CN109798301A - 一种手动式保护轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁悬浮轴承系统，具体涉及一种手动式保护轴承装置。一种手动式保护轴承装置，包括：转子，所述转子的两端呈圆台状；轴承座，所述轴承座为两个，两个所述轴承座设置在所述转子的两端，所述转子的两端伸入到轴承座内；保护轴承组件，所述保护轴承组件为两组，两组所述保护轴承组件对称且可滑动地设置在轴承座内，所述保护轴承组件的内部设置有与转子的端部相配合的锥形孔；手动驱动组件，所述手动驱动组件驱动所述保护轴承组件轴向靠近直至接触所述转子。本发明提出的手动式保护轴承装置，在磁轴承系统失效时能够对转子的进行临时支承，可手动保护转子，防止高速转子跌落造成的损伤，提高系统的安全性。

Description

一种手动式保护轴承装置

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承系统，具体涉及一种手动式保护轴承装置。

背景技术

磁悬浮轴承系统在断电或者过载等情况下，会失去转子的承载能力，所以需要安装一套保护轴承装置为失去支承的转子提供临时的支承，避免高速旋转的转子跌落在定子上，保证整个磁悬浮系统的安全性。目前磁悬浮系统中所使用的保护轴承多采用传统的滚动轴承，但为了使磁悬浮系统正常工作，转子与滚动轴承内圈存在一个固定的间隙。因此，当转子跌落时，由于无法消除转子与轴承之间的间隙，轴承会受到转子很大的冲击和振动，导致保护轴承损坏。而一些新型可消除间隙的保护轴承也依然存在许多不足，其结构复杂，只能消除径向间隙，可靠性不高，若不能及时消除间隙会对整个磁轴承系统造成损伤。

所以为了扩大磁悬浮轴承的应用前景，研究一种可靠的手动保护轴承，在实验或者重要工作情况下，对磁轴承进行监控，若发生失稳跌落等情况，可及时手动消除间隙，提高安全性，对磁轴承的发展起到重要的作用。

发明内容

为了解决现有技术存在的缺陷，本发明提出一种在磁轴承系统失效时能够对转子的进行临时支承的手动式保护轴承装置，可手动保护转子，防止高速转子跌落造成的损伤，提高系统的安全性。本发明的技术方案为：

一种手动式保护轴承装置，包括：转子，所述转子的两端呈圆台状；轴承座，所述轴承座为两个，两个所述轴承座设置在所述转子的两端，所述转子的两端伸入到轴承座内；保护轴承组件，所述保护轴承组件为两组，两组所述保护轴承组件对称且可滑动地设置在轴承座内，所述保护轴承组件的内部设置有与转子的端部相配合的锥形孔；手动驱动组件，所述手动驱动组件驱动所述保护轴承组件轴向靠近直至接触所述转子。

本发明的手动式保护轴承装置，在断电或其它突发情况下，通过在转子的两端设置可轴向运动的保护轴承组件，在手动驱动组件的作用下，驱动保护轴承组件朝向转子轴向运动，直至转子两端的保护轴承组件的锥形孔与转子两端接触，同时消除了保护轴承组件和转子之间的径向间隙和轴向间隙，可稳定支承转子。

进一步地，所述保护轴承组件包括沿径向依次设置的套筒、轴承和滑动支座，所述套筒靠近所述转子设置，所述套筒内开有锥形孔，所述滑动支座的外表面与所述轴承座滑动相接，所述套筒和所述滑动支座通过所述轴承连接。

进一步地，所述滑动支座的外端固定连接有端盖，所述套筒的外端固定连接有挡板，所述滑动支座和所述端盖共同限位所述轴承的外圈，所述挡板和所述套筒共同限位所述轴承的内圈。

