CN109707749A - 一种轴承定向空气冷却装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴承定向空气冷却装置，包括轴承座、轴承、隔套以及转轴，轴承的内圈与转轴配合，轴承的外圈与轴承座的内孔配合，轴承设有两个，隔套设于两个轴承之间，还具有通气通道、冷却通道以及通气回路，通气通道依次连通轴承座、隔套以及转轴的中心孔，通气通道的入口用于与外部的供气系统连通，冷却通道设于隔套，冷却通道的入口与通气通道连通，冷却通道的出口与轴承的内部连通，通气回路的入口与轴承的内部连通，通气回路的出口与通气通道连通。该轴承定向空气冷却装置，可以将冷却空气输入到轴承和轴承隔套的位置，实现对轴承内部结构的直接降温。

Description

一种轴承定向空气冷却装置

技术领域

本发明涉及轴承冷却技术领域，尤其涉及一种轴承定向空气冷却装置。

背景技术

轴承是保证主轴高精度、高转速运转的核心部件，也因为高转速导致轴承在工作中产生大量的热能。如果热能无法及时散发，将影响轴承的使用寿命和产品性能。

常用的方法是在机体或轴承座上设计水冷或者空冷的结构来实现轴承的间接降温，这种方法冷却面积较大，但是效率低且不能解决热能在轴承上局部集中的现状。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种轴承定向空气冷却装置，可以将冷却空气输入到轴承和轴承隔套的位置，实现对轴承内部结构的直接降温。

本发明的目的采用如下技术方案实现：

一种轴承定向空气冷却装置，包括轴承座、轴承、隔套以及转轴，所述轴承的内圈与所述转轴配合，所述轴承的外圈与所述轴承座的内孔配合，所述轴承设有两个，所述隔套设于两个所述轴承之间，还具有通气通道、冷却通道以及通气回路，所述通气通道依次连通所述轴承座、隔套以及转轴的中心孔，所述通气通道的入口用于与外部的供气系统连通，所述冷却通道设于所述隔套，所述冷却通道的入口与所述通气通道连通，所述冷却通道的出口与所述轴承的内部连通，所述通气回路的入口与所述轴承的内部连通，所述通气回路的出口与所述通气通道连通。

进一步地，所述冷却通道以及所述通气回路均为迷宫结构。

进一步地，所述隔套包括外环隔套和内环隔套，所述外环隔套的两端分别与两个所述轴承的外圈抵接，所述内环隔套的两端分别与两个所述轴承的内圈抵接，所述外环隔套与所述内环隔套之间通过迷宫式凸块和迷宫式凹槽相匹配连接并形成所述冷却通道的迷宫结构。

进一步地，所述冷却通道包括依次相连通的第一冷却孔、第二冷却孔、第三冷却孔、第四冷却孔以及第五冷却孔，所述第三冷却孔的延伸方向、所述第五冷却孔的延伸方向均与所述第一冷却孔的延伸方向平行，所述第四冷却孔的延伸方向与所述第二冷却孔的延伸方向平行，且所述第二冷却孔的延伸方向与所述第一冷却孔的延伸方向垂直。

进一步地，所述第三冷却孔的孔径、所述第五冷却孔的孔径均与所述第一冷却孔的孔径相同，所述第四冷却孔的孔径与所述第二冷却孔的孔径相同，且所述第二冷却孔的孔径比所述第一冷却孔的孔径大。

进一步地，所述内环隔套包括第一内环隔套以及第二内环隔套，所述第一内环隔套的内端与所述第二内环隔套的内端抵接，所述第一内环隔套的外端与两个所述轴承中的任意一个所述轴承的内圈抵接，所述第二内环隔套的外端与两个所述轴承中的另一个所述轴承的内圈抵接。

进一步地，所述通气通道包括依次连通的第一通气孔、第二通气孔、第三通气孔以及泄压孔，所述第一通气孔设于所述轴承座，所述第二通气孔设于所述外环隔套，所述第三通气孔设于所述第一内环隔套和所述第二内环隔套之间，所述泄压孔设于所述转轴并与所述转轴的中心孔连通。

进一步地，所述第一内环隔套以及所述第二内环隔套均设有所述通气回路，所述通气回路包括依次相连通的第一回气孔、第二回气孔以及第三回气孔，所述第一回气孔的延伸方向与所述第三回气孔的延伸方向垂直，所述第二回气孔的延伸方向与所述第一回气孔的延伸方向垂直，所述第一回气孔的入口与所述轴承的内部连通，所述第三回气孔的出口与所述通气通道连通。

