CN107643176A - 一种超速试验台主机结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种超速试验台主机结构，上轴承座和下轴承座分别固定连接在机壳的顶端和电机座的底端，上角接触轴承置于上轴承座内，轴套环套设于转子上，上浮动环套设于转子上，上弹簧设于上轴承座内，并将上浮动环抵触于上角接触轴承的外圈上；下角接触轴承置于下轴承座内，轴端套固定连接在转子的底端，且轴端套的套口抵触于下角接触轴承的内圈上，下浮动环套设于转子上，下弹簧设于下轴承座内，且下弹簧的底端抵接于下浮动环上，并将下浮动环抵触于下角接触轴承的外圈上。改变上角接触轴承受力方向的布置方式，便于轴承内外圈拆卸时，受力是正常工作时的受力方向，不会损坏轴承。

Description

一种超速试验台主机结构

技术领域：

本发明涉及一种超速试验台主机结构。

背景技术：

目前转子的角接触轴承根据轴承的相对受力方向而布置，对实际工作无影响，但是在拆卸更换轴承时，由于是高速精密轴承，因此转子、轴承、轴承座的配合很紧密(如图1和图2)，所以使得在拔取上轴承座31拆卸轴承时，会带动上轴承座31内上角接触轴承21的外圈向与轴承正常受力方向相反的方向移动(如图3)，进而使得上轴承座31的内、外圈易发生分离，损坏轴承。

另外现有的上轴承座31内上角接触轴承21由于轴承外圈位置被固定(如图2)，导致转子13在实际工作过程中，因叶轮的转速大小带来的轴向力的变化，可能会引起转子轻微的上下浮动，致使上角接触轴承21的内圈随转子上下浮动，而上角接触轴承21的外圈被固定，则内、外圈有轻微的轴向分离，虽不至于损坏，但也相对的影响了轴承的使用寿命。

发明内容：

本发明是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种超速试验台主机结构。

本发明所采用的技术方案有：一种超速试验台主机结构，包括机壳、定子、转子、电机座、上角接触轴承和下角接触轴承，所述电机座固定于机壳上，定子固定于机壳内，转子转动支承于定子内，上角接触轴承和下角接触轴承套设于转子两端，还包括上轴承座、上弹簧、上浮动环、轴套环、下轴承座、下弹簧、下浮动环和轴端套，所述上轴承座和下轴承座分别固定连接在机壳的顶端和电机座的底端，上角接触轴承置于上轴承座内，轴套环套设于转子上，且轴套环与转子之间过盈配合，轴套环的一端抵接于上角接触轴承的内圈上，另一端伸于上轴承座内；上浮动环套设于转子上，上弹簧设于上轴承座内，且上弹簧的顶端抵接于上浮动环上，并将上浮动环抵触于上角接触轴承的外圈上；

所述下角接触轴承置于下轴承座内，轴端套固定连接在转子的底端，且轴端套的套口抵触于下角接触轴承的内圈上，下浮动环套设于转子上，下弹簧设于电机座内，且下弹簧的底端抵接于下浮动环上，并将下浮动环抵触于下角接触轴承的外圈上。

进一步地，所述上轴承座上设有第一凸台部，在第一凸台部上设有第二凸台部，所述机壳上设有与所述第一凸台部和第二凸台部相适配的上定位台阶孔。

进一步地，所述上轴承座的轴心方向设有具有两个台阶面的第一台阶孔，在第一台阶孔的上端台阶面上设有密封槽，在第一台阶孔的下端台阶面上设有上弹簧安装槽。

进一步地，所述轴套环的两端设有凸起密封部，该凸起密封部伸于所述密封槽内。

进一步地，所述上浮动环的两端设有凸起定位部，该凸起定位部抵触于上角接触轴承的外圈上。

本发明具有如下有益效果：

1)改变上角接触轴承受力方向的布置方式，便于轴承内外圈拆卸时，受力是正常工作时的受力方向，不会损坏轴承；

2)上角接触轴承外圈的一端固定替代现有的两端固定，可以使上角接触轴承外圈跟随内圈上下轻微浮动，上弹簧的布置也使上角接触轴承内外圈上下浮动时，保持同步不发生分离。

附图说明：

图1为现有技术中超速试验台主机的结构。

图2为图1主机结构中上角接触轴承在上轴承座内的结构图。

图3为图1主机结构中上角接触轴承内、外圈在拆卸时的受力结构图。

图4为本发明超速试验台主机的结构。

图5和图6为本发明中上角接触轴承的安装放大图。

图7为本发明中上轴承座、上浮动环和轴套环的结构。

图8为本发明中下角接触轴承的安装放大图。

具体实施方式：

下面结合附图对本发明作进一步的说明。

如图4至图8，本发明公开一种超速试验台主机结构，包括机壳11、定子12、转子13、电机座14、上角接触轴承21、下角接触轴承22、上轴承座31、上弹簧32、上浮动环33、轴套环34、下轴承座41、下弹簧42、下浮动环43和轴端套44，电机座14固定于机壳11的底端，定子12固定于机壳11内，转子13转动支承于定子12内，上角接触轴承21和下角接触轴承22套设于转子13两端。上轴承座31固定连接在机壳11的顶端，下轴承座41固定连接在电机座14的底端。

