CN104806562B - 一种微型旋转机械泵的叶轮固定结构及固定方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种微型旋转机械泵的叶轮固定结构及固定方法，主要应用于诸如微型的旋转机械泵及其它微型轴端固定场合，其结构主要包括：叶轮、电机轴、填充料。叶轮包括叶片和轮毂并固定在电机轴端，叶轮轮毂一端开设有填料阶梯孔，电机轴插入叶轮轮毂一侧的轴段开设有槽道，槽道的开设方向与轴向垂直。电机轴穿过叶轮轮毂后，电机轴槽道完全处于轮毂一端的填料阶梯孔内，填充料填充并固化在填料阶梯孔与槽道合围的空间内，从而形成轮毂‑电机轴咬合结构，最终实现小空间内叶轮固定于电机轴上的目的。轮毂‑电机轴咬合工艺结构相比单纯的轮毂‑电机轴粘接工艺拥有更高的固定强度。
Description
技术领域
本发明涉及一种微型旋转机械轴端固定方法，特别涉及一种微型旋转机械泵的叶轮固定方法。
背景技术
随着微通道液冷技术、微流控技术、特种泵送技术的发展，微型机械泵作为其流体系统的动力源拥有广泛的应用空间及前景。其中，微型叶轮是微型机械泵的水力部件，将电机输出的轴功转换为工质的动能和压力能，其轴端固定结构关系到安装工艺复杂性和整泵运行可靠性。
微型轴端固定结构存在诸多特殊性，以本专利所述的微型机械泵为例，电机输出轴直径仅有2mm。其结构尺度微小使得加工难度倍增，其操作空间狭小使得装配工艺复杂化，同时其运行工况复杂、负荷多变要求固定结构牢靠。
目前轴端固定结构的主要形式介绍如下：1、轴端压板固定，常配合螺纹与阶梯轴使用。该工艺结构在常规轴端联接中较为常见。如CN201723543U所述实用新型，然而当结构尺寸减小时会带来3个不利因素：首先，压板处于叶轮进口部位，过大的压板将造成叶道阻塞影响水力效率；其次，小尺寸工件加工及装配复杂性高。2、叶轮-输出轴粘接。该工艺在微小尺寸轴联方式中较为常见，具有操作简便的优点，CPU散热风扇的叶轮安装多采用这种方式。然而缺点也显而易见，即长期使用可靠性无法保证，在复合负荷的工况条件下易脱胶，造成高速零件脱落产生永久性损伤。3、过盈配合。该工艺同样存在局限性：微型工件配合中零件的过盈量普遍在0.01mm量级，过盈量过小易造成负载脱落，过大则可能造成装配应力过大导致工件损坏。入此高精度的配合公差对工件的加工以及装配工艺提出了严苛的要求，降低了生产成品率，增加了生产成本。
专利CN201410426855公开了一种特殊的叶轮固定方式，通过将叶轮轮毂固定于微型轴承的内圈实现叶轮精确轴向定位的功能。然而该发明存在两个主要制约：其一是制式的微型轴承径向尺寸存在约束，受加工工艺水平的限制内圈直径无法无限制缩小；其二，增设的微型轴承增加了制造成本，且通常的，微型轴承尺寸越小其制造成本越高。
综上所述的常见轴端固定形式应用于微型轴端固定上将会产生结构复杂化，加工精度提升，装配难度提升，结构可靠性低等问题。
发明内容
针对现有微型轴端固定方式的不足，本发明提出的一种一种微型旋转机械泵的叶轮固定结构及固定方法，结构简单，操作方便，能适应变负荷工况，提高微型机械泵的可靠性。
一种微型旋转机械泵的叶轮固定结构，包括叶轮(3)、电机轴(5)、前盖(2)，叶轮(3)包括叶片(3a)和轮毂(3b)，其特征在于叶轮轮毂(3b)连接孔(3d)靠叶片(3a)一端扩大为阶梯孔(3c)，电机轴(5)输出端开设有2个轴对称分布并垂直于电机轴向的槽道(5a)，装配时，槽道(5a)完全置于阶梯孔(3c)内，在阶梯孔(3c)与槽道(5a)合围的空间内注有填充料(4)，该填充料(4)具有可流动和可固化特性。填充料固化形成轮毂-电机轴咬合结构，实现小空间内叶轮固定于电机轴上的目的。
相应地，实施上述固定结构的方法，按以下根据权利要求1所述的叶轮固定结构，其特征在于包括如下步骤：
S1、电机轴(5)穿入叶轮轮毂(3b)后，电机轴上槽道(5a)完全处于轮毂(3b)一端的阶梯孔(3c)内；
S2、将调整垫片置放于叶片(3a)与前盖(2)之间，且三者保持紧靠，通过使用不同厚度的调整垫片，调整叶轮(3)的轴向位置至预定区间；
S3、使用计量泵将填充料(4)通过针头点注入阶梯孔(3c)内，将叶轮-电机轴配合工件置入真空环境抽取气泡，保证填充料(4)充分填充间隙；
S4、待填充料(4)固化后，抽出调整垫片，完成了叶轮(3)的定位安装。
