重型磁悬浮转子跌落保护轴承失效机理

李子麟1，时振刚2，铁晓艳3，杨国军2，任文亮3，姚佳康1，王玉明1，王子羲1 （1.清华大学机械工程系摩擦学国家重点实验室；2.清华大学核能与新能源技术研究院；3.洛阳轴承研究所有限公司）

摘要：国家重点研发计划《高速精密悬浮轴承》对保护轴承跌落承载能力的要求是：转子质量不小于３０００ｋｇ，跌落转速不小于３０００ｒ／ｍｉｎ，抗跌落次数不小于１０。基于此开展了对保护轴承设计研发及跌落失效机理的研究。提出了两种适用于跌落工况的陶瓷球混合保护轴承方案：满装球无保持架方案和非满装球带保持架方案。搭建了包含动力学、热学在内的转子跌落仿真模型，对不同方案跌落过程的受力和发热过程进行了仿真。将保护轴承安装到试验台架中进行测试，验证了仿真模型的有效性。在测试中发现无保持架保护轴承发生严重失效。对失效轴承的损伤情况进行观察和检测，发现由于滚动体间摩擦因数大，滚动体发生卡死现象，使滚动体与滚道、内圈与转子间发生持续干摩擦，造成内圈严重烧伤与磨损。

关键词：磁悬浮轴承；保护轴承；转子跌落；轴承损伤；失效机理