本发明涉及磁悬浮轴承及轴承测试领域，具体涉及一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承及其试验机。
背景技术：
1、磁悬浮轴承因具有高转速、无摩擦、低噪音、使用寿命长等诸多优点，被广泛应用在工业、能源、医疗、航天航空等各个领域。其系统组成结构复杂，有时会因为断电或过载等因素导致主轴失稳跌落到保护轴承上，因此保护轴承是磁悬浮轴承系统中不可或缺的一部分。在工作时，保护轴承对磁悬浮轴承起到保护作用；在停止时，保护轴承对主轴起到支撑作用；在调试时，保护轴承对控制系统起到辅助作用。
2、在磁悬浮轴承系统发生故障时，高速旋转的主轴跌落，突然跟保护轴承发生碰撞，给保护轴承带来巨大的冲击和振动，保护轴承的急加速、高转速和所受的冲击会对轴承造成剧烈的损伤，极大的缩减了保护轴承的使用寿命。对保护轴承的研究，关系到磁悬浮轴承系统使用寿命的长短。
3、在立式磁悬浮轴承系统中，由于普通滚动保护轴承保护间隙固定，高速旋转的主轴跌落后与保护轴承激烈碰撞，并且在很大可能性上产生涡动，对保护轴承产生巨大的作用力，从而导致磁悬浮轴承系统的损坏。传统滚动轴承难以承受主轴失稳带来的猛烈冲击和振动，主轴与保护轴承碰撞产生的作用力是造成保护轴承失效的主要因素，因此，提高磁悬浮保护轴承的抗冲击性和可靠性是当前研究的热点。
4、为了弥补滚珠式保护轴承的不足，设计一种具有缓冲和储能功能的轴承的结构，当磁悬浮轴承传统出现故障时，主轴失稳跌落，保护轴承能用自身的结构特点吸收主轴跌落产生的能量，保护磁悬浮系统不受到损伤，减少经济上损失。因此，研究一种能够吸收冲击能量的结构避免主轴跌落与其它零部件发生碰撞，提高磁悬浮轴承系统的寿命具有重要意义。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承及其试验机，保护轴承吸收主轴跌落产生的冲击力，避免主轴与其他零部件发生碰撞，提高磁悬浮轴承系统的使用寿命，试验机满足使用单位对磁悬浮轴承系统寿命及精度的技术要求。
2、为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
3、一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承，包括轴承外圈和轴承内圈，所述轴承外圈与轴承内圈之间连接有s型结构体，s型结构体与轴承外圈连接形成外环形凹槽，s型结构体与轴承内圈连接形成内环形凹槽，外环形凹槽和内环形凹槽处均设置多个弹性元件，弹性元件用于吸收轴径一体磁悬浮轴承主轴跌落的冲击动能。
4、在其中一个实施例中，所述s型结构体为一体式结构。
5、进一步地，所述s型结构体整体呈环行，其沿自身直径方向的截面为s型，s型结构体与轴承同圆心。
6、进一步地，所述弹性元件为固定在外环行凹槽和内环行凹槽内的弹簧。
7、进一步地，所述内环形凹槽内的弹簧一端固定于轴承内圈上，另一端固定于内环形凹槽侧壁上；所述外环形凹槽内的弹簧一端固定于轴承外圈上，另一端固定于外环形凹槽侧壁上。
8、一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承试验机，磁悬浮轴承系统安装在试验机主体上，磁悬浮轴承系统的主轴上安装有保护轴承，所述保护轴承采用权利要求1-4任一项所述的轴径一体磁悬浮轴承保护轴承；
9、所述试验机主体上部安装有上试验工装，上试验工装内设置有上间隙调整组件，上间隙调整组件包括自上而下依次套设在主轴上的上压紧螺母、上碰撞垫片和上间隙调整片，上压紧螺母将所述上碰撞垫片压在上间隙调整片的上端面，上间隙调整片随主轴转动，上间隙调整片为空心台阶轴，其外圆面为台阶轴面，台阶轴面的大直径段外安装有限位防护板，所述保护轴承安装于台阶轴面的小直径段；
10、所述保护轴承的内圈上端面与上碰撞垫片之间留有第一间隙l1，保护轴承的内圈与上间隙调整片外圆面的小直径段之间留有第二间隙l2，保护轴承的内圈下端面与上间隙调整片的台阶面之间留有第三间隙l3，上间隙调整片外圆面的大直径段与限位防护板之间留有第四间隙l4。
11、在其中一个实施例中，主轴在轴心上集成电机转子、间隙调整组件和重量调整组件构成试验所需的旋转轴系，间隙调整组件包括上间隙调整组件和下间隙调整组件。
12、进一步地，所述试验机主体的下部设置有下试验工装，并在下试验工装和主轴之间设置陪试轴承和下间隙调整组件。