本发明所涉及的填充料(4)取材广泛，依据具体机械泵工质、工质工作温度、负载情况挑选不同材质，例如锡铅焊膏，环氧树脂等。
本发明的主要优点如下：
1、零件改动量小。只需在叶轮轮毂上开孔以及在电机输出轴上开槽。
2、轴向定位调整方便。在填充料填充之前，叶轮可在输出轴端的任意位置停留，且便于在微型受限空间内操作实现。
3、结构牢靠。填充料固化后在轮毂与电机轴间充当“榫铆”结构，使二者紧密咬合，相比单纯的轮毂-电机粘接工艺只能依靠胶水的剪切粘合力，轮毂-电机轴咬合工艺结构还具备拉应力等复合应力，能够将叶轮的载荷分散开来，从而拥有更高的固定强度。
附图说明
图1是本发明的整泵结构示意图。
图2是本发明的工艺结构示意图，其中图2a为电机轴输出段主视图，图2b为电机轴输出段俯视图，图2c为叶轮轮毂剖视图，图2d为轮毂-电机轴咬合工艺结构示意图。
图3是本发明的工艺操作三维剖视图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详细说明。
如图1所示，叶轮3固定在电机轴5上，叶轮3上的叶片3a置放于压水室中。前盖2一侧端面与电机1紧靠且二者同心。电机轴5输出轴段开设有两道方形直槽5a，方形直槽5a的开设方向与电机轴向垂直。叶轮轮毂3b一端开设有填料阶梯孔3c，阶梯孔直径较轴孔孔径略大。
图2对本发明固定结构做了更详细的描述。如图2b所示电机轴5输出轴段加工有D形扁位用以与叶轮3的D形轮毂连接孔3d配合，二者采用过渡配合达到周向定位及扭矩传递的目的。如图2d所示，填充料4填充并固化在阶梯孔3c与方形直槽5a合围的空间内，形成轮毂-电机轴咬合结构。
如图3所示，在叶轮定位安装的过程中，电机轴5穿入叶轮轮毂3b后，电机轴方形直槽5a完全处于轮毂3b一端的阶梯孔3c内。将调整垫片置放于叶片3a与前盖2之间，且三者保持紧靠，通过使用不同厚度的调整垫片，即可调整叶轮的轴向位置。本例以环氧树脂为例，使用计量泵将环氧树脂通过针头点涂于阶梯孔3c内，将叶轮-电机轴配合工件置入真空环境抽取气泡，保证环氧树脂充分填充间隙，加工固化即完成叶轮-电机轴的固定。最后，抽出调整垫片即完成了叶轮的定位安装。
本发明涉及一种微型旋转机械轴端固定方法。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (5)
1.一种微型旋转机械泵的叶轮固定结构，包括叶轮(3)、电机轴(5)、前盖(2)，叶轮(3)包括叶片(3a)和轮毂(3b)，其特征在于叶轮轮毂(3b)连接孔(3d)靠叶片(3a)一端扩大为阶梯孔(3c)，电机轴(5)输出端开设有2个轴对称分布并垂直于电机轴向的槽道(5a)，装配时，槽道(5a)完全置于阶梯孔(3c)内，在阶梯孔(3c)与槽道(5a)合围的空间内注有填充料(4)，该填充料(4)具有可流动和可固化特性，
填充料固化后在轮毂与电机轴间充当“榫铆”结构，使二者紧密咬合，轮毂-电机轴咬合工艺结构具备拉应力，能够将叶轮的载荷分散开来，从而拥有更高的固定强度。
2.根据权利要求1所述的叶轮固定结构，其特征在于填充料(4)是锡铅焊膏或环氧树脂。
3.根据权利要求1所述的叶轮固定结构，其特征在于电机轴(5)输出轴段加工有横截面为D形的扁位，轮毂连接孔(3d)加工成与所述扁位相应的D形轴孔，二者采用过渡配合达到周向定位及扭矩传递的目的。
4.一种实施权利要求1所述叶轮固定结构的方法，其特征在于包括如下步骤：
S1、电机轴(5)穿入叶轮轮毂(3b)后，电机轴上槽道(5a)完全处于轮毂(3b)一端的阶梯孔(3c)内；
S2、将调整垫片置放于叶片(3a)与前盖(2)之间，且三者保持紧靠，通过使用不同厚度的调整垫片，调整叶轮(3)的轴向位置至预定区间；
S3、使用计量泵将填充料(4)通过针头点注入阶梯孔(3c)内，将叶轮-电机轴配合工件置入真空环境抽取气泡，保证填充料(4)充分填充间隙；
S4、待填充料(4)固化后，抽出调整垫片，完成了叶轮(3)的定位安装。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于填充料是锡铅焊膏或环氧树脂。
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