CN110513393A - 一种轴向间隙可调的止推轴承 - Google Patents

Abstract

一种轴向间隙可调的止推轴承，包括端盖、盖板，端盖和盖板之间形成有容纳腔，容纳腔内设有第一、第二轴承座等组件，通过在两个轴承座之间设置调节组件，调节组件用于调节第一轴承座和第二轴承座之间的间距。通过上述间距的调节，进而调节止推盘与第一、第二轴承座上的第一、第二轴承组件之间的间隙。本发明提供的轴向间隙可调的止推轴承，可保证每批轴承轴向间隙的一致性，可实现轴向间隙的准确调节；可提高轴向轴承的同心度，提高轴承性能；降低轴向轴承其余组件的加工所需精度，节省成本。

Description

一种轴向间隙可调的止推轴承

技术领域

本发明涉及一种止推轴承，具体而言，涉及一种轴向间隙可调的止推轴承。

背景技术

现有电机或压缩机内的气悬浮止推(轴向)轴承，如附图1-3所示，包括：端盖/壳体101(下文简称为端盖)、盖板/蜗壳102(以下简称为盖板)、两个轴承座103、止推盘104、转轴105、两个空气轴承组件106。如附图2所示，其中两个轴承座103通过焊接、过盈或螺纹联接等形式，分别固定在端盖101与盖板102上，分布在止推盘104的两侧。

气悬浮轴承分为静压与动压轴承。其原理分别为：静压轴承，利用外部压缩气源将零件推开，在零件间产生支撑气膜；动压轴承，无外部气源通过零件间的相互运动以及轴承结构产生的楔形效应吸入空气后，产生支撑气膜。

对于气悬浮止推轴承而言，在轴承装配后未开始运行之前，止推盘104与空气轴承组件105之间的初始气隙的大小，为影响止推轴承实际运行性能的关键因数。如附图3所示，其中气隙为δ、轴承组件厚度为t，当两侧气隙δ均大于0时，止推轴承可正常运行。

当δ＝0时，对于静压止推轴承，在压缩气源可提供足够承载力时仍可正常运行，对性能影响不大。但对于动压止推轴承，虽然运行时仍会产生气膜，但在启动阶段止推盘104与轴承组件106间的气膜未形成之前，δ＝0的一端止推盘104会与轴承组件106持续干磨，通常气体轴承应用于高速零件，高速干磨会严重发热，对于启停频繁的零件，会导致一端止推轴承组件老化速度加快、磨损严重，使用寿命快速下降。

当δ＜0时，即止推盘104对一侧轴承组件106产生挤压，当挤压力大于轴承的承载力时，无论静压轴承或动压轴承均无法产生正常工作气膜甚至发生零件干磨，即无法正常工作。

当δ过大超过设计的最大工作间隙时，气体轴承气膜承载力也会急剧下降，当再靠近时承载又突增，导致轴向力变化浮动较大悬浮不稳定产生振动。综上在气悬浮轴承设计并安装后，止推轴承与轴承组件106间的气隙为实际影响轴承性能的关键。

影响轴承气隙的因素主要有两点：第一，零件配合，如附图1所示，现阶段轴承的初始间隙δ只能通过端盖101、盖板102、两个轴承座103、止推盘104、两个轴承组件106等多个零件的轴向公差来保证。当某一零件轴向尺寸超差或整体公差的积累，均可能导致气隙偏离设置值。

第二，外界的轴向力，对于气悬浮高速电机或压缩机，当电机定转子轴向不在一个轴线上时即会产生轴向力，使止推盘104偏向一侧影响气隙大小；对于压缩机，其工作时两侧会产生压差，产生轴向压力，导致轴承运行时气隙的变化。通常轴承设计时会考虑压差产生的轴向力，但定转子产生的轴向力方向大小是受零件公差影响，结合第一点由零件配合产生的影响，导致了轴向间隙的不可控性以及较低的一致性，是影响气悬浮电机或压缩机批量生产的关键且上述结构当零件加工装配后，若想调节轴承间隙需通过返工零件来调节。这样调节的缺点在于零件二次返加工其原形位公差很难保证会导致整体不同心、端面倾斜等，并且对端盖101与盖板102等类型返工会导致零件变形；同时，仅靠上述多个零件的公差，很难保证两侧轴承组件的同心度，影响轴承性能；严重影响装配、生产效率，无法实现气悬浮电机或压缩机的大批量生产。

