螺釘和預緊螺母，所述預緊螺釘沿前後方向和上下方向中的一個方向將所述壓片壓向所述軸承支撐件，所述預緊螺釘與所述螺紋套螺紋連接且通過所述預緊螺母安裝在所述機架上。

可選地，所述壓片設在所述安裝孔內且構造成圓缺形。

有利地，所述機架上設有用於防止所述壓片沿所述壓片的周向轉動的緊定螺釘，所述緊定螺釘止抵在所述壓片的形成為平面的周壁上。

在本發明的優選實施例中，所述軸承支撐件構造成正方形，所述適配孔位於所述軸承支撐件的中心處。

根據本發明的一些實施例，所述測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺還包括：用於在左右方向上對所述壓電傳感器進行限位的第一圓柱銷，所述第一圓柱銷設在所述軸承支撐件上。

根據本發明的一些實施例，所述測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺還包括：用於對所述保護軸承進行軸向限位的端蓋，所述端蓋設在所述軸承支撐件上。

所述端蓋和所述軸承支撐件通過螺釘連接在一起，所述端蓋和所述軸承支撐件之間設有墊片。

本發明的附加方面和優點將在下面的描述中部分給出，部分將從下面的描述中變得明顯，或通過本發明的實踐了解到。

附圖說明

圖1是根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的結構示意圖；

圖2是根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的剖視圖；

圖3是根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的機架的結構示意圖；

圖4是根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的機架的結構示意圖；

圖5是根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的軸承支撐件的結構示意圖；

圖6是根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的軸承支撐件的結構示意圖；

圖7是根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的壓片的結構示意圖；

圖8是根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的壓片的結構示意圖；

圖9是根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的螺紋套的結構示意圖；

圖10是根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的螺紋套的結構示意圖；

圖11是根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的端蓋的結構示意圖；

圖12是根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺的端蓋的結構示意圖。

附圖標記：

測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺100，

機架1，壓電傳感器2，軸承支撐件3，保護軸承4，壓片5，第二圓柱銷6，預緊螺釘7，預緊螺母8，螺紋套9，墊片10，第一圓柱銷11，螺釘12，端蓋13，緊定螺釘14，緊定螺母15，安裝腔101，安裝孔102，適配孔103。

具體實施方式

下面詳細描述本發明的實施例，所述實施例的示例在附圖中示出，其中自始至終相同或類似的標號表示相同或類似的元件或具有相同或類似功能的元件。下面通過參考附圖描述的實施例是示例性的，僅用於解釋本發明，而不能理解為對本發明的限制。

下面參考附圖描述根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺100，該測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺100具有測量精度較高的優點。

如圖1-圖12所示，根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺100，包括機架1、多個預緊裝置、軸承支撐件3、多個壓片5和多個壓電傳感器2。

具體而言，多個預緊裝置設在機架1上。軸承支撐件3設在機架1上，保護軸承4安裝在軸承支撐件3內部，這樣軸承支撐件3可以支撐保護軸承4。多個預緊裝置分別沿保護軸承4的徑向將多個壓片5壓向軸承支撐件3，以調整軸承支撐件3的位置，從而調整保護軸承4的位置，保證保護軸承4與磁懸浮軸承定子之間的對中性。壓電傳感器2用於測量軸承支撐件3與每個壓片5之間的接觸力，每個壓電傳感器2被夾持在軸承支撐件3與壓片5之間，即，壓電傳感器2在保護軸承4的徑向上通過壓片5和軸承支撐件3實現限位和預緊。較好地，軸承支撐件3上設有第一圓柱銷11，從而在保護軸承4的軸向(即，圖中示出的左右方向)上對壓電傳感器2進行限位。