进一步地，所述滑动支座的端面和所述端盖的内周面上设置有容纳所述轴承的外圈的外凹槽，所述挡板的端面和所述套筒的外周面上设置有容纳所述轴承的内圈的内凹槽。

进一步地，所述轴承为滚动轴承。

进一步地，所述轴承座上固定设置有导柱，所述滑动支座在所述导柱的导向作用下轴向运动。

进一步地，所述导柱的数量至少为两个且在轴承座上均匀分布，所述滑动支座上开有与导柱配合的阶梯孔。

进一步地，所述导柱上还套设有弹性复位件，所述弹性复位件位于所述滑动支座和所述轴承座之间。

进一步地，所述手动驱动组件包括分别设置在两个保护轴承组件外侧的第一凸轮和第二凸轮，通过驱动第一凸轮和第二凸轮转动以推动保护轴承组件轴向运动。

进一步地，所述手动驱动组件还包括驱动第一凸轮转动的第一手柄、驱动第二凸轮转动的第二手柄和连杆，所述第一手柄和第二手柄分别与连杆的铰接，所述第一凸轮和所述第二凸轮中心对称设置。

基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的手动式保护轴承装置，在断电或其它突发情况下，通过在转子的两端设置可轴向运动的保护轴承组件，在手动驱动组件的作用下，驱动保护轴承组件朝向转子轴向运动，直至转子两端的保护轴承组件的锥形孔与转子两端接触，可支承转子；

2.本发明的手动式保护轴承装置，转子端部呈圆台状，套筒内圈加工成锥形孔，在磁轴承系统正常工作时，套筒与转子之间存在一定的间隙，使转子可以正常工作；当系统断电失稳跌落，需要支承转子时，手动驱动组件推动保护轴承组件的锥形孔朝向转子轴向运动，即可同时消除保护轴承组件和转子之间的径向间隙和轴向间隙，实现对转子的稳定支承；当无需支承时，操作手动驱动组件，解除手动驱动组件对保护轴承组件的推力，保护轴承组件在弹性复位件的作用下复位，套筒和转子之间存在间隙，转子可正常工作；

3.本发明的手动式保护轴承装置，两个手柄和连杆组成双曲柄机构，采用双曲柄机构来手动消除转子间隙，可以保证左右两端的保护轴承组件同步运动，驱动任意一端手柄都可以完成对系统保护，凸轮也可以使轴承保护机构在保护过程中锁住位移防止反弹；在无法电动驱动双曲柄机构的情况下，可以手动驱动双曲柄机构，同样可以实现支承作用；

4.本发明的手动式保护轴承装置，保护轴承组件包括沿径向依次设置的套筒、轴承和滑动支座，如此，在套筒与转子接触后，转子可带动套筒相对滑动支座继续转动一定时间直至停止转动，这样在对高速转动的转子的支承过程中，不会对转子造成损坏。

附图说明

图1为本发明的手动式保护轴承装置的侧视图；

图2为图1的A-A截面图；

图中：1-转子；2-机座；3-轴承座；31-导柱；32-弹性复位件；4-保护轴承组件；41-套筒；42-轴承；43-滑动支座；44-挡板；45-端盖；5-手动驱动组件；51-第一凸轮；52-第二凸轮；53-第一手柄；54-第二手柄；55-连杆；56-第一转轴。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本发明的内容作进一步地说明。

如图1-2所示，本实施例提出一种手动式保护轴承装置，包括：转子1、轴承座3、保护轴承组件4和手动驱动组件5，转子1的两端呈圆台状；轴承座3为两个，固定设置在转子1的两端，保护轴承组件4为两组，分别设置在两个轴承座3中且可沿轴承座3轴线滑动，保护轴承组件4的内部设置有与转子1的端部形状适应的锥形孔；手动驱动组件5驱动保护轴承组件4轴向靠近直至接触转子1。由于转子1的两端设置为圆台状，保护轴承组件4内部设置锥形孔，当保护轴承组件4在手动驱动组件5的驱动作用下朝向转子1轴向运动时，锥形孔不断靠近转子1的圆台状端部，直至锥形孔的内壁与转子1的圆台状端部接触，锥形孔和转子1之间的轴向间隙和径向间隙均可同时消除，保护轴承组件4可稳定支承转子。

两个轴承座3固定设置在机座2上，两个轴承座3对称设置在转子1的两端。优选地，轴承座3的两端均具有开口，轴承座3的靠近转子1的一端设置有供转子1的外端伸入的第一开口，轴承座3的另一端设置有第二开口，方便装入保护轴承组件4。进一步优选地，第一开口的孔径略大于转子1的最大外径，方便转子1的两端通过第一开口伸入到轴承座3的内部。优选地，两个轴承座3的轴线与转子1的轴线共线。