进一步地，所述外环隔套设有第一环形槽，所述第二通气孔的入口设于所述第一环形槽，所述第一环形槽与所述第一通气孔的出口连通。

进一步地，所述内环隔套设有第二环形槽以及第三环形槽，所述第三通气孔的入口设于所述第二环形槽，所述第二环形槽与所述第二通气孔的出口连通，所述第三通孔的出口设于所述第三环形槽，所述第三环形槽与所述泄压孔连通。

相比现有技术，本发明的有益效果在于：

由于通气通道依次连通轴承座、隔套以及转轴的中心孔，通气通道的入口用于与外部的供气系统连通，以供冷却空气通入，冷却通道设于隔套，该冷却通道的入口与通气通道连通，冷却通道的出口与轴承的内部连通，通气回路的入口与轴承的内部连通，通气回路的出口与通气通道连通，通气时，大部分的冷却空气经通气通道并携带隔套的部分热量排出至转轴的中心孔，然后经转轴的中心孔排出至外界，一部分的冷却空气经冷却通道进入轴承的内部，由于该冷却通道设置在隔套上，因此，经过该冷却通道的冷却空气可带走隔套的内部的热量，接着，冷却空气进入隔套和轴承之间的空间(轴承涂满润滑脂，可将之视为一个密闭空间)，由于通气回路的入口与轴承的内部连通，因此，进入到隔套与轴承之间的携带热量的冷却空气沿这个通气回路排到外部，轴承内部的热量也随之被带走，实现了将冷却空气输入到轴承和隔套之间的位置，进而实现了对隔套以及轴承内部结构的直接降温，解决了轴承热量局部集中的技术问题。

附图说明

图1为本发明的一种轴承定向空气冷却装置的结构示意图；

图2为图1所示轴承定向空气冷却装置中的A处的局部放大图。

图中：1、轴承座；11、第一通气孔；2、轴承；21、轴承的内部；3、外环隔套；31、第二通气孔；32、第二环形槽；4、第一内环隔套；41、第一半圆孔；42、通气回路；5、第二内环隔套；51、第二半圆孔；6、转轴；61、泄压孔；7、冷却通道；71、第一冷却孔；72、第二冷却孔；73、第三冷却孔；74、第四冷却孔；75、第五冷却孔；8、第三环形槽。

具体实施方式

下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述，需要说明的是，在不相冲突的前提下，以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“水平”、“竖直”、“顶”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，或是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1，示出了本实施例的一种轴承定向空气冷却装置，该轴承定向空气冷却装置包括轴承座1、轴承2、隔套以及转轴6，其中，轴承2的内圈与转轴6过渡配合，轴承2的外圈与轴承座1的内孔间隙配合，轴承2设有两个，隔套设于两个轴承2之间，可以理解的是，在对装的轴承2(角接触轴承2)之间设置隔套，可以调节轴承2的游隙和预压。该轴承2定向空气冷却装置还具有通气通道、冷却通道7以及通气回路42，其中，通气通道依次连通轴承座1、隔套以及转轴6的中心孔，通气通道的入口用于与外部的供气系统连通，冷却通道7设于隔套，该冷却通道7的入口与通气通道连通，冷却通道7的出口与轴承的内部21连通，通气回路42的入口与轴承的内部21连通，通气回路42的出口与通气通道连通。

本实施例的轴承定向空气冷却装置，由于通气通道依次连通轴承座1、隔套以及转轴6的中心孔，通气通道的入口用于与外部的供气系统连通，以供冷却空气通入，冷却通道7设于隔套，该冷却通道7的入口与通气通道连通，冷却通道7的出口与轴承的内部21连通，通气回路42的入口与轴承的内部21连通，通气回路42的出口与通气通道连通，通气时，大部分的冷却空气经通气通道并携带隔套的部分热量排出至转轴6的中心孔，然后经转轴6的中心孔排出至外界，一部分的冷却空气经冷却通道7进入轴承的内部21，由于该冷却通道7设置在隔套上，因此，经过该冷却通道7的冷却空气可带走隔套的内部的热量，接着，冷却空气进入隔套和轴承2之间的空间(轴承2涂满润滑脂，可将之视为一个密闭空间)，由于通气回路42的入口与轴承的内部21连通，因此，进入到隔套与轴承2之间的携带热量的冷却空气沿这个通气回路42排到外部，轴承2内部的热量也随之被带走，实现了将冷却空气输入到轴承2和隔套之间的位置，进而实现了对隔套以及轴承2内部结构的直接降温，解决了轴承2热量局部集中的技术问题。

参见图2可以看出，冷却通道7以及通气回路42均为迷宫结构，这样设置，当转轴6停机时，迷宫结构可防止杂质沿该冷却通道7进入到轴承的内部21，避免污染轴承2，同时，迷宫结构还可使冷却空气与隔套充分接触，可以增强冷却效果。

