CN111396457A - 一种夹持式保护轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及领域磁悬浮轴承系统，具体涉及一种夹持式保护轴承装置。一种夹持式保护轴承装置，包括：轴承Ⅰ，所述轴承Ⅰ设置在转子的端部；驱动单元，所述驱动单元被螺纹装配，所述驱动单元的内周与所述转子外周间隙配合，所述驱动单元的驱动端具有锥形面，所述转子失稳后与所述驱动单元接触，所述驱动单元随之转动并产生轴向位移；夹持单元，所述夹持单元包括至少两个夹持件，至少两个所述夹持件的夹持端在所述锥形面的带动下靠近并夹持所述轴承Ⅰ。解决了现有技术中的保护轴承装置反应速度慢、保护效果差的技术问题。

Description

一种夹持式保护轴承装置

技术领域

本发明涉及领域磁悬浮轴承系统，具体涉及一种夹持式保护轴承装置。

背景技术

磁悬浮轴承系统在意外断电等情况下，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转子提供临时的支承，避免高速旋转的转子跌落在定子上对定子造成损坏，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复杂的外部机械机构，由于机构的复杂性以及事故的不确定性，在磁悬浮轴承系统意外断电时，存在保护机构卡死等现象，轴承会受到转子很大的冲击和振动，导致保护轴承损坏。

所以为了改善这一现象，提高磁悬浮轴承的可靠性，扩大其应用前景，研究一种在磁悬浮轴承系统意外断电等情况下，能够主动消除保护轴承与转子之间的间隙，减少对保护轴承的冲击，对磁悬浮轴承的发展可以起到重要的作用。

发明内容

为了解决现有技术中的保护轴承装置反应速度慢、保护效果差的技术问题，本发明提出一种夹持式保护轴承装置，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：

一种夹持式保护轴承装置，包括：轴承Ⅰ，所述轴承Ⅰ设置在转子的端部；驱动单元，所述驱动单元被螺纹装配，所述驱动单元的内周与所述转子外周间隙配合，所述驱动单元的驱动端具有锥形面，所述转子失稳后与所述驱动单元接触，所述驱动单元随之转动并产生轴向位移；夹持单元，所述夹持单元包括至少两个夹持件，至少两个所述夹持件的夹持端在所述锥形面的带动下靠近并夹持所述轴承Ⅰ。

本申请的夹持式保护轴承装置，驱动单元在转子的带动下转动时，还会发生轴向上的位移，驱动单元的驱动端上的锥形面可带动至少两个夹持件的夹持端靠近并夹持轴承Ⅰ以支承转子。如此，本申请的夹持式保护轴承装置可实现对转子的及时支承保护作用，保护效果好。

进一步地，所述转子失稳带动所述驱动单元轴向运动时，所述驱动单元上的锥形面可施力使所述支承件产生弹性变形以靠近并夹持所述轴承Ⅰ。

进一步地，所述驱动单元包括驱动轴套，所述驱动轴套的外周面设置有外螺纹，所述驱动轴套的靠近所述轴承Ⅰ的端部设置有内锥形面，所述支承件的支承端伸入到所述内锥形面内并间隙位于所述轴承Ⅰ的径向外侧。

进一步地，所述内锥形面的内径自开口向内逐渐减小，所述驱动轴套在所述转子的带动下朝向所述支承件运动。

进一步地，所述支承端朝向所述内锥形面的一面为与所述内锥形面相适应的锥形弧面，所述支承端朝向所述轴承Ⅰ的一面为圆弧面。

进一步地，所述转子失稳带动所述驱动单元产生轴向位移时，所述驱动单元的锥形面推动所述支承件发生偏转以靠近并夹持所述轴承Ⅰ。

进一步地，所述驱动单元的外周面设置有外螺纹，所述驱动单元的靠近所述轴承Ⅰ的端部设置有外锥形面，所述支承件的支承端位于所述轴承Ⅰ的外周，所述支承件的另一端位于所述外锥形面的径向外侧。