保护轴承组件4为两组，两组保护轴承组件4分别滑动设置在两个轴承座3内，保护轴承组件4包括径向设置的套筒41、轴承42和滑动支座43，套筒41设置在最内层，套筒41靠近转子1设置，套筒41内开有锥形孔，锥形孔的斜度与转子1的圆台状端部的斜度相同。滑动支座43设置在最外层，滑动支座43的外表面与轴承座3的内壁接触，滑动支座43可沿轴承座3轴向运动。套筒41和滑动支座43通过轴承42连接，具体地，套筒41的外周面与轴承42的内圈连接，滑动支座43的内周面与轴承42的外圈连接。优选地，轴承42为滚动轴承。

为了提高结构的稳定性，套筒41的外端固定设置有挡板44，挡板44的靠近转子1的内壁和套筒41的外周面形成容纳轴承42的内圈的内凹槽；滑动支座43的外端固定设置有端盖45，端盖45的靠近转子1的内壁与滑动支座43的内周面形成容纳轴承42的外圈的外凹槽，通过将轴承42的外圈限位于外凹槽内，轴承42的内圈限位于内凹槽内，可实现轴承42的稳定安装。优选地，挡板44和端盖45的中心均开有圆孔，圆孔的孔径略大于转子1的圆台状外端的最小直径。

为了控制保护轴承组件4的运动方向，轴承座3和保护轴承组件4之间还设置有导向组件。具体地，轴承座3上固定设置有导柱31，导柱31的一端与轴承座3固定连接，导柱31的另一端朝向保护轴承组件4且轴向延伸；对应地，保护轴承组件4上开有与导柱31配合的开孔。具体地，导柱31至少为两个，多个导柱31在轴承座3上均匀分布，导柱31的轴线平行于转子1的轴线，开孔设置在滑动支座43上，优选地，滑动支座43上的开孔为阶梯孔，通过导柱31伸入到阶梯孔内来限位保护轴承组件4的运动方向。

优选地，为了给保护轴承组件4提供复位力，使得在无需支承转子1的情况下，保护轴承组件4可自动复位，与转子1之间留有间隙，不影响转子1的高速转动，导柱31上套设有弹性复位件32，弹性复位件32位于轴承座3和保护轴承组件4之间，在手动驱动组件5的推动作用力消失的情况下，保护轴承组件4可以在弹性复位件32的作用下复位。优选地，弹性复位件32可选但不限于弹簧。

手动驱动组件5用于驱动保护轴承组件4朝向转子1运动，直至接触转子1。手动驱动组件5包括凸轮和手柄，凸轮包括设置在两个保护轴承组件4的外侧的第一凸轮51和第二凸轮52，凸轮的外周面贴近端盖45的外端面，通过转动凸轮，通过凸轮推动端盖45进而推动保护轴承组件4运动；手柄包括驱动第一凸轮51转动的第一手柄53和驱动第二凸轮52转动的第二手柄54，具体地，第一凸轮51套设在第一转轴65上，第二凸轮52套设在第二转轴上，第一转轴65和第二转轴均可转动地设置在轴承座3上，第一转轴65的一端与第一手柄53固定连接，第二转轴的一端与第二手柄54固定连接。优选地，第一转轴和第一手柄53垂直设置，第二转轴和第二手柄54垂直设置。

进一步地，为了实现对两组保护轴承组件4的同步操作，第一凸轮51和第二凸轮52中心对称设置，第一手柄53和第二手柄54设置在转子1的同一侧，第一手柄53和第二手柄54通过连杆55连接。具体地，第一手柄53和第二手柄54与连杆55的两端铰接，形成双曲柄机构。这样操作任意一个手柄，均可使第一凸轮51和第二凸轮52转动。手柄也可以由外部电机驱动，若磁悬浮系统失效，但总电源还未断电，可以通过传感器监控转子1状态，若检测到转子1跌落或失稳便控制外部电机驱动保护轴承组件移动以消除转子1的间隙。