上角接触轴承21置于上轴承座31内，轴套环34套设于转子13上，且轴套环34与转子13之间过盈配合。轴套环34的一端抵接于上角接触轴承21的内圈上，另一端伸于上轴承座31内。上浮动环33套设于转子13上，上弹簧32设于上轴承座31内，且上弹簧32的顶端抵接于上浮动环33上，并将上浮动环33抵触于上角接触轴承21的外圈上。

下角接触轴承22置于下轴承座41内，轴端套44固定连接在转子13的底端，且轴端套44的套口抵触于下角接触轴承22的内圈上，下浮动环43套设于转子13上，下弹簧42设于电机座14内，且下弹簧42的底端抵接于下浮动环43上，并将下浮动环43抵触于下角接触轴承22的外圈上。

本发明中的上轴承座31上设有第一凸台部311，在第一凸台部311上设有第二凸台部312，第一凸台部311、第二凸台部312以及上轴承座31同轴设置，且第一凸台部311的直径大于第二凸台部312的直径。与之相对应地，在机壳11上设有与第一凸台部311和第二凸台部312相适配的上定位台阶孔。

为便于定位安装上角接触轴承21，在上轴承座31的轴心方向设有具有两个台阶面(上端台阶面A和下端台阶面B)的第一台阶孔310，在第一台阶孔310的上端台阶面A上设有密封槽3101，在第一台阶孔310的下端台阶面B上设有上弹簧安装槽3102，上弹簧32置于上弹簧安装槽3102内。

为保证密封效果，在轴套环34的两端设有凸起密封部341，该凸起密封部341伸于上述密封槽3101内。凸起密封部341与密封槽3101相配合，可以有效的避免灰尘进入上角接触轴承21内，影响转动效果。在轴套环34上设有凸起定位台342，凸起定位台342抵触于上角接触轴承21的内圈上。

在上浮动环33的两端设有凸起定位部331，该凸起定位部331抵触于上角接触轴承21的外圈上。上浮动环33可以增加上弹簧32与上角接触轴承21之间的接触面积，若直接用上弹簧32顶住上角接触轴承21的外圈，一方面磨损轴承外圈，另一方面由于轴承外圈面积小，上弹簧32端面不能全部与轴承外圈的端面接触。上浮动环33能够保证上弹簧端32自由端的缓冲力全部作用于上角接触轴承21的外圈上。

本发明中的下浮动环43结构以及作用与上浮动环33的相同，故不再赘述。

本发明中的上弹簧32为软弹簧。转子13的重量大约为50N，而软弹簧的数量为4，单个软弹簧被压紧时的力为10N，合力40N。转子静止安装在主机内时，转子13的重量大于上弹簧32的弹簧力，所以将上弹簧完全压入上轴承座31的上弹簧安装槽3102内，此时上浮动环33是与上轴承座的下端台阶面B是接触的，即转子实现了轴向的定位。

软弹簧只在以下两种情况下起作用：

1)转子上端是安装有叶轮的，每次更换叶轮时是手动向上拔取叶轮的，因为叶轮和转子的配合很紧密，所以拔取叶轮时力比较大，会带动转子向上移动(移动量不大，由拔取叶轮的力决定的，最大不会大于下预紧弹簧的行程，下浮动环与电机座之间的轴向距离为1mm，也就是说向上拔取转子最多也就是转子向上移动使得下浮动环与电机座接触时的位置，不过实际拆叶轮或者工作过程中，一般不可能有这么大的向上轴向力，但是向上浮动个0.01-0.1mm还是有可能的)，下预紧弹簧收缩。此时转子的向上移动带动上角接触轴承的内圈向上移动，为使上角接触轴承内外圈不发生轻微分离，此时软弹簧会推着上浮动环(上浮动环是与轴承座孔很松的一个间隙配合)，上浮动环推着上轴承外圈向上移动以保持与内圈的同步向上移动。

2)另外就是本发明超速试验台在用来给好几种叶轮做超速试验时，每种叶轮在超速过程中都会产生一定的轴向力，但大小不一，所以不同的轴向力带来了不同的转子向上浮动位移量，但是因为软弹簧的作用，只要浮动的位移不会超过软弹簧的工作行程2mm，假设三种叶轮分别使转子向上浮动0.1，0.2，0.3mm，此时，外圈都可以被软弹簧抵着向上移动相应的距离，从而使上角接触轴承不会因为内圈的向上移动而发生内外圈分离。

