保護軸承是磁懸浮軸承系統(tǒng)的重要組成部分,在系統(tǒng)失效后可以對設備提供保護。傳統(tǒng)滾動軸承用作保護軸承時,在轉子跌落的巨大沖擊之下很容易損壞,而四點接觸球軸承具有極限轉速高、承載能力強的特點。因此,本文提出將四點接觸球軸承應用到磁懸浮軸承系統(tǒng)的保護軸承中,并對其結構及保護性能展開一系列研究。首先,對四點接觸球軸承進行設計。從軸承的內部結構出發(fā),建立了單個滾珠-溝道的受力模型以及軸承的摩擦力矩計算模型。通過分析各個結構參數對于軸承內部應力應變以及摩擦力矩的影響,得到了軸承內部結構參數的選取范圍。隨后在此基礎上對四點接觸球軸承進行了力學特性分析,并與角接觸球軸承進行對比,發(fā)現同樣的載荷下四點接觸球軸承內部的最大應力小于角接觸球軸承。其次,基于本文所用試驗臺建立了轉子跌落的動力學模型,仿真分析了跌落過程中的轉子軸心軌跡以及碰撞力變化,并將四點接觸球軸承與角接觸球軸承的保護效果進行了對比。結果表明:四點接觸球軸承內部最大應力相較于角接觸球軸承減小了10.8%。最后,搭建了磁懸浮轉子跌落試驗臺,進行了四點接觸球軸承與角接觸球軸承保護下的轉子跌落試驗。發(fā)現轉子跌落在四點接觸球軸承上時,碰撞更加明顯,彈跳... 

【文章來源】：南京航空航天大學江蘇省 211工程院校

【文章頁數】：93 頁

【學位級別】：碩士

【部分圖文】：

主動磁懸浮軸承系統(tǒng)結構圖

基于四點接觸球軸承的保護軸承性能研究目前應用最普遍的保護軸承以滾動軸承為主。在此基礎上，一些學者展開了新的嘗試，比如保護軸承的彈性阻尼器、雙層滾動軸承等。此外，國內、外學者還提出了一些新型保護軸承的概念并進行了相關的研究。在磁懸浮軸承系統(tǒng)的設計中，保護軸承作為一個重要的預防和保障部件，對于提高系統(tǒng)的安全性和可靠性有著極其重要的作用。但是目前國內、外對于磁懸浮軸承系統(tǒng)中保護軸承的研究還不夠充分，相關的設計還不夠完善，由于保護軸承失效引起的設備損壞和經濟損失仍然時有發(fā)生。2007 年 8 月，在本課題組的一次試驗中，由于磁懸浮軸承系統(tǒng)的軸向過載，重達 9kg的轉子在高速運轉中突然失穩(wěn)，保護軸承沒有能夠起到保護作用。盡管研究人員及時停車，但是轉子跌落帶來巨大振動與沖擊仍然使得徑向磁懸浮軸承和轉子嚴重燒傷。圖 1.2 所示為燒傷的保護軸承與轉子。

零間隙保護軸承結構示意圖

【參考文獻】：
期刊論文
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[2]一種改進的角接觸球軸承力學模型數值求解法[J]. 章強,秦海勤,徐可君.  燃氣輪機技術. 2018(01)
[3]負游隙對四點接觸轉盤球軸承摩擦力矩影響研究[J]. 張占立,周鵬舉,左朋輝,李延峰.  機床與液壓. 2018(01)
[4]負游隙四點接觸球軸承的摩擦力矩計算[J]. 韓濤,孫立才,岳紀東,李澤強.  軸承. 2017(04)
[5]基于擬靜力學方法的HTR-10磁軸承氦風機輔助軸承抗沖擊特性研究[J]. 楊雷,楊國軍,時振剛.  核動力工程. 2016(01)
[6]高速四點接觸球軸承力學模型的數值求解算法[J]. 路春雨,劉少軍,戴瑜.  華南理工大學學報(自然科學版). 2016(01)
[7]四點接觸球軸承接觸角對接觸應力的影響初探[J]. 魏延剛,趙兵.  大連交通大學學報. 2015(04)
[8]自動消除主動磁懸浮軸承系統(tǒng)保護間隙機構的運動學分析[J]. 俞成濤,徐龍祥,金超武.  航空學報. 2015(07)
[9]四點接觸球軸承軸向剛度的測量[J]. 高攀,張超英.  機械工程師. 2015(06)
[10]負游隙四點接觸球軸承的剛度計算[J]. 岳紀東,李文超,李建華,鄧四二,韓濤.  軸承. 2014(04)

博士論文
[1]主動磁懸浮軸承系統(tǒng)中自消除間隙保護軸承的研究[D]. 俞成濤.南京航空航天大學 2015

碩士論文
[1]磁懸浮轉子跌落在自消除間隙保護軸承上的動力學研究[D]. 夏咸喜.南京航空航天大學 2014
[2]轉子跌落在保護軸承上的動力學研究[D]. 蔣磊.南京航空航天大學 2011
[3]新型滾動軸承的力學性能研究[D]. 許磊.南京航空航天大學 2010
[4]磁氣混合軸承中彈性箔片徑向動壓氣體軸承的數值分析研究[D]. 趙寧.南京航空航天大學 2004



本文編號：3371757