CN111431326B - 一种螺纹配合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，具体涉及一种螺纹配合夹持式保护轴承装置。包括轴承Ⅰ设置在转子的端部；旋转单元可转动地装配在转子的外周，旋转单元的一端间隙靠近所述转子，旋转单元的另一端具有内锥形面；夹持单元包括至少三个夹持件，至少三个夹持件沿周向均匀分布，夹持件被滑动装配，至少三个夹持件的外表面位于同一外锥形面上，夹持件的外表面与所述内锥形面螺纹配合，当转子失稳跌落带动旋转单元转动时，旋转单元可带动所述夹持件朝向轴承Ⅰ运动以夹持轴承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，需设置复位结构来帮助保护轴承装置复位，结构复杂的技术问题。

Description

一种螺纹配合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，具体涉及一种螺纹配合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，需设置复位结构来帮助保护轴承装置复位，结构复杂的技术问题，本发明提出一种螺纹配合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：

一种螺纹配合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；旋转单元，所述旋转单元可转动地装配在转子的外周，所述旋转单元的一端间隙靠近所述转子，所述旋转单元的另一端具有内锥形面；夹持单元，所述夹持单元包括至少三个夹持件，至少三个所述夹持件沿周向均匀分布，所述夹持件被滑动装配，至少三个所述夹持件的外表面位于同一外锥形面上，所述夹持件的外表面与所述内锥形面螺纹配合，当所述转子失稳跌落带动所述旋转单元转动时，所述旋转单元可带动所述夹持件朝向所述轴承Ⅰ运动以夹持所述轴承Ⅰ，所述旋转单元与所述转子之间的间隙小于系统正常工作时所述夹持件与所述轴承Ⅰ之间的最小间隙。

通过设置旋转单元和夹持单元的结构，旋转单元和夹持单元螺纹配合，当旋转单元在失稳的转子的带动下旋转时，旋转单元可带动夹持单元的夹持件朝向轴承Ⅰ的外周面滑动，进而夹持轴承Ⅰ，支承转子。如此，本申请的螺纹配合夹持式保护轴承装置可实现对转子的及时支承保护作用，复位时只需反向转动旋转单元即可，无需另设复位结构，简化了结构。此外，转子外装配有轴承Ⅰ，当夹持件夹持轴承Ⅰ时，转子仍可继续转动一段时间，缓慢停下，防止损坏转子。

进一步地，所述旋转单元包括旋转件和螺纹套圈，所述旋转件的外周通过轴承Ⅱ可转动地套设在所述转子的外周，所述旋转件带动所述螺纹套圈转动，所述螺纹套圈的远离所述旋转件的一端形成带螺纹的内锥形面。

进一步地，所述旋转件朝向所述螺纹套圈的一端延伸有连接部，所述连接部的端面为阶梯面，所述螺纹套圈套设在所述连接部上并与所述旋转件传动连接。

进一步地，所述连接部的阶梯面上加工有锯齿Ⅰ，所述螺纹套圈上加工有锯齿Ⅱ，所述锯齿Ⅱ和所述锯齿Ⅰ啮合。

进一步地，所述旋转件间隙套设在所述轴承Ⅰ的轴向内侧，所述螺纹套圈的远离所述旋转件的一端延伸至所述轴承Ⅰ的轴向外侧，所述内锥形面的内径沿轴向向外的方向逐渐增大。

进一步地，所述夹持件包括滑动部和夹持部，所述滑动部被滑动装配在滑动槽中，所述滑动部的外表面分布有螺纹与所述内锥形面螺纹配合，所述夹持部伸出所述滑动槽并靠近所述轴承Ⅰ。