本发明中的下弹簧42是预紧弹簧，这是一般的机械轴承结构中都会使用的，因为如果不使用预紧弹簧，上下角接触轴承相当于是一个刚性的定位，而角接触轴承在工作过程中内外圈是需要有一定的接触应力的，预紧弹簧使内外圈压紧，并可以调节这个预紧力的大下，根据弹簧的压缩量来判断。如果不用预紧弹簧，那上下角接触轴承是一个刚性定位结构，内外圈可能压的很紧，那么对滚珠的磨损就严重，也可能压的很松，那么内外圈的配合就会很松，转子的径向抖动就会加大，即转子的动平衡很差，转子易发生共振。

使用时，由于上角接触轴承21对转子的轴向受力方向是向上，下角接触轴承22对转子的轴向受力方向是向下。在拆卸上角接触轴承21时，通过拆卸上轴承座31即可实现上角接触轴承21的拆卸。拔出上轴承座31的过程中，上轴承座31的下端台阶面B推动上角接触轴承21的外圈，随着上角接触轴承21外圈的向上移动，此时外圈推着内圈的受力方向就是上角接触轴承内、外圈工作的受力方向，从而可以带动内圈一起从转子13上拆卸下来。上轴承座31满足上角接触轴承21在拆卸时，通过向上拔取上轴承座31，上轴承座31的下端台阶面B顶住上角接触轴承21的外圈，从而将上角接触轴承21从转子上剥离。

另外，上角接触轴承21置于上轴承座31内，在工作过程中，若转子13向下轻微浮动，则上角接触轴承21的内圈压紧外圈，外圈顶住上轴承座31的下端台阶面B上，正常工作。若转子13向上浮动，则上角接触轴承21的内圈向上移动，此时上弹簧32可以顶着上角接触轴承21的外圈跟随内圈一起向上移动，使上角接触轴承21的内、外圈不分离。同时上弹簧32还可以在拆卸叶轮，转子向上略微移动时，上角接触轴承21内外圈保持不分离。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种超速试验台主机结构，包括机壳(11)、定子(12)、转子(13)、电机座(14)、上角接触轴承(21)和下角接触轴承(22)，所述电机座(14)固定于机壳(11)上，定子(12)固定于机壳(11)内，转子(13)转动支承于定子(12)内，上角接触轴承(21)和下角接触轴承(22)套设于转子(13)两端，其特征在于：还包括上轴承座(31)、上弹簧(32)、上浮动环(33)、轴套环(34)、下轴承座(41)、下弹簧(42)、下浮动环(43)和轴端套(44)，所述上轴承座(31)和下轴承座(41)分别固定连接在机壳(11)的顶端和电机座(14)的底端，上角接触轴承(21)置于上轴承座(31)内，轴套环(34)套设于转子(13)上，且轴套环(34)与转子(13)之间过盈配合，轴套环(34)的一端抵接于上角接触轴承(21)的内圈上，另一端伸于上轴承座(31)内；上浮动环(33)套设于转子(13)上，上弹簧(32)设于上轴承座(31)内，且上弹簧(32)的顶端抵接于上浮动环(33)上，并将上浮动环(33)抵触于上角接触轴承(21)的外圈上；

所述下角接触轴承(22)置于下轴承座(41)内，轴端套(44)固定连接在转子(13)的底端，且轴端套(44)的套口抵触于下角接触轴承(22)的内圈上，下浮动环(43)套设于转子(13)上，下弹簧(42)设于电机座(14)内，且下弹簧(42)的底端抵接于下浮动环(43)上，并将下浮动环(43)抵触于下角接触轴承(22)的外圈上。

2.如权利要求1所述的超速试验台主机结构，其特征在于：所述上轴承座(31)上设有第一凸台部(311)，在第一凸台部(311)上设有第二凸台部(312)，所述机壳(11)上设有与所述第一凸台部(311)和第二凸台部(312)相适配的上定位台阶孔。

3.如权利要求1所述的超速试验台主机结构，其特征在于：所述上轴承座(31)的轴心方向设有具有两个台阶面的第一台阶孔(310)，在第一台阶孔(310)的上端台阶面上设有密封槽(3101)，在第一台阶孔(310)的下端台阶面上设有上弹簧安装槽(3102)。

4.如权利要求3所述的超速试验台主机结构，其特征在于：所述轴套环(34)的两端设有凸起密封部(341)，该凸起密封部(341)伸于所述密封槽(3101)内。

5.如权利要求3所述的超速试验台主机结构，其特征在于：所述上浮动环(33)的两端设有凸起定位部(331)，该凸起定位部(331)抵触于上角接触轴承(21)的外圈上。