发明内容

鉴于此，本发明提供一种止推轴承，优选地为：轴向间隙可调的气悬浮止推轴承，实现轴承间隙的可控，防止因轴承间隙过大或过小影响轴承性能和寿命；同时优化间隙调节方式，当需要调节轴承间隙时提高生产效率。

具体地：一种轴向间隙可调的止推轴承，包括端盖、盖板，端盖和盖板之间形成有容纳腔，容纳腔内设有第一轴承座，第二轴承座，第一轴承组件，第二轴承组件和止推盘，第一轴承座上设有第一轴承组件，第二轴承座上设有第二轴承组件，第一轴承组件与第二轴承组件面对面对应间隔设置，第一轴承组件与第二轴承组件之间设有止推盘，第一轴承组件与止推盘之间形成有第一轴向间隙，第二轴承组件与止推盘之间形成有第二轴向间隙；调节组件，调节组件可将第一轴承座、第二轴承座固定在端盖或盖板上，通过所述调节组件，可以调节第一轴向间隙的大小和第二轴向间隙的大小。

优选地，所述调节组件包括支承环和第一紧固件，支撑环位于第一、第二轴承座之间；

第一紧固件穿过第二轴承座的第二固定孔、支撑环、第一轴承座的第一固定孔和端盖，从而将第二轴承座、支撑环、第一轴承座固定在端盖上；或者

第一紧固件穿过第一轴承座的第一固定孔、支撑环、第二轴承座的第二固定孔和盖板，从而将第一轴承座、支撑环、第二轴承座固定在盖板上。

优选地，支撑环包括多个第一支撑环，第一支撑环为形成有第一孔的第一圆环形柱体，多个第一圆环形柱体位于止推盘的径向外侧，沿止推盘的外周缘间隔设置。

优选地，第一轴承座和第二轴承座中至少一个设有与所述第一孔配合的定位凸台，所述定位凸台可伸入到所述第一孔中。

优选地，支撑环为环绕止推盘的外周缘设置的第二支撑环，第二支撑环为第二圆环形柱体，第二圆环形柱体沿周向上设有多个供第一紧固件穿过的第二孔。

优选地，第二孔的至少一侧设有从第二圆环形柱体沿轴向延伸的第三圆环形柱体，第三圆环形柱体的第三孔与第二圆环形柱体的第二孔连通。

优选地，第一轴承座和第二轴承座中至少一个设有与所述第三孔配合的定位凸台，所述定位凸台可伸入到所述第三孔中。

优选地，第一轴承座和第二轴承座中至少一个设有与所述第二孔配合的定位凸台，所述定位凸台可伸入到所述第二孔中。

优选地，所述调节组件包括第二紧固件，第二紧固件包括头部和杆部，杆部的一端与头部连接，杆部的另一端形成有第一凸台；

第二紧固件的杆部穿过第二轴承座的第二固定孔，第二紧固件的杆部起到支撑和定位第二轴承座的作用，第二紧固件的第一凸台全部或部分穿过所述第一轴承座的第一固定孔，从而将第二轴承座、支撑环、第一轴承座固定在端盖上；或者

第二紧固件的杆部穿过第一轴承座的第一固定孔，第二紧固件的杆部起到支撑和定位第一轴承座的作用，第二紧固件的第一凸台部分或全部穿过所述第二轴承座的第二固定孔，从而将第一轴承座、支撑环、第二轴承座固定在盖板上。

优选地，第一凸台的端部还形成有第二凸台。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性的，并不能限制本公开。

附图说明

通过参照附图详细描述其示例实施例，本公开的上述和其它目标、特征及优点将变得更加显而易见。下面描述的附图仅仅是本公开的一些实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1现有技术的止推轴承的截面示意图。

