CN110645268A - 一种滑块消除间隙保护轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及磁悬浮轴承系统，具体涉及一种滑块消除间隙保护轴承装置。包括：支承组件，支承组件间隙设置在转子的外周，支承组件包括内置件和至少两个滑块，内置件内开有与转子相通的滑槽，至少两个滑块周向分布在所述滑槽内，并沿与转子轴线的倾斜的方向在滑槽内滑动，当滑块在所述滑槽内滑动时，滑块的内端与转子相接或远离；滑块的位于滑槽槽口的端面上开有轴向深度逐渐变化的圆弧槽；驱动件，驱动件为至少两个滑块提供同步轴向推动力，驱动件与内置件可转动连接，驱动件上设有与圆弧槽一一对应并插入的插柱。解决了现有技术中存在的保护轴承装置无法在断电情况下自动保护转子的问题。

Description

一种滑块消除间隙保护轴承装置

技术领域

本发明涉及磁悬浮轴承系统，具体涉及一种滑块消除间隙保护轴承装置。

背景技术

磁悬浮轴承系统在断电、过载等情况下，会失去对转子的承载能力，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，反应速度较慢，或者需要依靠控制系统才能工作，在断电等情况下整个保护轴承就无法运作，这些因素导致其可靠性不高。

所以为了扩大磁悬浮轴承的应用前景，研究一种可以在过载断电等情况下主动或者被动地消除径向间隙，并且反应灵敏，减少对保护轴承的损伤，对磁悬浮轴承的发展可以起到重要作用。

发明内容

为了解决现有技术中存在的保护轴承装置无法在断电情况下自动保护转子的问题，本发明提出一种滑块消除间隙保护轴承装置，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：

一种滑块消除间隙保护轴承装置，包括：支承组件，所述支承组件间隙设置在转子的外周，所述支承组件包括内置件和至少两个滑块，所述内置件内开有与转子相通的滑槽，至少两个所述滑块周向分布在所述滑槽内，并沿与所述转子轴线的倾斜的方向在所述滑槽内滑动，当所述滑块在所述滑槽内滑动时，所述滑块的内端与所述转子相接或远离；所述滑块的位于滑槽槽口的端面上开有轴向深度逐渐变化的圆弧槽；驱动件，所述驱动件为至少两个所述滑块提供同步轴向推动力，所述驱动件与所述内置件可转动连接，所述驱动件上设有与所述圆弧槽一一对应并插入的插柱，当所述插柱由圆弧槽的轴向深度较大处运动至较小处时，所述插柱轴向向内推动滑块，所述滑块的内端与所述转子靠近直至相接。

通过设置支承组件和驱动件结构，当转子失电掉落时，转子与滑块的内端相接，在摩擦力作用下，转子可带动滑块及其上的圆弧槽转动，插柱可由抵住圆弧槽的轴向深度较大处变化为抵住圆弧槽的轴向深度最小处，插柱轴向向内推动滑块，滑块沿滑槽倾斜与轴线方向滑动，滑块的内端靠近转子直至与转子相接，起到支承保护转子的作用。

进一步地，所述滑块的内端到转子的外周面的距离小于所述内置件的内端到所述转子的外周面的最小距离。

进一步地，所述滑块包括支承部和限位部，所述支承部可与所述转子相接支承所述转子，所述限位部与所述滑槽的局部嵌合以防止所述滑块径向脱出所述滑槽。

进一步地，所述支承部的内周面呈与所述转子外周面相适应的圆弧面，所述支承部的外周面与所述限位部相接，所述支承部的外周面为锥形面。

进一步地，所述限位部呈T形，所述限位部的远离支承部的端面为径向延伸的斜面，所述限位部的头部的轴向纵截面呈平行四边形，所述锥形面的锥度等于所述斜面的倾斜度。

进一步地，所述滑槽包括径向相通的内滑槽和限位槽，所述支承部位于所述内滑槽内，所述限位部位于所述限位槽内，所述限位槽与所述限位部的形状相适应。

进一步地，所述滑槽的内径由槽口至内逐渐减小。

进一步地，所述驱动件的一端延伸至所述内置件的外周，且其内周面通过第一轴承与所述内置件转动连接，所述驱动件的外周面通过第二轴承可转动地设置在机架上，所述驱动件的另一端延伸至所述滑槽的槽口处并设置有所述插柱，所述插柱平行于轴线插入所述圆弧槽内。

