[发明专利]一种高速转子跌落碰摩防护自润滑支承方法

说明书

技术领域

本发明涉及转子跌落碰摩防护技术领域，特别涉及一种高速转子跌落碰摩防护自润滑支承方法。

背景技术

现代机械向高参数方向发展，离不开先进支承部件的支撑。因此主动电磁轴承(AMB)技术得到了快速发展。但是，主动电磁轴承的抗冲击能力弱，在电力系统的不稳定如掉电或轴承过载等情况下，转子因失效跌落发生转子轴与轴承的碰摩。过大的冲击载荷诱发转子系统自激振动，在过高的跌落速度和跌落载荷作用下转子和轴承表面因摩擦发生损伤。因此有必要对电磁轴承系统进行防护。

在实际使用中电磁轴承配置了支承轴承，以增强轴承系统的可靠性并保证在轴承碰摩时迅速复位到正常工作状态，防止转子冲击造成的损伤。杨国军公开号：CN1544821的专利针对立式转子系统设置了复杂的整体辅助轴承装置，通过增加缓冲部件和转子防护部件缓解和承受转子跌落载荷。由于支承轴承通常采用滚动轴承，滚动轴承的极限转速一般低于电磁轴承的工作转速，难以满足高速电磁轴承系统的需要，同时滚动轴承需要润滑。因此增加辅助滚动轴承装置同时也增加了电磁轴承的体积和成本。

季进臣等发表的文章关于电磁轴承转子系统中高速不平衡转子跌落过程的非线性动力学，在机械工程学报，1999，35(5)：62-66中认为降低轴颈与轴承内圈间的摩擦系数可以避免轴承磨损和剧烈振动。祝长生的备用轴承碰撞副对电磁轴承失效后转子坠落瞬态响应的影响，振动工程学报，2010，23(5)：475-478通过试验表明，润滑能够使转子在跌落过程中的运动振幅明显减小。谢友柏等[专利号：95245561.7]设计了无辅助轴承的电磁轴承，在转子轴颈和轴承之间涂聚合物涂层，可有效的避免因启停、突然掉电等意外情况下发生轴承转子和轴承的擦伤。汪希平等[电磁轴承在透平膨胀机中的应用研究进展，中国机械工程，11(4)(2000)379-381]在磁轴承的内表面涂以高温有机材料，提高表面的平整度和润滑性能，取得了较好的效果。

然而转子跌落时，软质涂层直接承受着高的冲击载荷，极易发生疲劳失效，同时高速跌落所产生的摩擦热使得涂层的性能退化和磨损加剧。王伟清在[径向弹性阻尼防护轴承阻尼器的动态特性研究，硕士学位论文，南京航空航天大学，2010]报道了在40000r/min的高速下，转子跌落所产生的摩擦热把保护轴承的内圈与转子烧焊在一起。可见在高速转子跌落所产生的巨大的摩擦热可使得润滑涂层氧化失效。因此必须考虑其他润滑方式，以保证转子对支承轴承的冲击要求。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺陷，本发明的目的在于提供一种高速转子跌落碰摩防护自润滑支承方法，针对高速轴承转子的跌落碰摩过程，将支承轴承由硅钢片经不导电且不导磁的固体自润滑树脂粘结叠压后固化，形成嵌藏式自润滑表面，实现支承表面自润滑，软质自润滑材料可缓解转子在跌落时对支承轴承冲击带来的涡动，同时保护转子表面。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种高速转子跌落碰摩防护自润滑支承方法，包括下列步骤：

步骤一、自润滑材料的制备

本发明的自润滑材料由粘接剂、固体润滑剂、固化剂、稀释剂组成，粘接剂采用环氧树脂E51，固体润滑剂选用二硫化钼、石墨，固化剂为聚酰胺和对二氨基-二苯甲烷DDM，稀释剂选用丁酮，各组分间的重量百分数为：

按配方称取环氧树脂，二硫化钼和石墨研磨，再加入聚酰胺和DDM研磨，最后加入丁酮进一步研磨，保证各组分混合均匀；

步骤二、叠片基体制备

(1)采用自润滑叠层表面

将外径相同、内径分别为d₁、d₂(d₁＞d₂)的圆环片，超声清洗去除表面油污和其它附着物，然后将圆环片用步骤一制备的自润滑材料粘贴叠置成所需沟槽表面并固化成型，再向沟槽中填充步骤一制备的自润滑材料，得到自润滑叠层表面再固化成型，将固化好的表面进行研磨去除高出基体表面的自润滑材料得到软硬材料交替排列的自润滑支承轴承，自润滑材料的填充深度为h，h＝(d₁-d₂)/2，自润滑材料的填充比为λ，λ＝∑l₀/l，(0≤λ≤1)，其中∑l₀为沟槽的总长度，l为叠层表面的总长度，改变∑l和l即可优化叠层表面的填充比；

(2)采用织构化表面