图2现有技术的止推轴承的部分部件的实体示意图。

图3现有技术的止推轴承的局部放大示意图。

图4本发明实施例1的止推轴承的截面示意图。

图5本发明实施例1的止推轴承部分部件的装配示意图。

图6本发明实施例1的止推轴承局部放大示意图。

图7本发明实施例1的第一种支撑环的结构的示意图。

图8本发明实施例1的第二种支撑环的结构的示意图。

图9本发明实施例1的第三种支撑环的结构的示意图。

图10本发明实施例2的止推轴承的截面示意图。

图11本发明实施例2的止推轴承的装配示意图。

图12本发明实施例2的第二紧固件的示意图。

其中：101-现有技术的端盖，102-现有技术的盖板，103-现有技术的轴承座，104-现有技术的止推盘，105-现有技术的转轴，106-现有技术的轴承组件；

1-端盖，2-盖板，31-第一轴承座，32-第二轴承座，33-定位凸台，4-止推盘，5-转轴，61-第一轴承组件，62-第二轴承组件，7-第一紧固件，81-第一支撑环，810-第一孔，82-第二支撑环，820-第二孔，83-第三支撑环，830-第三孔，9-第二紧固件，91-头部，92-杆部，93-第一凸台，94-第二凸台。

具体实施方式

现在将参考附图更全面地描述示例实施例。然而，示例实施例能够以多种形式实施，且不应被理解为限于在此阐述的实施例；相反，提供这些实施例使得本公开将全面和完整，并将示例实施例的构思全面地传达给本领域的技术人员。在图中相同的附图标记表示相同或类似的部分，因而将省略对它们的重复描述。

此外，所描述的特征、结构或特性可以以任何合适的方式结合在一个或更多实施例中。在下面的描述中，提供许多具体细节从而给出对本公开的实施例的充分理解。然而，本领域技术人员将意识到，可以实践本公开的技术方案而没有特定细节中的一个或更多，或者可以采用其它的方法、组元、装置、步骤等。在其它情况下，不详细示出或描述公知方法、装置、实现或者操作以避免模糊本公开的各方面。

附图中所示的方框图仅仅是功能实体，不一定必须与物理上独立的实体相对应。即，可以采用软件形式来实现这些功能实体，或在一个或多个硬件模块或集成电路中实现这些功能实体，或在不同网络和/或处理器装置和/或微控制器装置中实现这些功能实体。

附图中所示的流程图仅是示例性说明，不是必须包括所有的内容和操作/步骤，也不是必须按所描述的顺序执行。例如，有的操作/步骤还可以分解，而有的操作/步骤可以合并或部分合并，因此实际执行的顺序有可能根据实际情况改变。

应理解，虽然本文中可能使用术语第一、第二、第三等来描述各种结构，但这些结构不应受这些术语限制。这些术语乃用以区分一结构与另一结构。因此，下文论述的第一结构可称为第二结构而不偏离本公开概念的教示。如本文中所使用，术语“及/或”包括相关联的列出项目中的任一个及一或多者的所有组合。

本领域技术人员可以理解，附图只是示例实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本公开所必须的，因此不能用于限制本公开的保护范围。

下面结合附图4-12对本发明中的具体实施方式的内容进行详细描述：一种轴向间隙可调的止推轴承，包括端盖1、盖板2，端盖1和盖板2之间形成有容纳腔，容纳腔内设有第一轴承座31，第二轴承座32，第一轴承组件61，第二轴承组件62和止推盘4，第一轴承座31上设有第一轴承组件61，第二轴承座32上设有第二轴承组件62，第一轴承组件61与第二轴承组件62面对面对应间隔设置，第一轴承组件61与第二轴承组件62之间设有止推盘4，第一轴承组件61与止推盘4之间形成有第一轴向间隙，第二轴承组件62与止推盘4之间形成有第二轴向间隙；调节组件，调节组件可将第一轴承座31、第二轴承座32固定在端盖1或盖板2上，通过所述调节组件，可以调节第一轴向间隙的大小和第二轴向间隙的大小。