进一步地，所述滑块与所述内置件之间还设置有复位件，所述复位件为所述滑块提供复位作用力。

进一步地，所述转子上还套设有第三轴承，所述滑块间隙设置在所述第三轴承的外周，当所述滑块在所述滑槽内滑动时，所述滑块的内端与所述第三轴承相接或远离。

基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的滑块消除间隙保护轴承装置，通过设置支承组件和驱动件结构，当转子失电掉落时，转子与滑块的内端相接，在摩擦力作用下，转子可带动滑块及其上的圆弧槽转动，插柱可由抵住圆弧槽的轴向深度较大处变化为抵住圆弧槽的轴向深度最小处，插柱轴向向内推动滑块，滑块沿滑槽倾斜与轴线方向滑动，滑块的内端靠近转子直至与转子相接，起到支承保护转子的作用；此外，通过设置滑块的内端到转子的外周面的距离小于内置件的内端到转子的外周面的最小距离，转子在失电跌落的情况下会与滑块接触并带动滑块随之转动；

2.本发明的滑块消除间隙保护轴承装置，设置滑块包括支承部和限位部，通过设置限位部可使滑块滑动设置在内置件的滑槽中而不会轻易脱出滑槽；通过设置支承部可与转子相接或分离，起到支承和断开支承转子的作用。进一步设置支承部的内周面为圆弧面，可与转子有较大的接触面积，可很好地支承转子；支承部的外周面为锥形面，限位部的远离支承部的端面为径向延伸的斜面，限位部的头部的轴向截面呈平行四边形，锥形面的锥度等于所述斜面的倾斜度，限位槽与之对应，可通过限位部在限位槽中滑动实现，滑块沿倾斜于轴线的方向滑动，如此滑块的支承部可与转子相接或远离，实现对转子的支承和断开支承，此外，在滑块沿滑槽滑动的过程中，其限位部与滑槽保持相接，滑块可沿既定滑道滑动，不易偏离滑道；

3.本发明的滑块消除间隙保护轴承装置，通过在滑块上设置轴向深度逐渐变化的圆弧槽，驱动件上设置插入圆弧槽内的插柱，初始状态下，插柱抵靠在圆弧槽的轴向深度较大的一端，当转子带动滑块转动时，插柱逐渐滑向圆弧槽的轴向深度较小的一端，在此过程中，插柱轴向推动滑块，滑块的内端与转子靠近直至相接，实现支承转子；驱动件上设置有与滑块数量相同并一一对应的插柱，同步推动全部滑块，使所有滑块共同支承转子，稳定性好；

4.本发明的滑块消除间隙保护轴承装置，通过设置驱动件与内置件之间转动连接，驱动件可转动地设置在机架上，可实现转子带动滑块和内置件同步转动，滑块的转动使插柱由抵靠在圆弧槽的轴向深度较深的一端滑动抵靠至圆弧槽的轴向深度较小的一端，然后驱动件可随滑块一起转动，不会对转子造成损坏；当无需支承时，可反向转动驱动件，使插柱对应圆弧槽的轴向深度较深的一端，滑块在复位件的作用下轴向向外滑动，插柱抵靠在圆弧槽的轴向深度较深的一端，滑块的支承部远离转子，转子可正常运转。

