自消除间隙机构中保护轴承配合过盈量分析

俞成涛，宋 威，刘 聪 ，朱益利

1 引言

相比于传统的保护轴承[1-3]，自消除间隙保护轴承[4-5]由于能够在磁悬浮转子跌落后立即消除滚动轴承外圈与保护轴承系统中支座之间的间隙，从而延长了保护轴承的寿命，提高了磁悬浮轴承的可靠性。文献[4-5]给出了自消除间隙保护轴承的结构、工作原理；对机构的进行了运动学和静力学分析；建立了转子跌落至自消除间隙保护轴承的动力学模型，并对转子跌落后的碰撞力大小进行深入的研究。然而相关研究并没有考虑滚动轴承运行的实际工况。在滚动轴承正常应用场合，其内圈与转子之间需要采用过盈配合方式安装。一方面是防止高速转动时转子与内圈之间发生蠕变；另一方面滚动轴承在出厂时都会存在一定量的游隙，在某些高精度应用场合，也需要消除滚动轴承游隙对旋转精度的影响[6-7]。然而，将滚动轴承应用于自消除间隙机构作为磁悬浮轴承的保护轴承时，整个滚动轴承包括外圈也都以相同的速度随着转子一起高速转动[4-5]。对于这种情况下，除了需要考虑高速旋转产生的离心力对转子与内圈产生的应力与变形，还需考虑离心力对外圈作用产生的变形对轴承游隙的影响；由于游隙的存在会使得外圈在高速旋转时在径向相对于内圈可能产生位移和振动，所以在计算轴承内圈与转子之间的过盈量的时候，除了要考虑内圈与转子之间不会产生蠕变外，还需考虑能在正常的工作转速时将滚动轴承的游隙消除。……