优选地，所述调节组件包括支承环和第一紧固件7，支撑环位于第一、第二轴承座32之间；

第一紧固件7穿过第二轴承座32的第二固定孔、支撑环、第一轴承座31的第一固定孔和端盖1，从而将第二轴承座32、支撑环、第一轴承座31固定在端盖1上；或者

第一紧固件7穿过第一轴承座31的第一固定孔、支撑环、第二轴承座32的第二固定孔和盖板2，从而将第一轴承座31、支撑环、第二轴承座32固定在盖板2上。

优选地，支撑环包括多个第一支撑环81，第一支撑环81为形成有第一孔810的第一圆环形柱体，多个第一圆环形柱体沿位于止推盘4的径向外侧，沿止推盘4的外周缘间隔设置。

优选地，第一轴承座31和第二轴承座32中至少一个设有与所述第一孔810配合的定位凸台33，所述定位凸台33可伸入到所述第一孔810中。

优选地，支撑环为环绕止推盘4的外周缘设置的第二支撑环82，第二支撑环82为第二圆环形柱体，第二圆环形柱体沿周向上设有多个供第一紧固件7穿过的第二孔820。

优选地，第二孔820的至少一侧设有从第二圆环形柱体沿轴向延伸的第三圆环形柱体，第三圆环形柱体的第三孔830与第二圆环形柱体的第二孔820连通。

优选地，第一轴承座31和第二轴承座32中至少一个设有与所述第三孔830配合的定位凸台33，所述定位凸台33可伸入到所述第三孔830中。

优选地，第一轴承座31和第二轴承座32中至少一个设有与所述第二孔820配合的定位凸台33，所述定位凸台33可伸入到所述第二孔820中。

优选地，所述调节组件包括第二紧固件9，第二紧固件9包括头部91和杆部92，杆部92的一端与头部91连接，杆部92的另一端形成有第一凸台93；

第二紧固件9的杆部92穿过第二轴承座32的第二固定孔，第二紧固件9的杆部92起到支撑和定位第二轴承座32的作用，第二紧固件9的第一凸台93全部或部分穿过所述第一轴承座31的第一固定孔，从而将第二轴承座32、支撑环、第一轴承座31固定在端盖1上；或者

第二紧固件9的杆部92穿过第一轴承座31的第一固定孔，第二紧固件9的杆部92起到支撑和定位第一轴承座31的作用，第二紧固件9的第一凸台93部分或全部穿过所述第二轴承座32的第二固定孔，从而将第一轴承座31、支撑环、第二轴承座32固定在盖板2上。

优选地，第一凸台93的端部还形成有第二凸台94。

下面结合附图4-12对本发明的原理和过程作一描述：

实施例1：如图4所示，第一紧固件7穿过第二轴承座32、第一支撑环81(如图7所示)、第一轴承座31固定在端盖1上。当然也可以固定在102盖板2上，即图4中的第一紧固件7的头部位于右侧，即第一紧固件7穿过第一轴承座31、第一支撑环81(如图7所示)、第二轴承座32固定在盖板2上。如图5所示，第一支撑环81可在周向布置多个，其中第一支撑环81与两个轴承座上的定位凸台33设置为小间隙配合，具体见局部放大图图6，小间隙配合可保证两侧第一轴承组件61和第二轴承组件62的同心度。为防止运行过程中产生干涉，第一支撑环81与止推盘4以及第一轴承组件61和第二轴承组件62不接触。第一支撑环81与止推盘4、第一轴承组件61和第二轴承组件62的径向间隙应大于转轴5最大的径向位移。

第一支撑环81的高度即为两个轴承组件之间的间隙，通过控制第一支撑环81与止推盘4的公差，即可实现设计的轴承工作间隙。与原来需要控制7个零件的轴向公差相比，仅需控制两个零件即可，大大降低了止推轴承即气悬浮轴承轴向间隙的控制难度，并降低其余零件的精度要求，节省机加工成本。同一批第一支撑环81轴向尺寸可通过平面磨床同时加工而成，轴向尺寸偏差很小，不会造成轴承组件端面偏斜问题，且周向均匀布置也能有效地抑制端面偏斜。