附图说明

图1为本发明的滑块消除间隙保护轴承装置的结构示意图；

图2为图1的A-A截面图；

图3为图2的B部放大图；

图4为支承组件和驱动件组装后的主视图；

图5为滑块的结构示意图；

图6为图5的C-C截面图；

图7为图5的D-D截面图；

图8为内置件的结构示意图；

图9为图8的E-E截面图；

图10为驱动件的结构示意图；

图11为图10的F-F截面图；

图12为本发明的另一实施例中滑块消除间隙保护轴承装置的结构示意图；

图13为图12中的G部放大图；

图中：1-支承组件；11-内置件；111-滑槽；1111-内滑槽；1112- 限位槽；112-第一阶梯面；12-滑块；121-支承部；1211-圆弧槽；

1212-安装槽；122-限位部；1221-头部；2-驱动件；21-挡块；22-插柱；23-第三阶梯面；24-第二阶梯面；3-转子；31-套筒；4-复位件；5-第一轴承；6-第二轴承；7-机架；71-端盖；8-第三轴承。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本发明的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是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，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

实施例一

如图1-11所示，本实施例提出了一种滑块消除间隙保护轴承装置，包括支承组件1和驱动件2，其中，支承组件1和驱动件2均被间隙装配在转子3的外周，当转子3失电跌落时，驱动件2可推动支承组件1与转子3相接，实现对转子3的支承。

支承组件1包括内置件11和至少两个滑块12，内置件11被间隙装配在转子3的外周，内置件11的一端开有与转子3相通的滑槽 111，至少两个滑块12周向分布在滑槽111内，并沿与转子3轴线的倾斜的方向在滑槽111内滑动，当滑块12在滑槽111内滑动时，滑块12的内端与转子3相接或远离。具体地，滑块12包括支承部 121和限位部122，支承部121和限位部122可一体成型或固定连接，其中，支承部121呈圆弧状，支承部121的内周面为圆弧面且靠近转子3设置，如需支承转子3时，支承面121的内周面与转子3的外周面相接支承转子3，接触面积大；支承部121的外周面呈锥形面，支承部121的径向厚度较大的一端端面上开有圆弧槽1211，圆弧槽1211从一端至另一端轴向深度逐渐变化，即圆弧槽1211的轴向深度从一端到另一端逐渐加深。限位部122与支承部121的外周面相接，限位部122呈T形，限位部122远离支承部121的端面为斜面，限位部122的头部1221的轴向纵截面呈平行四边形。通过设置T形限位部122，使限位部122滑动设置在滑槽111内且不易脱出滑槽111，此外，滑块12可通过限位部122带动内置件11转动，由于内置件11内设置有至少两个滑块12，限位部122的设置可使至少两个滑块12保持同步转动。优选地，限位部122的端面的倾斜度和锥形面的锥度相等。优选地，滑块12的设有圆弧槽1211的一端靠近滑槽111的槽口设置。

对应地，滑槽111包括内滑槽1111和限位槽1112，内滑槽 1111位于限位槽1112的内周并与限位槽1112径向连通，内滑槽 1111的内径沿槽口向内的方向逐渐减小，滑块12的支承部121位于内滑槽1111内。内滑槽1111可设置为至少两个，与滑块12的数量相同，与滑块12的支承部121一一对应；也可设置为一个，呈环状，至少两个滑块12的支承部121周向分布在内滑槽1111内。内滑槽1111的槽壁形状可不限，只要能保证支承部121在内滑槽 1111内沿与转子3的轴线倾斜的方向滑动即可。本实施例中，设置内滑槽1111为锥形槽，滑块12的支承部121与内滑槽1111的槽口间隙配合，滑块12的支承部121与内滑槽1111的远离槽口的内端可接触或间隙配合；滑块12的限位部122位于限位槽1112内，限位槽1112的形状与限位部122的形状相适应，且限位槽1112沿限位部122的斜面延伸方向延伸，使滑块12可在滑槽111内沿倾斜于轴线的方向滑动，使其内端靠近或远离转子3。优选地，限位槽 112与限位部122的数量相等且一一对应。