进一步地，所述夹持单元包括安装座，所述安装座上设置有滑动槽，所述滑动槽朝向所述轴承Ⅰ倾斜延伸。

进一步地，所述安装座具有锥形外表面，所述滑动槽设置在所述安装座的锥形外表面上，所述滑动部凸出于所述锥形外表面与所述内锥形面螺纹配合。

进一步地，所述夹持部的夹持所述轴承Ⅰ的端面为圆周面。

基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的螺纹配合夹持式保护轴承装置，通过设置旋转单元和夹持单元的结构，旋转单元和夹持单元螺纹配合，当旋转单元在失稳的转子的带动下旋转时，旋转单元可带动夹持单元的夹持件朝向轴承Ⅰ的外周面滑动，进而夹持轴承Ⅰ，支承转子。如此，本申请的螺纹配合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.本发明的螺纹配合夹持式保护轴承装置，旋转单元与转子之间的间隙小于系统正常工作状态下夹持件与轴承Ⅰ之间的间隙，如此当转子失稳时，转子会先与旋转单元接触，旋转单元随转子旋转以带动夹持件倾斜朝向轴承Ⅰ运动以支承转子；旋转单元和夹持单元之间螺纹配合，则当发生突发情况时，转子可带动旋转单元旋转带动夹持单元夹持转子；当系统正常运转时，可反向转动旋转单元，旋转单元会带动夹持件远离轴承Ⅰ运动，夹持件和轴承Ⅰ之间产生间隙，转子可正常转动，无需设置复位结构，只需调整旋转单元的旋转方向控制夹持单元夹持转子或夹持单元的复位；

3.本发明的螺纹配合夹持式保护轴承装置，夹持件被滑动装配在安装座的滑动槽中，安装座的外表面为锥形外表面，滑动槽朝向轴承Ⅰ倾斜延伸，如此，旋转单元转动时，可带动夹持件沿滑动槽滑动夹持轴承Ⅰ。

附图说明

图1为本发明的螺纹配合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为螺纹套圈的结构示意图；

图4为图3的B-B截面图；

图5为安装座的结构示意图；

图6为图5的C-C截面图；

图中：1-转子；11-轴承Ⅰ；12-锁紧件；2-旋转单元；21-旋转件；211-连接部；212-轴向长槽；22-螺纹套圈；221-锯齿Ⅱ；222-内螺纹；23-轴承Ⅱ；3-夹持单元；31-夹持件；311-夹持部；312-滑动部；3121-外螺纹；32-安装座；321-滑动槽；4-支撑单元；41-机架；42-压板；43-端盖。

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。

如图1-6所示，本实施例提供了一种螺纹配合夹持式保护轴承装置，其安装在转子1的两端，系统正常工作时，转子1高速转动，螺纹配合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，螺纹配合夹持式保护轴承装置可起到支承转子1，保护轴承的作用。

螺纹配合夹持式保护轴承装置对称设置在转子1的两端。螺纹配合夹持式保护轴承装置包括两个轴承Ⅰ11、两个旋转单元2和两个夹持单元3，由于螺纹配合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、一个旋转单元2和一个夹持单元3，轴承Ⅰ11设置在转子1的端部，夹持单元3与轴承Ⅰ11的外周面相接以转动支承转子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锁紧件12配合限位。锁紧件12可选但并不限于锁紧螺母，锁紧件12螺纹连接在转子1的外周以配合锁紧轴承Ⅰ11。

旋转单元2间隙设置在转子1的外周，旋转单元2用于驱动夹持单元3来夹持轴承Ⅰ11以支承转子1。本实施例中，旋转单元2包括旋转件21和螺纹套圈22，旋转件21位于轴承Ⅰ11的轴向内侧，旋转件21的外周面通过轴承Ⅱ23转动装配在支撑单元4上，旋转件21的内周面与转子1的外周之间存有间隙，旋转件21的轴向外端延伸有连接部211，连接部211轴向延伸与螺纹套圈22传动连接，连接部211的端面呈阶梯面，连接部211的径向内侧呈相对于径向外侧凸出的环状结构，连接部211的径向外侧的端面上设置有锯齿Ⅰ，螺纹套圈22的与连接部211相接的端面上设置有锯齿Ⅱ221，螺纹套圈22套在连接部211的环状结构上，锯齿Ⅱ221与锯齿Ⅰ啮合，如此，旋转件21可带动螺纹套圈22一并旋转。螺纹套圈22的远离旋转件21的一端具有内锥形面，内锥形面上分布有内螺纹222。优选地，螺纹套圈22呈弯折状，为了方便安装夹持单元3，内锥形面位于轴承Ⅰ11的轴向外侧，内锥形面的内径沿轴向向外的方向逐渐增大。进一步优选地，内螺纹222为斜螺纹。优选地，为了方便旋转单元2带动夹持单元3复位，旋转件21的轴向内端上加工有轴向长槽212，可将工具伸入到轴向长槽212内反向转动旋转件21，旋转件21通过螺纹套圈22带动夹持单元3复位。