第一支撑环81与止推盘4的配合可采用配选工艺，进一步降低了对第一支撑环81与止推盘4的精度要求，也能实现每批零件的轴向间隙均在一定范围内，保证了产品的一致性。该工艺可有效避免由零件配合引起的轴承间隙过小或过大的情况，避免零件的二次返工，提高生产效率。

当电机定转子轴向偏差较大，产生的轴向力大于轴承承载力或使装配后的止推盘4对轴承组件产生挤压时，此时必须调节轴承间隙。对于原有轴承结构需对端盖1、盖板2等零件返工，此类零件二次加工很难保证同轴度以及避免由二次装夹产生的零件变形等问题，特别当需要调节较大时可能影响零件强度。而本发明提供的轴承，当必须调节轴向间隙时只需加工或更换第一支撑环81零件即可，第一支撑环81可通过平面磨床返工，不会影响其与两个轴承座上定位凸台33的配合，同轴度基本不会受到影响。如变动较大可重新按照需求设计第一支撑环81进行更换。

可选的，如图8，9所示，可将多个第一支撑环81替换为第二支撑环82，第二支撑环82上加工有配合定位凸台33的定位孔，即第二孔820；进行定位调节。该结构的优点在于将多个第一支撑环81集成，可保证第二支撑环82的支撑面高度与垂直度一致，同时也防止二次返工时零件丢失或混淆；但缺点为会稍微增加整机质量，同时精磨面积变大，初始加工及二次返工时加工时间变长。

如图9所示，为上述改进方案，示意出了第三支撑环83结构，其可减少整环的质量以及需精磨加工的面积，减少质量与加工成本，同时也为支撑环集成结构，保证零件的一致性，具备图8的第二支撑环82的相关优点。

实施例2，如图10-12所示，可用带定位台阶的第二紧固件9，代替第一紧固件7与第一、第二或第三支撑环83。具体结构为，第二紧固件9穿过第二轴承座32，第一轴承座31，第二轴承座32上的第二固定孔(通孔)与第二紧固件9上的Φ1段小间隙配合，起到支撑第二轴承座32及定位作用；然后穿过第一轴承座31的第一固定孔固定在端盖1上，且Φ2段与第一轴承座31第一固定孔(通孔)小间隙配合，起支撑第一轴承座31及定位作用。如图12所示，定义第一、第二轴承座32厚度为t，杆部92长度为L1，第一凸台长度为L2，杆部直径为Φ1，第一凸台部93直径为Φ2，第二凸台部93直径为Φ3。

方案一：则按照上述方案装配后，L1+L2-t即为两个轴承组件间的距离，配合止推盘4既能控制轴承间隙。

方案二：使第二紧固件9的L2尺寸小于第一轴承座31厚度t，这样可保证定位螺钉Φ1段右侧端面先与第一轴承座31左侧端面接触，此时L1段长度即为两个轴承组件间的距离，配合止推盘4既能控制轴承间隙。

本发明实施例2中虽然示例为通过第二紧固件9将第二轴承座32、第一轴承座31固定在端盖1上的方案，对本领域技术人员公知的是，显然也可通过第二紧固件9将第一轴承座31、第二轴承座32固定在盖板2上，也能实现本发明，具体的实现方式与实施例2中的描述相同。

本发明的第一紧固件7，第二紧固件9可为螺钉，优选地，可为定位螺钉。

有益效果：

本发明提供的轴向间隙可调的止推轴承，可保证每批轴承间隙的一致性，可实现间隙的准确调节；可提高轴向轴承的同心度，提高轴承性能；降低轴向轴承其余组件的加工所需精度，节省成本。

以上具体地示出和描述了本公开的示例性实施例。应可理解的是，本公开不限于这里描述的详细结构、设置方式或实现方法；相反，本公开意图涵盖包含在所附权利要求的精神和范围内的各种修改和等效设置。

Claims (10)