优选地，滑块12的内端到转子3的外周面的距离小于内置件 11的内端到转子3的外周面的最小距离，如此，转子3失电跌落时先与滑块12接触，带动滑动12转动。

进一步地，滑块12和内置件11之间还设置有复位件4，复位件4为滑块12提供维持、复位作用力。当转子3正常工作时，驱动件2没有对滑块12提供轴向推动力，滑块12在复位件4的作用下，其内端远离转子3，转子3可正常工作，即转子3正常工作时，复位件4可为滑块12提供维持作用力。当转子3由失电状态恢复到正常工作的过程中，可反向转动驱动件2，使驱动件2上的插柱22对应到圆弧槽1211的轴向深度较深的一端，滑块12在复位件4的作用下朝向滑槽111的槽口滑动，滑块12的内端逐渐远离转子3，转子3可正常工作，即转子3由失电状态恢复到正常工作的过程中，复位件4可为滑块12提供复位作用力。优选地，滑块12的远离滑槽111的槽口的一端设有安装槽1212，内置件11相对应的内底面上设有对应的安装孔，复位件4的两端分别伸入安装槽1212和安装孔内，作用于滑块12和内置件。复位件4可选但不限于弹簧，复位件4可为2-100个。

支承组件1在驱动件2的驱动作用下与转子3相接，实现对转子3的支承。驱动件2被间隙装配在转子3的外周，驱动件2的外端延伸至内置件11的外周并与内置件11转动连接，驱动件2的内端延伸至内置件11的滑槽111的槽口处，驱动件2的内端与内置件 11之间存在轴向间隙，驱动件2的内端设有插柱22，插柱22可插入滑块12的圆弧槽1211内并抵在圆弧槽1211的槽底。优选地，插柱22与圆弧槽1211一一对应设置，插柱22平行于转子3的轴线方向设置。

进一步地，驱动件2的外端通过第一轴承5与内置件11转动连接。具体地，内置件11的外周面设有第一阶梯面112，驱动件2的外端的内周面设置有第二阶梯面24，第一轴承5的内圈抵靠在第一阶梯面112上，第二阶梯面24配合驱动件2上固定连接的挡块 21压紧第一轴承5的外圈，实现第一轴承5的可拆卸连接。驱动件 2的外端通过第二轴承6转动安装在机架7上，驱动件2的外端的外周面设置有第三阶梯面23，挡块21延伸至驱动件2的外端的外周面，第三阶梯面23配合挡块21压紧第二轴承6的内圈；机架 7设置有阶梯面，机架7上的阶梯面配合固定连接的端盖71压紧第二轴承6的外圈。

进一步地，驱动件2的反向转动可通过手动驱动或设置其它驱动结构来实现，例如，通过驱动件2上设置操作手柄，人为转动手柄也可实现驱动件2的反向转动，除此之外，还可设置其他的驱动结构，只要能实现反向转动驱动件2即可。

基于上述结构，本发明的滑块消除间隙保护轴承装置的工作原理为：当转子3失电跌落时，转子3与滑块12接触带动滑块12和内置件11转动，驱动件2上的插柱22由抵靠在圆弧槽1211轴向深度较深的一端滑动抵靠在圆弧槽1211轴向深度较浅的一端，驱动件 2轴向向内推动滑块12，滑块12沿滑槽111向内滑动，滑块12的支承部121与转子3靠近直至相接，实现支承转子3。支承组件 1和驱动件2一起随转子3转动，可支承转子3继续稳定旋转。

实施例二

本实施例与实施例一基本相同，区别点仅在于，转子3上设置有第三轴承8，滑块12间隙设置在第三轴承8的外周，在驱动件 2的推动作用下，滑块12的支承部与第三轴承8的外圈相接，支承第三轴承8进而实现支承转子3。

优选地，转子3的外周设置有阶梯面，转子3上的阶梯面配合其上连接的套筒31抵紧第三轴承8的外周，实现第三轴承8的可拆卸连接。进一步优选地，套筒31螺纹连接在转子3的外周。

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)

