CN104514812B - 一种自调心辊轴单元 - Google Patents

Abstract

本发明属于搅拌设备结构设计领域，具体涉及一种自调心辊轴单元。本发明包括定子轴以及套设于定子轴上的可相对转动的转套，所述定子轴上的与转套的配合段呈两端细而中部粗的纺锤状构造，转套相应呈具备凹球形内腔的套筒结构；在经由定子轴轴线的轴向截面上，定子轴在上述配合段处的各母线直径一致且圆心位于同一水平面上，转套孔腔处的各母线圆心与定子轴的母线圆心同平面布置，且转套孔腔处该母线直径大于定子轴的上述母线直径；定子轴与转套的上述母线圆心同平面时，定子轴轴身与转套孔腔的配合面在径向方向上存在最小间隙。其可搭配常规轴承框架，来实现搅拌轴在允许偏摆量范围内的轴体固定效果，其使用寿命长而工作稳定可靠。

Description

一种自调心辊轴单元

技术领域

本发明属于搅拌设备结构设计领域，具体涉及一种自调心辊轴单元。

背景技术

目前市场上生产和销售的搅拌设备，搅拌轴的底部基本上都无底轴承装置，而仅仅依靠搅拌轴顶端的单轴端固定，来达到其悬置搅拌的效果。上述搅拌轴在转动时，或因搅拌轴的安装误差而导致轴体安装偏斜，或因工作时作用在轴上的水平方向流体动力不均衡，或因搅拌轴上的叶轮重量产生径向载荷不均等，搅拌轴的最下端都会产生定量摆幅。实际工作时，搅拌轴的上述偏摆量是允许处于一定范围内的。尤其对于采用密封装置时的轴封而言，正常对轴封部位的偏摆量应当控制在0.08-0.13mm左右，机械密封应当控制在0.04-0.08mm范围内。而一旦其偏摆量偏大，则往往直接影响到轴封的密封性能，随之导致出现泄漏现象。另外，搅拌轴偏摆量偏大，也会导致搅拌器产生有害振动，甚至使电机等传动部件产生周期性摆动，危害巨大。

由于悬置式固定的轴体的上述状况，实际上人们也试图通过在搅拌轴底部增设传统轴承，以通过两端固定的方式来进行技术规避。然而，实际操作的问题在于，由于前述轴加工误差乃至轴安装误差等状况，实际安装完成的搅拌轴必然是存在一定偏斜的。搅拌器容积越大，搅拌轴轴身越长，随之导致搅拌轴固定后的底端偏斜度也就越大。若采用仅能够实现同轴固定的传统的滚珠轴承，则必然会因搅拌轴的上述偏斜现象而发生轴承和轴的卡死状况，从而导致整个搅拌装置都无法正常工作。如若想克服上述现象，势必需要从其轴承的定心部位着手，以寻求一种结构合理而实用的轴体固定用辊轴定心单元，从而在保证其自身轴承正常转动功能的同时，能够保证对搅拌轴底端的稳定定偏效果。

发明内容

本发明的目的在于提供结构合理而实用的一种自调心辊轴单元，其可搭配常规轴承框架，来实现搅拌轴在允许偏摆量范围内的轴体固定效果，其使用寿命长而工作稳定可靠。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

一种自调心辊轴单元，包括定子轴以及套设于定子轴上的可相对转动的转套，所述定子轴上的与转套的配合段呈两端细而中部粗的纺锤状构造，转套相应呈具备凹球形内腔的套筒结构；在经由定子轴轴线的轴向截面上，定子轴在上述配合段处的各母线直径一致且圆心位于同一水平面上，转套孔腔处的各母线圆心与定子轴的母线圆心同平面布置，且转套孔腔处该母线直径大于定子轴的上述母线直径；定子轴与转套的上述母线圆心同平面时，定子轴轴身与转套孔腔的配合面在径向方向上存在最小间隙。

定子轴轴身与转套孔腔的配合面的上述最小间隙为0.2～2mm。

转套孔腔壁硬度大于定子轴的配合段表面硬度，其硬度差值大于布氏硬度HB50。

所述转套的线性膨胀系数大于定子轴的线性膨胀系数。

所述转套上的母线直径与定子轴的上述母线直径差为30～200mm。

在定子轴轴向上，定子轴上的纺锤段长度大于转套总长度，其长度差为0.3～2mm。

本发明的主要优点在于：

1)、本发明避免了传统的滚珠定心轴承直接依靠滚珠来硬性的咬合搅拌轴，所导致的轴承咬死等现象。通过采用存在曲面间隙的“浮动”式的自定义的辊轴单元结构，来实现对于搅拌轴轴身的直接的硬性限位效果。由于搅拌轴的倾斜偏心现象，直接表现为水平面的摆动，此时就需要依靠水平向作类似跷板结构的定子轴与转套间的翘动动作，来实现对于搅拌轴的浮动的线接触扶持和限位目的。