基于上述结构，本发明的手动式保护轴承装置的工作原理为：

假设手柄正向运动时，凸轮推动保护轴承组件朝向靠近转子1的方向运动。当磁轴承正常工作时，滑动支座43在复位弹性件32的作用下远离转子1，使套筒41的锥形孔与转子1之间存在一个间隙，保证转子1可以正常运转，当磁悬浮轴承系统断电造成转子1跌落时，及时拨动任意一个手柄，使第一凸轮51和第二凸轮52转动，第一凸轮51和第二凸轮52同时推动转子1两端的滑动支座43沿着导柱31靠近转子1移动，带动套筒41的锥形孔与转子1的圆台状端部接触，同时消除转子1与套筒41的轴向与径向间隙，使转子1由套筒41外圈安装的滚动轴承进行支承，并且依靠凸轮的自锁。

当磁悬浮轴承恢复正常，反方向转动手柄，凸轮回复到原来位置，保护轴承组件在弹性复位件的作用下复位，套筒41远离转子1，使转子1重新浮起。

上面结合附图对本发明的实施方式作了详细说明，但是本发明并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明的宗旨的前提下做出各种变化。

Claims (10)

1.一种手动式保护轴承装置，其特征在于，包括：

转子(1)，所述转子(1)的两端呈圆台状；

轴承座(3)，所述轴承座(3)为两个，两个所述轴承座(3)设置在所述转子(1)的两端，所述转子(1)的两端伸入到轴承座(3)内；

保护轴承组件(4)，所述保护轴承组件(4)为两组，两组所述保护轴承组件(4)对称且可滑动地设置在轴承座(3)内，所述保护轴承组件(4)的内部设置有与转子(1)的端部相配合的锥形孔；

手动驱动组件(5)，所述手动驱动组件(5)驱动所述保护轴承组件(4)轴向靠近直至接触所述转子(1)。

2.如权利要求1所述的一种手动式保护轴承装置，其特征在于，所述保护轴承组件(4)包括沿径向依次设置的套筒(41)、轴承(42)和滑动支座(43)，所述套筒(41)靠近所述转子(1)设置，所述套筒(41)内开有锥形孔，所述滑动支座(43)的外表面与所述轴承座(3)滑动相接，所述套筒(41)和所述滑动支座(43)通过所述轴承(42)连接。

3.如权利要求2所述的一种手动式保护轴承装置，其特征在于，所述滑动支座(43)的外端固定连接有端盖(45)，所述套筒(41)的外端固定连接有挡板(44)，所述滑动支座(43)和所述端盖(45)共同限位所述轴承(42)的外圈，所述挡板(44)和所述套筒(41)共同限位所述轴承(42)的内圈。

4.如权利要求3所述的一种手动式保护轴承装置，其特征在于，所述滑动支座(43)的端面和所述端盖(45)的内周面上设置有容纳所述轴承(42)的外圈的外凹槽，所述挡板(44)的端面和所述套筒(41)的外周面上设置有容纳所述轴承(42)的内圈的内凹槽。

5.如权利要求2所述的一种手动式保护轴承装置，其特征在于，所述轴承(42)为滚动轴承。

6.如权利要求2-5任一项所述的一种手动式保护轴承装置，其特征在于，所述轴承座(3)上固定设置有导柱(31)，所述滑动支座(41)在所述导柱(31)的导向作用下轴向运动。

7.如权利要求6所述的一种手动式保护轴承装置，其特征在于，所述导柱(31)的数量至少为两个且在轴承座(3)上均匀分布，所述滑动支座(43)上开有与导柱(31)配合的阶梯孔。

8.如权利要求6所述的一种手动式保护轴承装置，其特征在于，所述导柱(31)上还套设有弹性复位件(32)，所述弹性复位件(32)位于所述滑动支座(43)和所述轴承座(3)之间。

9.如权利要求7或8所述的一种手动式保护轴承装置，其特征在于，所述手动驱动组件(5)包括分别设置在两个保护轴承组件(4)外侧的第一凸轮(51)和第二凸轮(52)，通过驱动第一凸轮(51)和第二凸轮(52)转动以推动保护轴承组件(4)轴向运动。

10.如权利要求9所述的一种手动式保护轴承装置，其特征在于，所述手动驱动组件(5)还包括驱动第一凸轮(51)转动的第一手柄(53)、驱动第二凸轮(52)转动的第二手柄(54)和连杆(55)，所述第一手柄(53)和第二手柄(54)分别与连杆(55)的铰接，所述第一凸轮(51)和所述第二凸轮(52)中心对称设置。