进一步地，所述驱动单元包括驱动轴套、轴承Ⅱ和驱动块，所述驱动轴套的靠近所述轴承Ⅰ的一端通过轴承Ⅱ转动连接有驱动块，所述驱动轴套的另一端外周面设置有外螺纹以被螺纹装配，所述驱动块的外周面为外锥形面。

进一步地，所述支承件呈弯折状，所述支承件的弯折处铰接连接在支撑单元上，所述支承件与所述支撑单元之间设置有复位件，所述支承件的支承端在所述复位件的复位作用下远离所述轴承Ⅰ。

进一步地，所述支承端与所述轴承Ⅰ相接的一面为圆弧面，所述支承件的另一端与所述驱动单元相接的一面为锥形弧面。

基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的夹持式保护轴承装置，驱动单元在转子的带动下转动时，还会发生轴向上的位移，驱动单元的驱动端上的锥形面可带动至少两个夹持件的夹持端靠近并夹持轴承Ⅰ以支承转子。如此，本申请的夹持式保护轴承装置可实现对转子的及时支承保护作用，本申请采用机械结构保护效果好。此外，转子外装配有轴承Ⅰ，当夹持件的夹持端夹持轴承Ⅰ时，转子仍可继续转动一段时间，缓慢停下，防止损坏转子；

2.本发明的夹持式保护轴承装置，通过驱动单元上的锥形面来带动支承件的支承端来靠近夹持轴承Ⅰ，具体地，可通过锥形面来使支承件产生弹性变形来夹持轴承Ⅰ，设置驱动轴套螺纹连接，驱动轴套靠近轴承Ⅰ的一端设置有内锥形面，当驱动轴套轴向运动时，内锥形面可压住支承件的支承端产生弹性变形来夹持轴承Ⅰ；进一步设置支承件的支承端的位置和形状以方便夹持轴承Ⅰ；

3.本发明的夹持式保护轴承装置，还可通过锥形面来推动支承件偏转来夹持轴承Ⅰ，设置驱动轴套螺纹连接，驱动轴套靠近轴承Ⅰ的一端转动设置有驱动块，驱动块设置有外锥形面，当驱动轴套轴向运动时，外锥形面可推动支承件偏转来夹持轴承Ⅰ；通过驱动块可转动连接在驱动轴套上，驱动轴套在转子的带动下转动且轴向运动，驱动轴套可带动驱动块仅做轴向运动而不转动；进一步设置支承件的结构和形状以方便夹持轴承Ⅰ。

附图说明

图1为本发明实施例一的夹持式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为实施例一的夹持式保护轴承装置的支承件和转子及其上的轴承配合的结构示意图；

图4为实施例二的夹持式保护轴承装置的结构示意图；

图5为图4的B-B截面图；

图6为支承圈的结构示意图；

图7为图6的C-C截面图；

图8为支架的结构示意图；

图9为图8的D-D截面图；

图中：1-转子；11-轴承Ⅰ；12-限位件；2-驱动单元；21-驱动轴套；211-外螺纹；212-内锥形面；213-凸起；22-轴承Ⅱ；23-驱动块；231-外锥形面；24-挡块；25-压板；3-支承件；31-支承端；4-支撑单元；41-机架；42-端盖；43-支承圈；44-支架；5-复位件。

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描述。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“径向”、“轴向”、“上”、“下”、“顶”、“底”、“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，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。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。

实施例一

如图1-3所示，本实施例提供了一种夹持式保护轴承装置，其安装在转子1的两端，转子1正常转动时，夹持式保护轴承装置与转子1的外周面之间存有间隙，不影响转子1的转动；当磁悬浮系统断电或出现故障时，夹持式保护轴承装置可起到支承转子1，保护轴承的作用。