由此，根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺100，通過軸承支撐件3的設計，可以使測量結果更加接近於實際值，即，軸承支撐件3將磁懸浮軸系與保護軸承4之間的接觸力沿保護軸承4的徑向傳遞到多個壓電傳感器2上，然後，通過將多個壓電傳感器2在各個方向上所測量的接觸力進行矢量求和，便可求得磁懸浮軸系在跌落過程中與保護軸承4之間接觸力的幅值、方向和振動頻率，從而有助於評價保護軸承4的可靠性和研究保護軸承4的抗跌落性能。這裡，「各個方向」包括圖中示出的上下方向和前後方向。

並且，由於保護軸承4支撐在軸承支撐件3上，壓電傳感器2設在軸承支撐件3上，保護軸承4與磁懸浮軸承定子可以實現殼內與殼外的獨立安裝，即，磁懸浮軸承定子安裝在外殼內，利用軸承支撐件3替代外殼對保護軸承4的支撐，保護軸承4可以安裝在外殼外，這樣，對保護軸承4受到的接觸力的測量可以在外殼外進行，從而降低了磁懸浮軸承定子的支撐作用對軸系與保護軸承4之間接觸力的測量的幹擾，進而提高磁懸浮軸系在跌落過程中的接觸力和振動頻率的測量精度，可以更加直觀地反映磁懸浮軸系與保護軸承4之間碰撞和摩擦的劇烈程度。

根據本發明的一些實施例，如圖1、圖2、圖5和圖6所示，軸承支撐件3構造成矩形，且軸承支撐件3具有與保護軸承4的外周面適配的適配孔103，多個預緊裝置分別沿前後方向和上下方向將多個壓片5壓向軸承支撐件3。例如，四個預緊裝置分別設在軸承支撐件3的上方、下方、前方和後方，壓片5為四個，每個預緊裝置對應一個壓片5並將壓片5壓向軸承支撐件3，從而可以調整軸承支撐件3沿上下方向和前後方向的位置。

在本發明的一些實施例中，如圖1-圖4所示，機架1具有安裝腔101和多個安裝孔102，安裝腔101的左側面和右側面均敞開，每個安裝孔102與安裝腔101連通，軸承支撐件3設在安裝腔101內，且預緊裝置至少部分位於安裝孔102內，從而安裝方便，且便於預緊操作。其中，「預緊裝置至少部分位於安裝孔102內」包括預緊裝置僅部分位於安裝孔102內和預緊裝置全部位於安裝孔102內兩種情形。

進一步地，如圖1和圖2所示，每個預緊裝置包括螺紋套9、預緊螺釘7和預緊螺母8。螺紋套9設在安裝孔102內。預緊螺釘7沿前後方向和上下方向中的一個方向將壓片5壓向軸承支撐件3，例如，位於軸承支撐件3上方的預緊螺釘7將壓片5向下壓在軸承支撐件3上，位於軸承支撐件3下方的預緊螺釘7將壓片5向上壓在軸承支撐件3上，位於軸承支撐件3前方的預緊螺釘7將壓片5向後壓在軸承支撐件3上，位於軸承支撐件3後方的預緊螺釘7將壓片5向前壓在軸承支撐件3上，從而可以調整軸承支撐件3在上述四個方向上的位置。預緊螺釘7與螺紋套9螺紋連接，且預緊螺釘7通過預緊螺母8安裝在機架1上。

可選地，如圖7和圖8所示，壓片5設在安裝孔102內，且壓片5構造成圓缺形，如此，便於壓片5的安裝和定位，利於提高壓電傳感器2的測量精度。

有利地，如圖2所示，機架1上設有用於防止壓片5沿壓片5的周向轉動的緊定螺釘14，緊定螺釘14止抵在壓片5的形成為平面的周壁上，即，緊定螺釘14止抵在壓片5的圓缺處，從而壓片5牢靠地固定在安裝孔102內。這裡，緊定螺釘14可以通過緊定螺母15連接在機架1上。

在本發明的優選實施例中，如圖1、圖5和圖6所示，軸承支撐件3構造成正方形，適配孔103位於軸承支撐件3的中心處，從而裝配更為便捷，且更加便於調整保證軸承的位置，更加利於保證保護軸承4的對中性。