实际工作中，可直接将本发明装设于常规的轴承部件内，并将其裸露的环绕布置于搅拌轴的周向上。在搅拌轴轴身的偏摆量处于预定数值内时，搅拌轴始终不会与本发明间接触，两者间互不干扰。而一旦搅拌轴轴身偏摆量过大，由于本发明的周向约束，搅拌轴会直接撞击转套外壁，此时转套受力并被迫挤向定子轴。因定子轴与转套间的配合实际上是两端部配合间隙大而中部配合间隙小的单支点翘板结构，因此必然转套会沿定子轴产生上翘或下翘动作，直至两者再次以稳定的线接触或面接触来实现其可靠配合。而此时，搅拌轴不断的在巨大动力下不停的扫过围绕在其周围的转套，本发明又能通过转套的翘动动作和线面接触配合来吸收传递而来的动能并约束搅拌轴继续扩大其偏摆量，最终实现搅拌轴在允许偏摆量范围内的轴体固定效果。

本发明其结构合理而使用可靠稳定，依靠辊轴部独特的“浮动”式限偏设计，搭配常规的环式轴承框架，可实现其对于搅拌轴的“浮动”卸力效果，而确保两者间不会产生卡死或撞击受损现象；其使用寿命也可依靠转套与定子轴间的面接触滚动配合而得到有效保证。

2)、本发明的进一步优选方案在于：定子轴轴身与转套孔腔的配合面最小间隙为0.2～2mm，从而对定子轴轴身与转套孔腔的配合面间隙加以限定。过宽的最小配合间隙，往往仍旧易于产生两者的配合卡死；而过宽的最小配合间隙，不但增大了转套向定子轴处的滑移接触时间，同时也造成噪音和振动过大现象，都是不可取的。之所以采用上述限定间隙式的配合方式，是考虑到当转套放置于定子轴上时，为保证上述间隙，必须时转套自然的在重力作用下而被搁置在定子轴的底端配合部件处。在转套受力时，转套首先被挤压，而后产生沿底部配合部件相应搁置面的滑移动作，同时，转套孔腔壁也必相对定子轴轴身产生上行或下行的交错动作，直至两者间找到稳定的支点而实现前述翘动现象，最终确保搅拌轴、定子轴和转套三者间的线接触式配合效果。

3)、转套和定子轴配合面的硬度差异，保证了作为定子的定子轴和作为转子的转套间的软对硬的摩擦效果，以防止两者咬死。线性膨胀系数的差别，则为避免在搅拌轴撞击转套、而转套相对定子轴的剧烈滚动摩擦动作下所产生的高温环境中，因两者热膨胀造成抱紧锁死，从而确保其各部件的稳定可靠工作。定子轴的配合段长度应当大于转套的长度，以在前述转套相对定子轴的上行或下行交错动作时，能够提供转套以足够范围内的上下滑移余量，以确保转套与定子轴间的可靠配合效果。

附图说明

图1为本发明的其中一个应用实施例图；

图2为本发明相对于搅拌轴的配合结构剖视图；

图3为本发明的结构示意图；

图4为定子轴的结构示意图；

图5为转套的结构示意图。

附图中各标号与本发明的部件名称对应关系如下：

a-搅拌轴 b-轴承外圈 c-支撑架

10-定子轴 20-转套

具体实施方式

此处通过以下具体实施方式，以对本发明具体结构及工作流程作进一步说明：

本发明的实际应用结构如图1-2所示，其包括套设于搅拌轴10轴身处的轴承外圈b，轴承外圈b以支撑架c固接于搅拌器的内腔中。轴承外圈b的轴线与搅拌轴a的理想轴线，也即搅拌轴a处于理想的铅垂状况下的轴线同轴布置，且轴承外圈b的孔壁与搅拌轴a轴身间存在间距，以便于搅拌轴a可作允许范围内的偏摆动作。轴承外圈b的内壁处沿其轴线环设有容纳槽，容纳槽内设置本发明的各部件。其中,定子轴10的两端分别于容纳槽的两侧槽壁间构成固接配合，而转套20则位于上述容纳槽的槽体内。