夹持单元3在旋转单元2的带动下夹持轴承Ⅰ11，夹持单元3与旋转单元2螺纹配合，具体地，夹持单元3包括至少三个夹持件31，至少三个夹持件31滑动装配在安装座32内，夹持件31的外周面与旋转单元2螺纹配合，当旋转单元2在转子1的带动下旋转时，夹持件31在旋转单元2的带动下倾斜朝向轴承Ⅰ11运动，直至夹持件31的夹持部311夹持轴承Ⅰ11。进一步具体地，安装座32位于轴承Ⅰ11的轴向外侧，在径向上，安装座32位于轴承

Ⅰ11和螺纹套圈22之间，安装座32的轴向外端固定安装在支撑单元4上，安装座32的轴向内端具有锥形外表面，锥形外表面朝向轴承Ⅰ11倾斜，锥形外表面上均匀分布有至少3个滑动槽321，滑动槽321朝向轴承Ⅰ11倾斜，每个滑动槽321内均滑动装配有一个夹持件31，夹持件31包括夹持部311和滑动部312，夹持件31的滑动部312位于滑动槽321内，夹持件31的夹持部311伸出滑动槽321的轴向内端靠近轴承Ⅰ11。为了保证旋转单元2对夹持件31的驱动作用，所有夹持件31的滑动部312的外周面位于同一外锥形面上，且滑动部312的外周面上分布有外螺纹3121与螺纹套圈22上的内螺纹222配合，如此，当螺纹套圈22旋转时，可带动夹持件31沿滑动槽321朝向轴承Ⅰ11滑动以夹持轴承Ⅰ11。优选地，所有夹持件31的滑动部312的外周面凸出于滑动槽321与螺纹套圈22，夹持部311的与轴承Ⅰ11相接的面为圆弧面。

旋转单元2和夹持单元3均设置在支撑单元4上，支撑单元4包括机架41，机架41呈两端开口的筒状，机架41间隙套设在转子1的端部的外周，机架41的轴向外端位于转子1的轴向外侧以夹持单元3。具体地，旋转件21的外周面通过轴承Ⅱ23转动安装在机架41的内周，轴承Ⅱ23的内圈与旋转件21的外周面固定连接，旋转件21的外周面呈阶梯面可限位轴承Ⅱ23的轴向外端，轴承Ⅱ23的外圈与机架41的内周面固定连接，机架41的轴向内端固定连接压板42以限位轴承Ⅱ23的轴向内端。机架41的轴向外端固定连接有端盖43，安装座32的轴向外端固定连接在端盖43上。

基于上述结构，本实施例的螺纹配合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，旋转单元2、夹持单元3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先与旋转件21接触，在转子1的带动下，旋转件21随之转动，旋转件21带动螺纹套圈22旋转，螺纹套圈22旋转带动夹持件31沿滑动槽321朝向轴承Ⅰ11滑动，直至夹持件31的夹持部311与轴承Ⅰ11的外周相接，夹持单元3转动支承转子1；

当系统再次正常运转时，将工具伸入到旋转件21的轴向长槽212内，反向转动旋转件21，旋转件21带动螺纹套圈22反向转动，螺纹套圈22旋转带动夹持件31沿滑动槽321远离轴承Ⅰ11滑动，夹持件31与轴承Ⅰ11之间存有间隙，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 (9)