具体地，隔套包括外环隔套3和内环隔套，外环隔套3的两端分别与两个轴承2的外圈抵接，而且外环隔套3的外圆周面与轴承座1的内孔间隙配合，以便于外环隔套3的安装以及拆卸，内环隔套的两端分别与两个轴承2的内圈抵接，且该内环隔套的内圆周面与转轴6间隙配合，以便于内环隔套的安装以及拆卸，其中，外环隔套3与内环隔套之间通过迷宫式凸块和迷宫式凹槽相匹配连接并形成迷宫结构。

更具体地，如图2所示，冷却通道7包括依次相连通的第一冷却孔71、第二冷却孔72、第三冷却孔73、第四冷却孔74以及第五冷却孔75，第三冷却孔73的延伸方向、第五冷却孔75的延伸方向均与第一冷却孔71的延伸方向平行，第四冷却孔74的延伸方向与第二冷却孔72的延伸方向平行，且第二冷却孔72的延伸方向与第一冷却孔71的延伸方向垂直，这样，通过设置一层又一层防止杂质进入的障碍，可保证外部的杂质难以通过该冷却通道7进入轴承的内部21，同时使得冷却空气与外环隔套3、内环隔套之间充分接触，增强了冷却效果。

较佳的，第三冷却孔73的孔径、第五冷却孔75的孔径均与第一冷却孔71的孔径相同，第四冷却孔74的孔径与第二冷却孔72的孔径相同，且第二冷却孔72的孔径比第一冷却孔71的孔径大，这样设置，使得该迷宫结构通过间隙大小的变化在局部形成压差，在该压差的作用下，使得处于轴承的内部21的并携带热量的冷却空气能够回流至通气回路42，然后依次经通气回路42、通气通道、转轴6的中心孔排出至外界。

为便于隔套的安装，内环隔套包括第一内环隔套4以及第二内环隔套5，第一内环隔套4的内端与第二内环隔套5的内端抵接，第一内环隔套4的外端与两个轴承2中的任意一个轴承2的内圈抵接，第二内环隔套5的外端与两个轴承2中的另一个轴承2的内圈抵接，安装时，先安装位于前端的第一内环隔套4，然后安装外环隔套3，最后安装第二内环隔套5。其中，通气通道包括设于第一内环隔套4的第一半圆孔41以及设于第二内环隔套5的第二半圆孔51，即，第一半圆孔41和第二半圆孔51围合形成通气通道。

具体地，通气通道包括依次连通的第一通气孔11、第二通气孔31、第三通气孔以及泄压孔61，第一通气孔11设于轴承座1，第二通气孔31设于外环隔套3，第三通气孔设于第一内环隔套4和第二内环隔套5之间，泄压孔61设于转轴6并与转轴6的中心孔连通。

第一内环隔套4以及第二内环隔套5均设有通气回路42，通气回路42包括依次相连通的第一回气孔、第二回气孔以及第三回气孔，第一回气孔的延伸方向与第三回气孔的延伸方向垂直，第二回气孔的延伸方向与第一回气孔的延伸方向垂直，第一回气孔的入口与轴承的内部21连通，第三回气孔的出口与通气通道连通，使得通气回路42形成另一迷宫结构，在转轴6停机时，可避免杂质从该通气通道进入轴承的内部21。

为便于外环隔套3的安装，外环隔套3设有第一环形槽，第二通气孔31的入口设于第一环形槽，第一环形槽与第一通气孔11的出口连通，通过设置第一环形槽，可以使外环隔套3不需要按特定方向安装，当外环隔套3以任意角度装入时，冷却空气都能够沿该第一环形槽进入到第二通气孔31，而不会发生气体堵塞的现象，便于外环隔套3的安装的同时，可保证冷却空气能够顺畅进入通气通道，此外，通气时，由于冷却空气可先填充满第一环形槽，然后再通向第二通气孔31，因此，通过设置第一环形槽，还可增大外环隔套3的冷却面积，进而进一步增强冷却效果。

同理，为便于内环隔套的安装，内环隔套设有第二环形槽32以及第三环形槽8，第三通气孔的入口设于第二环形槽32，第二环形槽32与第二通气孔31的出口连通，第三通孔的出口设于第三环形槽8，第三环形槽8与泄压孔61连通，可降低内环隔套的安装难度的同时，还可增大内环隔套的冷却面积，进而进一步增强冷却效果。