夹持式保护轴承装置对称设置在转子1的两端。夹持式保护轴承装置包括两个轴承Ⅰ11、两个驱动单元2和两个夹持单元，由于夹持式保护轴承装置在转子1上为对称设置，以转子1一端的结构为例，包括一个轴承Ⅰ11、一个驱动单元2和一个夹持单元，轴承Ⅰ11设置在转子1的端部，夹持单元夹持轴承Ⅰ11以转动支承转子1。具体地，转子1的端部的外周面呈由外到内外径增加的阶梯状，轴承Ⅰ11可固定设置在转子1的外周，也可被限位设置在转子1的外周，本实施例中，轴承Ⅰ11的内圈的轴向两端被转子1外周的阶梯外表面和限位件12配合限位。限位件12可选但并不限于锁紧螺母，限位件12螺纹连接在转子1的外周以配合锁紧轴承Ⅰ11。

驱动单元2间隙设置在转子1的外周，驱动单元2位于轴承Ⅰ11的轴向内侧并靠近轴承Ⅰ11设置，驱动单元2用于驱动支承单元来夹持轴承Ⅰ11以支承转子1。本实施例中，驱动单元2包括驱动轴套21，驱动轴套21的外周面设置有外螺纹211以被螺纹装配在支撑单元4上，驱动轴套21的内周面与转子1的外周面之间存有间隙。驱动轴套21的靠近轴承Ⅰ11的一端设置有内锥形面212，内锥形面212的内径自开口处向内逐渐减小，轴承Ⅰ11位于内锥形面212的内周。优选地，驱动轴套21的远离内锥形面212的一端径向向外延伸有凸起213，通过设置凸起213，一方面可限位驱动轴套21的轴向运动范围，另一方面可通过操作凸起213来使驱动轴套21复位。

驱动单元2驱动支承单元来夹持轴承Ⅰ11以支承转子1，支承单元包括至少两个支承件3，至少两个支承件3沿周向均匀分布，支承件3被固定装配，支承件3的支承端31伸入到内锥形面212内并间隙位于轴承Ⅰ11的径向外周，驱动单元2的内锥形面212施力使支承件3变形朝向轴承Ⅰ11运动以夹持轴承Ⅰ11。优选地，支承件3采用弹性材料制成，支承件3的远离支承端31的一端被固定装配在支撑单元4上，支承端31自内锥形面212的开口处伸入到内锥形面212的内部，且位于内锥形面212和轴承Ⅰ11之间。进一步优选地，支承件3的支承端31的朝向内锥形面212的一面为与内锥形面212相适应的锥形弧面，支承件3的支承端31的朝向轴承Ⅰ11的一面为圆弧面，通过上述设置可使支承件3的支承端31与内锥形面212形成面接触，支承端31与轴承Ⅰ11之间也形成面接触，保证操作的稳定性。本实施例中，设置支承件3为3个，其支承端31均匀分布在轴承Ⅰ11的外周。

优选地，驱动轴套21与转子1之间的间隙小于正常工作状态下，支承端31与轴承Ⅰ11之间的间隙，如此，当转子1失稳跌落时会先与驱动轴套21接触，带动驱动轴套21转动，驱动轴套21带动支承单元支承转子1。

驱动单元2和支承单元均装配在支撑单元4上，为了更好地安装驱动单元2和支承单元，支撑单元4的结构需进行合理设置。支撑单元4包括机架41和端盖42，机架41呈两端开口的筒状，机架41间隙套设在转子1的端部，机架41的部分延伸至转子1的轴向外侧，端盖42固定覆盖在机架41的位于转子1的轴向外侧的开口处，机架41的内周设置有内螺纹，驱动轴套21螺纹装配在机架41上，支承件3的远离夹持端31的一端固定设置在端盖42上，夹持端31自内锥形面212的开口处伸入。

基于上述结构，本实施例的夹持式保护轴承装置的工作原理为：

系统正常工作时，转子1高速转动，驱动单元2、支承单元与转子1及其上的轴承Ⅰ11均存有间隙，转子1可正常转动；

系统断电或出现故障的情况下，转子1失去磁悬浮作用力，转子1失稳跌落，转子1先与驱动轴套21接触，在转子1的带动下，驱动轴套21随之转动并轴向朝向轴承Ⅰ11运动，驱动轴套21的内锥形面212逐渐压紧支承端31朝向轴承Ⅰ11变形以夹持轴承Ⅰ11，进而转动支承转子1；