1.一种轴向间隙可调的止推轴承，包括端盖(1)、盖板(2)，端盖(1)和盖板(2)之间形成有容纳腔，容纳腔内设有第一轴承座(31)，第二轴承座(32)，第一轴承组件(61)，第二轴承组件(62)和止推盘(4)，其特征在于：第一轴承座(31)上设有第一轴承组件(61)，第二轴承座(32)上设有第二轴承组件(62)，第一轴承组件(61)与第二轴承组件(62)面对面对应间隔设置，第一轴承组件(61)与第二轴承组件(62)之间设有止推盘(4)，第一轴承组件(61)与止推盘(4)之间形成有第一轴向间隙，第二轴承组件(62)与止推盘(4)之间形成有第二轴向间隙；调节组件，调节组件可将第一轴承座(31)、第二轴承座(32)固定在端盖(1)或盖板(2)上，通过所述调节组件，可以调节第一轴向间隙的大小和第二轴向间隙的大小。

2.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于：所述调节组件包括支承环和第一紧固件(7)，支撑环位于第一、第二轴承座(32)之间；

第一紧固件(7)穿过第二轴承座(32)的第二固定孔、支撑环、第一轴承座(31)的第一固定孔和端盖(1)，从而将第二轴承座(32)、支撑环、第一轴承座(31)固定在端盖(1)上；或者

第一紧固件(7)穿过第一轴承座(31)的第一固定孔、支撑环、第二轴承座(32)的第二固定孔和盖板(2)，从而将第一轴承座(31)、支撑环、第二轴承座(32)固定在盖板(2)上。

3.根据权利要求2所述的轴承，其特征在于：支撑环包括多个第一支撑环(81)，第一支撑环(81)为形成有第一孔(810)的第一圆环形柱体，多个第一圆环形柱体位于止推盘(4)的径向外侧，多个第一圆环形柱体沿止推盘(4)的外周缘间隔设置。

4.根据权利要求3所述的轴承，其特征在于：第一轴承座(31)和第二轴承座(32)中至少一个设有与所述第一孔(810)配合的定位凸台(33)，所述定位凸台(33)可伸入到所述第一孔(810)中。

5.根据权利要求2所述的轴承，其特征在于：支撑环为环绕止推盘(4)的外周缘设置的第二支撑环(82)，第二支撑环(82)为第二圆环形柱体，第二圆环形柱体沿周向上设有多个供第一紧固件(7)穿过的第二孔(820)。

6.根据权利要求5所述的轴承，其特征在于：第二孔(820)的至少一侧设有从第二圆环形柱体沿轴向延伸的第三圆环形柱体，第三圆环形柱体的第三孔(830)与第二圆环形柱体的第二孔(820)连通。

7.根据权利要求6所述的轴承，其特征在于：第一轴承座(31)和第二轴承座(32)中至少一个设有与所述第三孔(830)配合的定位凸台(33)，所述定位凸台(33)可伸入到所述第三孔(830)中。

8.根据权利要求5所述的轴承，其特征在于：第一轴承座(31)和第二轴承座(32)中至少一个设有与所述第二孔(820)配合的定位凸台(33)，所述定位凸台(33)可伸入到所述第二孔(820)中。

9.根据权利要求1所述的轴承，其特征在于：所述调节组件包括第二紧固件(9)，第二紧固件(9)包括头部(91)和杆部(92)，杆部(92)的一端与头部(91)连接，杆部(92)的另一端形成有第一凸台(93)；

第二紧固件(9)的杆部(92)穿过第二轴承座(32)的第二固定孔，第二紧固件(9)的杆部(92)起到支撑和定位第二轴承座(32)的作用，第二紧固件(9)的第一凸台(93)全部或部分穿过所述第一轴承座(31)的第一固定孔，从而将第二轴承座(32)、第一轴承座(31)固定在端盖(1)上；或者

第二紧固件(9)的杆部(92)穿过第一轴承座(31)的第一固定孔，第二紧固件(9)的杆部(92)起到支撑和定位第一轴承座(31)的作用，第二紧固件(9)的第一凸台(93)部分或全部穿过所述第二轴承座(32)的第二固定孔，从而将第一轴承座(31)、第二轴承座(32)固定在盖板(2)上。

10.根据权利要求9所述的轴承，其特征在于：第一凸台(93)的端部还形成有第二凸台(94)。