《磁懸浮軸承系統中的新型保護軸承研究》是依託南京航空航天大學，由徐龍祥擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：磁懸浮軸承系統中的新型保護軸承研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：徐龍祥
- 依託單位：南京航空航天大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
通常用滾動軸承作為磁懸浮軸承系統的保護軸承，但由於它的工作轉速偏低、耐振動衝擊的能力不足，常發生保護軸承起不到保護作用而損壞設備的事故。本項目（1）提出了用2個滾動軸承組成一個保護軸承新結構，與傳統保護軸承相比，工作轉速可提高20%-30%；（2）將彈性阻尼器設定在保護軸承的內圈與轉子之間，可以在保護軸承工作之前吸收振動與衝擊（現有思路：彈性阻尼器被設定在保護軸承的外圈和機座之間，不足是它在保護軸承工作之後才吸收振動與衝擊）。重點研究這種保護軸承的運動學、動力學和靜力學基本問題。主要包括：建立2個滾動軸承之間轉速分配的計算方法，彈性阻尼器與保護軸承的匹配設計理論；建立轉子跌落引起的動態回響、發熱與接觸應力的理論計算方法；對保護軸承進行高速跌落試驗研究，提出保護軸承的設計與壽命評估準則。本項目是從磁懸浮軸承的基礎研究和工業套用中提煉出來的，在國家重大專項高溫氣冷堆核電站中有重要套用前景。
結題摘要
在磁懸浮軸承系統中，需要一套保護軸承作為磁懸浮軸承失效後轉子的臨時支撐，保護設備不受損壞。針對傳統保護軸承無法支撐超高速轉子旋轉，且難以承受轉子跌落後所帶來的巨大衝擊的不足，本項目提出了將雙層滾珠軸承作為保護軸承來使用，並進行了一系列相關研究。在雙層滾珠軸承作為保護軸承使用之前，首先基於擬靜力學原理，在考慮軸承所承受的徑向載荷、軸向載荷、滾珠自身離心力以及陀螺力矩聯合載荷作用下，建立了雙層滾珠軸承的力學模型，基於MATLAB平台，編制了單、雙層滾珠軸承力學特性分析的計算程式，並研究了相關參數對軸承力學特性的影響，最後設計並製造了轉子—軸承系統試驗平台，對仿真結果進行了試驗驗證。重點分析並得到了雙層滾珠軸承轉速分配的影響因素；外載荷、工作轉速、滾珠材料、徑向游隙、溝曲率半徑和滾珠初始接觸角等對單、雙層滾珠軸承變形的影響規律；在對雙層滾珠軸承特性研究的基礎上，分別建立了磁懸浮軸承失效前後轉子的動力學模型、磁懸浮軸承支撐模型、轉子—內圈碰撞模型、滾珠的受力模型以及雙層保護軸承的實時支撐彈性力模型，根據所建立的模型，對在不同參數下，磁懸浮軸承失效後各部分的動力學回響進行仿真計算，並在一個五自由度磁懸浮軸承試驗台上進行相關的跌落試驗研究。重點分析並得到了轉子與內圈之間的摩擦係數、保護間隙、不平衡量、支撐阻尼、工作轉速、軸承游隙、軸承型號、中圈材料、精度等級、預緊力以及接觸角等參數對轉子跌落後最大碰撞力的影響規律；得到了轉子跌落到單、雙層保護軸承上的發熱規律。提出在雙層保護軸承系統中加入彈性阻尼器來進一步提高保護軸承的工作性能，分別選用公差環和金屬橡膠環作為徑向彈性阻尼器來使用，選用橡膠環作為軸向阻尼器來使用，並進行了相應的理論和試驗研究。研究結果表明：公差環和金屬橡膠環的減振效果均得到了證明，但從經濟性和裝配的難易性出發，應優先選擇公差環作為保護軸承系統中的彈性阻尼器來使用；在實際套用中由於軸向碰撞力相對很小，可以不添加軸向阻尼器。項目中還設計了兩種新型的零間隙保護軸承，嘗試從另一途徑來降低轉子跌落所帶來的破壞。