下面參照圖1-圖12描述根據本發明的一個具體實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺100。

如圖1-圖12所示，螺紋套9通過第二圓柱銷6連接在機架1上的安裝孔102內。壓片5用於調整軸承支撐件3在水平方向和豎直方向上的位置，以調整保護軸承4與磁懸浮軸承定子之間的對中性，壓片5的位置可以通過對應的預緊螺釘7進行螺紋調節，即，擰動預緊螺釘7可以調整壓片5的位置，預緊螺釘7通過螺紋連接將自身的周向轉動變為壓片5沿豎直方向的直線移動。四個壓電傳感器2分別用來測量軸承支撐件3與壓片5之間沿水平方向(即圖中示出的前後方向)和豎直方向(即圖中示出的上下方向)上的接觸力，每個壓電傳感器2在保護軸承4的徑向上通過壓片5和軸承支撐件3進行限位並預緊，在保護軸承4的軸向上通過第一圓柱銷11和壓片5進行限位。

保護軸承4為採用面對面安裝的兩個角接觸球軸承，即載荷作用中心處於保護軸承4的中心線之內，結構簡單、拆裝方便。保護軸承4的外圈與軸承支撐件3的適配孔103間隙配合，保護軸承4在保護軸承4的軸向上通過端蓋13和軸承支撐件3限位，並且端蓋13和軸承支撐件3為保護軸承4提供軸向預緊力，具體地，端蓋13和軸承支撐件3通過螺釘12螺紋連接並預緊，利用螺釘12可以調整兩個角接觸球軸承的軸向預緊力。端蓋13和軸承支撐件3之間設有橡膠材質的墊片10。

下面參照附圖描述根據本發明實施例的測量磁懸浮軸系與保護軸承之間接觸力的平臺100的工作原理。

沿前後方向和上下方向布置的四個預緊螺釘7為在這四個方向上布置的壓電傳感器2提供足夠的預緊力，使得壓電傳感器2能夠測量各個方向上的接觸力，並且，軸承支撐件3與四個壓片5之間的接觸力可以通過將四個方向上的壓電傳感器2測得的接觸力進行矢量求和而求得，這樣，測量結果比較接近軸系與保護軸承4之間的接觸力，可以直觀地反映軸系與保護軸承4之間碰撞和摩擦的劇烈程度，有助於評價保護軸承4的可靠性和研究保護軸承4的抗跌落性能。

此外，通過利用軸承支撐件3的設計，保護軸承4與磁懸浮軸承定子可以實現獨立安裝，降低了磁懸浮軸承定子的支撐作用對保護軸承4所受到的接觸力的測量的幹擾，能夠提高磁懸浮軸系在跌落過程中的接觸力和振動頻率的測量精度。

在本發明的描述中，需要理解的是，術語「中心」、「上」、「下」、「前」、「後」、「左」、「右」、「上下」、「左右」、「前後」、「內」、「外」、「軸向」、「徑向」、「周向」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性或者隱含指明所指示的技術特徵的數量。由此，限定有「第一」、「第二」的特徵可以明示或者隱含地包括一個或者更多個該特徵。在本發明的描述中，除非另有說明，「多個」的含義是兩個或兩個以上。

在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。

在本說明書的描述中，參考術語「一個實施例」、「一些實施例」、「具體實施例」、「優選實施例」、「示例」或「一些示例」等的描述意指結合該實施例或示例描述的具體特徵、結構、材料或者特點包含於本發明的至少一個實施例或示例中。在本說明書中，對上述術語的示意性表述不一定指的是相同的實施例或示例。而且，描述的具體特徵、結構、材料或者特點可以在任何的一個或多個實施例或示例中以合適的方式結合。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，本領域的普通技術人員可以理解：在不脫離本發明的原理和宗旨的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由權利要求及其等同物限定。