如图3-5所示，本发明的定子轴10上的与转套20的配合段呈两端细而中部粗的纺锤状构造，转套20相应呈具备凹球形内腔的套筒状结构。在经由定子轴10轴线的轴向截面上，定子轴10在上述配合段处的各母线直径一致且圆心位于同一水平面上，同时，转套20的相应配合的孔腔处的各母线直径也一致且圆心也位于同一水平面上，上述两平面处于同一平面处。转套20孔腔处该母线直径大于定子轴10的上述母线直径。换句话说，定子轴10一方面与转套20间构成弧面的面接触式配合；另一方面，两者间的配合始终存在间隙。上述配合间隙由中部配合处向其两端逐渐加大。在转套20受到外力施予时，首先会沿其外力施予方向产生偏转，从而产生向定子轴10的交错滑移和抵合挤压动作，之后转套20相对定子轴10轴身支点作翘动动作，直至转套20的外壁处的柱面母线与搅拌轴a轴身的柱面母线间完全平行，从而也就能始终保证搅拌轴a与转套20间、以及转套20与定子轴10间均处于线接触的平稳受力状态。而转套20沿定子轴10的光滑线接触或曲面接触式的滚动摩擦，则进一步的保证了由搅拌轴a处传递而来的撞击力的快速传递和消散，有利于提升其实际使用寿命。

本发明安装时，将轴承外圈b及本发明构成的轴承座套设在搅拌轴a底部处，并与搅拌轴a外壁间留有一定间隙。安装完成后，本发明应当沿搅拌轴a上的轴套处呈现周向环绕均布。此时，本发明的实际工作状况分为以下两种：

1)、当搅拌轴a转动并产生偏摆量而该偏摆量位于允许范围内时：

搅拌轴a是不会与轴承座间产生碰触现象的。此时两者间互不干涉，轴承座完全作为无用部件存在。

2)、当搅拌轴a转动时，因前述的诸多原因而产生轴身偏摆，且其偏摆量超出允许范围值时：

搅拌轴a的轴身开始碰触位于轴承外圈b孔壁处布置的转套20。此时，搅拌轴a轴身紧贴转套20，并依靠定子轴10与转套20间的“翘板”式的配合，而斜向的将转套20压紧在定子轴10上，实现定子轴10、转套20乃至搅拌轴a三者间的线接触紧密配合关系。在搅拌轴a持续的高速回转和偏摆甩动中，搅拌轴a不断沿定子轴10的径向而撞击转套20，转套20与定子轴10间亦随之产生回转现象而达到卸力效果，从而保证了其撞击力的稳定削减效果，也就确保了其实际使用寿命。依靠本发明所构成的周向“浮动”限偏结构，一方面通过硬性的约束，保证了搅拌轴a的偏摆量永远不会超出指定的数值范围；另一方面，又实现了其对于搅拌轴a的“浮动”卸力效果，确保两者间不会产生卡死或撞击受损现象，其工作极为可靠稳定。

Claims (6)

1.一种自调心辊轴单元，其特征在于：包括定子轴(10)以及套设于定子轴(10)上的可相对转动的转套(20)，所述定子轴(10)上的与转套(20)的配合段呈两端细而中部粗的纺锤状构造，转套(20)相应呈具备凹球形内腔的套筒结构；在经由定子轴(10)轴线的轴向截面上，定子轴(10)在上述配合段处的各母线直径一致且圆心位于同一水平面上，转套(20)孔腔处的各母线圆心与定子轴(10)的母线圆心同平面布置，且转套(20)孔腔处该母线直径大于定子轴(10)的上述母线直径；定子轴与转套的上述母线圆心同平面时，定子轴(10)轴身与转套(20)孔腔的配合面在径向方向上存在最小间隙。

2.根据权利要求1所述的一种自调心辊轴单元，其特征在于：定子轴(10)轴身与转套(20)孔腔的配合面的上述最小间隙为0.2～2mm。

3.根据权利要求1或2所述的一种自调心辊轴单元，其特征在于：转套(20)孔腔壁硬度大于定子轴(10)的配合段表面硬度，其硬度差值大于布氏硬度HB50。

4.根据权利要求1或2所述的一种自调心辊轴单元，其特征在于：所述转套(20)的线性膨胀系数大于定子轴(10)的线性膨胀系数。

5.根据权利要求1或2所述的一种自调心辊轴单元，其特征在于：所述转套(20)上的母线直径与定子轴(10)的上述母线直径差为30～200mm。

6.根据权利要求1或2所述的一种自调心辊轴单元，其特征在于：在定子轴(10)轴向上，定子轴(10)上的纺锤段长度大于转套(20)总长度，其长度差为0.3～2mm。