当系统再次正常运转时，可抓握凸起213反向转动驱动轴套21，使驱动轴套21反向轴线运动，支承件3的支承端31弹开，远离轴承Ⅰ11，转子1可正常转动。

实施例二

如图4-9所示，本实施例与实施例一大致相同，区别点在于：驱动单元2的结构有所不同，本实施例中，驱动单元2包括驱动轴套21、轴承Ⅱ22和驱动块23，驱动轴套21的远离轴承Ⅰ11的一端被螺纹装配，驱动轴套21的另一端通过轴承Ⅱ22转动连接驱动块23，驱动块23具有外锥形面231，当驱动单元2在转子1的带动下旋转且轴向运动时，外锥形面231起到驱动支承单元的作用。具体地，驱动轴套21的远离轴承Ⅰ11的一端设置有外螺纹211，驱动轴套21的另一端的外周面为阶梯面，以配合压板25来压紧轴承Ⅱ22的内圈，轴承Ⅱ22的外圈的轴向一端抵在挡块24的阶梯面上，驱动块23抵住轴承Ⅱ22的外圈的另一端。优选地，驱动块23固定设置在挡块24的轴向外侧，外锥形面231的外径沿轴向由外到内逐渐减小。

支承单元与实施例一不同，本实施例中的支承单元包括至少两个支承件3，本实施例中的驱动单元2推动支承件3摆动夹持轴承Ⅰ11支承转子1。具体地，支承件3呈弯折状，支承件3的弯折处被铰接在支撑单元4上，支承件3的支承端31位于轴承Ⅰ11的外周并靠近轴承Ⅰ11，支承件3的另一端位于外锥形面231的外周，当驱动轴套21带动外锥形面231轴向向内运动时，外锥形面231会带动支承件3偏转，支承端31朝向轴承Ⅰ11摆动，夹持轴承Ⅰ11进而支承转子1。优选地，支承件3的支承端31的与轴承Ⅰ11相接的一面为圆弧面，以实现支承端31与轴承Ⅰ11的面接触；支承件3的另一端与外锥形面231相接的一面为锥形弧面，以实现与外锥形面231的面接触。本实施例中支承件3为3个，沿周向均匀分布。

为了实现支承件3的复位，还设置有复位件5，复位件5设置在支撑单元4和支承件3之间，以为支承件3提供复位作用力，本实施例中，复位件5的一端固定在支撑单元4上，另一端作用于支承件3的靠近外锥形面231的一端。当驱动单元2被复位后，支承件3可在复位件5的作用下复位。复位件5可选但并不限于弹簧。

本实施例中的支撑单元4与实施例一有所不同，本实施例中，支撑单元4包括机架41、端盖42、支承圈43和支架44，机架41呈两端开口的筒状，间隙套设在转子1的外周，支承圈43、支架44和端盖42沿轴向由外到内依次设置在机架41的内周。具体地，机架41的内周面为阶梯内周面，支承圈43的轴向一端抵靠在机架41的阶梯内周面上，机架44轴向压紧支承圈43的轴向另一端，端盖42压紧机架44，端盖42与机架41固定连接。进一步具体地，支承圈43呈环状，支承圈43的内周径向向内延伸有多个连接部以铰接连接支承件3，连接部的个数与支承件3的个数相等。机架44呈环状，其朝向支承圈43的端面呈阶梯面，机架44的内圈与支承件3的靠近外锥形面231的一端的外周的形状相适应，复位件5的一端与机架44的内圈连接，复位件5的另一端与支承件3连接。

基于上述结构，本实施例的夹持式保护轴承装置的工作原理为：

系统正常工作时，转子1高速转动，驱动单元2、支承单元和转子1及其上的轴承Ⅰ11均存有间隙，转子1可正常转动；

系统断电或出现故障的情况下，转子1失去磁悬浮作用力，转子1失稳跌落，转子1先与驱动轴套21接触，在转子1的带动下，驱动轴套21随之转动并轴向远离轴承Ⅰ11运动，驱动块23上的外锥形面231推动支承件3摆动，支承件3的支承端31朝向轴承Ⅰ11偏摆以夹持轴承Ⅰ11，进而转动支承转子1；