1.一种滑块消除间隙保护轴承装置，其特征在于，包括：

支承组件(1)，所述支承组件(1)间隙设置在转子(3)的外周，所述支承组件(1)包括内置件(11)和至少两个滑块(12)，所述内置件(11)内开有与转子(3)相通的滑槽(111)，至少两个所述滑块(12)周向分布在所述滑槽(111)内，并沿与所述转子(3)轴线的倾斜的方向在所述滑槽(111)内滑动，当所述滑块(12)在所述滑槽(111)内滑动时，所述滑块(12)的内端与所述转子(3)相接或远离；所述滑块(12)的位于滑槽(111)槽口的端面上开有轴向深度逐渐变化的圆弧槽(1211)；

驱动件(2)，所述驱动件(2)为至少两个所述滑块(12)提供同步轴向推动力，所述驱动件(2)与所述内置件(11)可转动连接，所述驱动件(2)上设有与所述圆弧槽(1211)一一对应并插入的插柱(22)，当所述插柱(22)由圆弧槽(1211)的轴向深度较大处运动至较小处时，所述插柱(22)轴向向内推动滑块(12)，所述滑块(12)的内端与所述转子(3)靠近直至相接。

2.根据权利要求1所述的一种滑块消除间隙保护轴承装置，其特征在于，所述滑块(12)的内端到转子(3)的外周面的距离小于所述内置件(11)的内端到所述转子(3)的外周面的最小距离。

3.根据权利要求1或2所述的一种滑块消除间隙保护轴承装置，其特征在于，所述滑块(12)包括支承部(121)和限位部(122)，所述支承部(121)可与所述转子(3)相接支承所述转子(3)，所述限位部(122)与所述滑槽(111)的局部嵌合以防止所述滑块(12)径向脱出所述滑槽(111)。

4.根据权利要求3所述的一种滑块消除间隙保护轴承装置，其特征在于，所述支承部(121)的内周面呈与所述转子(3)外周面相适应的圆弧面，所述支承部(121)的外周面与所述限位部(122)相接，所述支承部(121)的外周面为锥形面。

5.根据权利要求4所述的一种滑块消除间隙保护轴承装置，其特征在于，所述限位部(122)呈T形，所述限位部(122)的远离支承部(121)的端面为斜面，所述限位部(122)的头部(1221)的轴向纵截面呈平行四边形，所述锥形面的锥度等于所述斜面的倾斜度。

6.根据权利要求5所述的一种滑块消除间隙保护轴承装置，其特征在于，所述滑槽(111)包括径向相通的内滑槽(1111)和限位槽(1112)，所述支承部(121)位于所述内滑槽(1111)内，所述限位部(122)位于所述限位槽(1112)内，所述限位槽(1112)与所述限位部(122)的形状相适应。

7.根据权利要求1-2、4-6任一项所述的一种滑块消除间隙保护轴承装置，其特征在于，所述滑槽(111)的内径由槽口至内逐渐减小。

8.根据权利要求1所述的一种滑块消除间隙保护轴承装置，其特征在于，所述驱动件(2)的一端延伸至所述内置件(11)的外周，且其内周面通过第一轴承(5)与所述内置件(11)转动连接，所述驱动件(2)的外周面通过第二轴承(6)可转动地设置在机架(7)上，所述驱动件(2)的另一端延伸至所述滑槽(111)的槽口处并设置有所述插柱(22)，所述插柱(22)平行于轴线插入所述圆弧槽(1211)内。

9.根据权利要求1所述的一种滑块消除间隙保护轴承装置，其特征在于，所述滑块(12)与所述内置件(11)之间还设置有复位件(4)，所述复位件(4)为所述滑块(12)提供复位作用力。

10.根据权利要求1-2、4-6、8-9任一项所述的一种滑块消除间隙保护轴承装置，其特征在于，所述转子(3)上还套设有第三轴承(8)，所述滑块(12)间隙设置在所述第三轴承(8)的外周，当所述滑块(12)在所述滑槽(111)内滑动时，所述滑块(12)的内端与所述第三轴承(8)相接或远离。

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