1.一种螺纹配合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；

旋转单元(2)，所述旋转单元(2)可转动地装配在转子(1)的外周，所述旋转单元(2)的一端间隙靠近所述转子(1)，所述旋转单元(2)的另一端具有内锥形面，所述内锥形面上分布有内螺纹(222)；

夹持单元(3)，所述夹持单元(3)包括至少三个夹持件(31)，至少三个夹持件(31)滑动装配在安装座(32)内，安装座(32)的轴向内端具有锥形外表面，锥形外表面朝向轴承Ⅰ(11)倾斜，锥形外表面上均匀分布有至少3个滑动槽(321)，滑动槽(321)朝向轴承Ⅰ(11)倾斜，每个滑动槽(321)内均滑动装配有一个夹持件(321)，至少三个所述夹持件(31)沿周向均匀分布，所述夹持件(31)被滑动装配，至少三个所述夹持件(31)的外表面位于同一外锥形面上，所述夹持件(31)的外表面与所述内锥形面螺纹配合，当所述转子(1)失稳跌落带动所述旋转单元(2)转动时，所述旋转单元(2)可带动所述夹持件(31)朝向所述轴承Ⅰ(11)运动以夹持所述轴承Ⅰ(11)，所述旋转单元(2)与所述转子(1)之间的间隙小于系统正常工作时所述夹持件(31)与所述轴承Ⅰ(11)之间的最小间隙。

2.根据权利要求1所述的一种螺纹配合夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述旋转单元(2)包括旋转件(21)和螺纹套圈(22)，所述旋转件(21)的外周通过轴承Ⅱ(23)可转动地套设在所述转子(1)的外周，所述旋转件(21)带动所述螺纹套圈(22)转动，所述螺纹套圈(22)的远离所述旋转件(21)的一端形成带螺纹的内锥形面。

3.根据权利要求2所述的一种螺纹配合夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述旋转件(21)朝向所述螺纹套圈(22)的一端延伸有连接部(211)，所述连接部(211)的端面为阶梯面，所述螺纹套圈(22)套设在所述连接部(211)上并与所述旋转件(21)传动连接。

4.根据权利要求3所述的一种螺纹配合夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述连接部(211)的阶梯面上加工有锯齿Ⅰ，所述螺纹套圈(22)上加工有锯齿Ⅱ(221)，所述锯齿Ⅱ(221)和所述锯齿Ⅰ啮合。

5.根据权利要求2-4任一项所述的一种螺纹配合夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述旋转件(21)间隙套设在所述轴承Ⅰ(11)的轴向内侧，所述螺纹套圈(22)的远离所述旋转件(21)的一端延伸至所述轴承Ⅰ(11)的轴向外侧，所述内锥形面的内径沿轴向向外的方向逐渐增大。

6.根据权利要求1所述的一种螺纹配合夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述夹持件(31)包括滑动部(312)和夹持部(311)，所述滑动部(312)被滑动装配在滑动槽(321)中，所述滑动部(312)的外表面分布有外螺纹(3121)与所述内锥形面螺纹配合，所述夹持部(311)伸出所述滑动槽(321)并靠近所述轴承Ⅰ(11)。

7.根据权利要求6所述的一种螺纹配合夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述夹持单元(3)包括安装座(32)，所述安装座(32)上设置有滑动槽(321)，所述滑动槽(321)朝向所述轴承Ⅰ(11)倾斜延伸。

8.根据权利要求7所述的一种螺纹配合夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述安装座(32)具有锥形外表面，所述滑动槽(321)设置在所述安装座(32)的锥形外表面上，所述滑动部(312)凸出于所述锥形外表面与所述内锥形面螺纹配合。

9.根据权利要求6-8任一项所述的一种螺纹配合夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述夹持部(311)的夹持所述轴承Ⅰ(11)的端面为圆周面。

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