当系统再次正常运转时，可反向转动驱动轴套21，使驱动轴套21反向轴线运动，支承件3在复位件5的作用下复位，支承件3的支承端远离轴承Ⅰ11，转子1可正常转动。

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)

1.一种夹持式保护轴承装置，其特征在于，包括：

轴承Ⅰ(11)，所述轴承Ⅰ(11)设置在转子(1)的端部；

驱动单元(2)，所述驱动单元(2)被螺纹装配，所述驱动单元(2)的内周与所述转子(1)外周间隙配合，所述驱动单元(2)的驱动端具有锥形面，所述转子(1)失稳后与所述驱动单元(2)接触，所述驱动单元(2)随之转动并产生轴向位移；

夹持单元，所述夹持单元包括至少两个夹持件(3)，至少两个所述夹持件(3)的夹持端(31)在所述锥形面的带动下靠近并夹持所述轴承Ⅰ(11)。

2.根据权利要求1所述的一种夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述转子(1)失稳带动所述驱动单元(2)轴向运动时，所述驱动单元(2)的锥形面可施力使所述支承件(3)产生弹性变形以靠近并夹持所述轴承Ⅰ(11)。

3.根据权利要求2所述的一种夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述驱动单元(2)包括驱动轴套(21)，所述驱动轴套(21)的外周面设置有外螺纹(211)，所述驱动轴套(21)的靠近所述轴承Ⅰ(11)的端部设置有内锥形面(212)，所述支承件(3)的支承端(31)伸入到所述内锥形面(212)内并间隙位于所述轴承Ⅰ(11)的径向外侧。

4.根据权利要求3所述的一种夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述内锥形面(212)的内径自开口向内逐渐减小，所述驱动轴套(21)在所述转子(1)的带动下朝向所述支承件(3)运动。

5.根据权利要求3或4所述的一种夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述支承端(31)朝向所述内锥形面(212)的一面为与所述内锥形面(212)相适应的锥形弧面，所述支承端(31)朝向所述轴承Ⅰ(11)的一面为圆弧面。

6.根据权利要求2所述的一种夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述转子(1)失稳带动所述驱动单元(2)产生轴向位移时，所述驱动单元(2)的锥形面推动所述支承件(3)发生偏转以靠近并夹持所述轴承Ⅰ(11)。

7.根据权利要求6所述的一种夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述驱动单元(2)的外周面设置有外螺纹(211)，所述驱动单元的靠近所述轴承Ⅰ(11)的端部设置有外锥形面(231)，所述支承件(3)的支承端(31)位于所述轴承Ⅰ(11)的外周，所述支承件(3)的另一端位于所述外锥形面(231)的径向外侧。

8.根据权利要求7所述的一种夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述驱动单元(2)包括驱动轴套(21)、轴承Ⅱ(22)和驱动块(23)，所述驱动轴套(21)的靠近所述轴承Ⅰ(11)的一端通过轴承Ⅱ(22)转动连接有驱动块(23)，所述驱动轴套(21)的另一端外周面设置有外螺纹(211)以被螺纹装配，所述驱动块(23)的外周面为外锥形面(231)。

9.根据权利要求7或8所述的一种夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述支承件(3)呈弯折状，所述支承件(3)的弯折处铰接连接在支撑单元(4)上，所述支承件(3)与所述支撑单元(4)之间设置有复位件(5)，所述支承件(3)的支承端(31)在所述复位件(5)的复位作用下远离所述轴承Ⅰ(11)。

10.根据权利要求7所述的一种夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述支承端(31)与所述轴承Ⅰ(11)相接的一面为圆弧面，所述支承件(3)的另一端与所述驱动单元(2)相接的一面为锥形弧面。

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