本实施例的轴承定向空气冷却装置的工作原理如下：

冷却空气沿轴承座1进入外环隔套3的第一环形槽中，可以对外环隔套3进行冷却，第一环形槽增大了冷却面积，同时防止气流阻塞。接着，大部分的冷却空气依次沿第二通气孔31、第三通气孔和泄压孔61排至外界，一部分的冷却空气进入内、外环隔套3之间的迷宫结构。该迷宫结构可以使冷却空气与内、外环隔套3充分接触，加强对隔套(包括内环隔套和外环隔套3)的冷却效果。接着，冷却空气沿迷宫结构的间隙进入隔套(包括内环隔套和外环隔套3)和轴承2之间的空间(轴承的内部21涂满润滑脂，可将之视为一个密闭空间)，而这个空间通过内环隔套(包括第一内环隔套4和第二内环隔套5)上的通气回路42与泄压孔61连通，携带热量的冷却空气沿这个通道排到外部，轴承2内部的热量以及隔套内部的热量也随之被带走。

上述实施方式仅为本发明的优选实施方式，不能以此来限定本发明保护的范围，本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。

Claims (10)

1.一种轴承定向空气冷却装置，包括轴承座、轴承、隔套以及转轴，所述轴承的内圈与所述转轴配合，所述轴承的外圈与所述轴承座的内孔配合，所述轴承设有两个，所述隔套设于两个所述轴承之间，其特征在于，还具有通气通道、冷却通道以及通气回路，所述通气通道依次连通所述轴承座、隔套以及转轴的中心孔，所述通气通道的入口用于与外部的供气系统连通，所述冷却通道设于所述隔套，所述冷却通道的入口与所述通气通道连通，所述冷却通道的出口与所述轴承的内部连通，所述通气回路的入口与所述轴承的内部连通，所述通气回路的出口与所述通气通道连通。

2.如权利要求1所述的一种轴承定向空气冷却装置，其特征在于，所述冷却通道以及所述通气回路均为迷宫结构。

3.如权利要求2所述的一种轴承定向空气冷却装置，其特征在于，所述隔套包括外环隔套和内环隔套，所述外环隔套的两端分别与两个所述轴承的外圈抵接，所述内环隔套的两端分别与两个所述轴承的内圈抵接，所述外环隔套与所述内环隔套之间通过迷宫式凸块和迷宫式凹槽相匹配连接并形成所述冷却通道的迷宫结构。

4.如权利要求3所述的一种轴承定向空气冷却装置，其特征在于，所述冷却通道包括依次相连通的第一冷却孔、第二冷却孔、第三冷却孔、第四冷却孔以及第五冷却孔，所述第三冷却孔的延伸方向、所述第五冷却孔的延伸方向均与所述第一冷却孔的延伸方向平行，所述第四冷却孔的延伸方向与所述第二冷却孔的延伸方向平行，且所述第二冷却孔的延伸方向与所述第一冷却孔的延伸方向垂直。

5.如权利要求4所述的一种轴承定向空气冷却装置，其特征在于，所述第三冷却孔的孔径、所述第五冷却孔的孔径均与所述第一冷却孔的孔径相同，所述第四冷却孔的孔径与所述第二冷却孔的孔径相同，且所述第二冷却孔的孔径比所述第一冷却孔的孔径大。

6.如权利要求3所述的一种轴承定向空气冷却装置，其特征在于，所述内环隔套包括第一内环隔套以及第二内环隔套，所述第一内环隔套的内端与所述第二内环隔套的内端抵接，所述第一内环隔套的外端与两个所述轴承中的任意一个所述轴承的内圈抵接，所述第二内环隔套的外端与两个所述轴承中的另一个所述轴承的内圈抵接。

7.如权利要求6所述的一种轴承定向空气冷却装置，其特征在于，所述通气通道包括依次连通的第一通气孔、第二通气孔、第三通气孔以及泄压孔，所述第一通气孔设于所述轴承座，所述第二通气孔设于所述外环隔套，所述第三通气孔设于所述第一内环隔套和所述第二内环隔套之间，所述泄压孔设于所述转轴并与所述转轴的中心孔连通。

8.如权利要求6所述的一种轴承定向空气冷却装置，其特征在于，所述第一内环隔套以及所述第二内环隔套均设有所述通气回路，所述通气回路包括依次相连通的第一回气孔、第二回气孔以及第三回气孔，所述第一回气孔的延伸方向与所述第三回气孔的延伸方向垂直，所述第二回气孔的延伸方向与所述第一回气孔的延伸方向垂直，所述第一回气孔的入口与所述轴承的内部连通，所述第三回气孔的出口与所述通气通道连通。

9.如权利要求7所述的一种轴承定向空气冷却装置，其特征在于，所述外环隔套设有第一环形槽，所述第二通气孔的入口设于所述第一环形槽，所述第一环形槽与所述第一通气孔的出口连通。

10.如权利要求7所述的一种轴承定向空气冷却装置，其特征在于，所述内环隔套设有第二环形槽以及第三环形槽，所述第三通气孔的入口设于所述第二环形槽，所述第二环形槽与所述第二通气孔的出口连通，所述第三通孔的出口设于所述第三环形槽，所述第三环形槽与所述泄压孔连通。