13、进一步地，所述下间隙调整组件包括下碰撞环、下防护环、下轴承压盖和下螺母，下碰撞环套设固定在主轴下端，陪试轴承的外圈安装在下试验工装内，并由下螺母和下防护环轴向定位，陪试轴承的内圈和下碰撞环之间为间隙配合。
14、进一步地，所述重量调整组件包括配重盘、配重盘调整环、配重盘压帽和配重盘锥套，配重盘装在配重盘锥套的外圆柱面上，配重盘压帽通过螺纹将配重盘及配重盘锥套压紧在主轴的锥面上，配重盘调整环安装在主轴上，并与配重盘锥套的上端面接触。
15、采用以上技术方案，本发明可达到以下有益效果：
16、（1）轴径一体磁悬浮轴承保护轴承设置有s型结构体以及多个弹簧，能以弹性储能的方式吸收大量主轴跌落的冲击动能，避免主轴与其他零部件直接的刚性碰撞，减少了磁悬浮轴承系统中的零件损坏，提高了系统的使用寿命。
17、（2）轴径一体磁悬浮轴承保护轴承将轴向和径向的保护功能合二为一，使得结构前后对称，便于之后的零件标准化和通用化。
18、（3）轴径一体磁悬浮轴承保护轴承采用的是一体化加工，避免了装配间隙，提高了系统的安装精度。
19、（4）保护轴承兼具缓冲和储能功能，当磁悬浮轴承系统出现故障，主轴失稳跌落时，利用轴颈一体磁悬浮轴承保护轴承自身结构特点吸收大量的主轴跌落时的能量，而不损坏其他零部件，对磁悬浮轴承进行最大的保护，从而减少经济损失、提高磁悬浮轴承系统的寿命。
1.一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承，包括轴承外圈和轴承内圈，其特征在于：所述轴承外圈与轴承内圈之间连接有s型结构体，所述s型结构体一端与轴承外圈连接形成外环形凹槽，s型结构体另一端与轴承内圈连接形成内环形凹槽，外环形凹槽和内环形凹槽处均设置多个弹性元件，弹性元件用于吸收轴径一体磁悬浮轴承主轴跌落的冲击动能。
2.根据权利要求1所述的一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承，其特征在于：所述s型结构体为一体式结构。
3.根据权利要求2所述的一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承，其特征在于：所述s型结构体整体呈环行，其沿自身直径方向的截面为s型，s型结构体与轴承同圆心。
4.根据权利要求1所述的一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承，其特征在于：所述弹性元件为固定在外环行凹槽和内环行凹槽内的弹簧。
5.根据权利要求4所述的一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承，其特征在于：所述内环形凹槽内的弹簧一端固定于轴承内圈上，另一端固定于内环形凹槽侧壁上；所述外环形凹槽内的弹簧一端固定于轴承外圈上，另一端固定于外环形凹槽侧壁上。
6.一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承试验机，磁悬浮轴承系统安装在试验机主体上，磁悬浮轴承系统的主轴上安装有保护轴承，其特征在于：所述保护轴承采用权利要求1-5任一项所述的轴径一体磁悬浮轴承保护轴承；
7.根据权利要求6所述的一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承试验机，其特征在于：主轴在轴心上集成电机转子、间隙调整组件和重量调整组件构成试验所需的旋转轴系，间隙调整组件包括上间隙调整组件和下间隙调整组件。
8.根据权利要求7所述的一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承试验机，其特征在于：所述试验机主体的下部设置有下试验工装，并在下试验工装和主轴之间设置陪试轴承和下间隙调整组件。
9.根据权利要求8所述的一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承试验机，其特征在于：所述下间隙调整组件包括下碰撞环、下防护环、下轴承压盖和下螺母，下碰撞环套设固定在主轴下端，陪试轴承的外圈安装在下试验工装内，并由下螺母和下防护环轴向定位，陪试轴承的内圈和下碰撞环之间为间隙配合。
10.根据权利要求7所述的一种轴径一体磁悬浮轴承保护轴承试验机，其特征在于：所述重量调整组件包括配重盘、配重盘调整环、配重盘压帽和配重盘锥套，配重盘装在配重盘锥套的外圆柱面上，配重盘压帽通过螺纹将配重盘及配重盘锥套压紧在主轴的锥面上，配重盘调整环安装在主轴上，并与配重盘锥套的上端面接触。
