CN111431327B - 一种自动夹持保护轴承装置 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及领域磁悬浮轴承系统，具体涉及一种自动夹持保护轴承装置，包括：轴承Ⅰ设置在转子的端部；驱动单元包括旋转件，旋转件被间隙装配在转子的外周，旋转件上周向均匀分布有至少三个导向孔，导向孔到中心点的距离由远及近变化；支承单元装配在轴承Ⅰ的外周，支承单元包括至少三个径向延伸的支承杆，至少三个支承杆沿周向均匀分布且可径向运动，每个支承杆上固定设置有导向件，每个导向件的自由端伸入到导向孔中；当转子失稳跌落时，转子带动旋转件一并转动，以使导向件从导向孔的距离中心点远处运动至近处，进而带动支承杆径向向内运动以夹持轴承Ⅰ。解决了现有技术中的保护轴承装置反应速度慢、保护效果差的技术问题。

Description

一种自动夹持保护轴承装置
技术领域
本发明涉及领域磁悬浮轴承系统，具体涉及一种自动夹持保护轴承装置。
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，本发明提出一种自动夹持保护轴承装置，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：
一种自动夹持保护轴承装置，包括：轴承Ⅰ，所述轴承Ⅰ设置在转子的端部；驱动单元，所述驱动单元包括旋转件，所述旋转件被间隙装配在所述转子的外周，所述旋转件上周向均匀分布有至少三个导向孔，所述导向孔到中心点的距离由远及近变化；支承单元，所述支承单元装配在所述轴承Ⅰ的外周，所述支承单元包括至少三个径向延伸的支承杆，至少三个所述支承杆沿周向均匀分布且可径向运动，每个所述支承杆上固定设置有导向件，每个所述导向件的自由端伸入到所述导向孔中，所述旋转件的内周与所述转子之间的间隙小于系统正常工作时所述支承杆的内端与所述轴承Ⅰ之间的间隙；当所述转子失稳跌落时，所述转子带动所述旋转件一并转动，以使所述导向件从导向孔的距离中心点远处运动至近处，进而带动所述支承杆径向向内运动以夹持所述轴承Ⅰ。
通过设置驱动单元和支承单元的结构，当驱动单元的旋转件在失稳的转子的带动下旋转时，旋转件上的导向孔驱动导向件产生径向位移，进而带动支承杆径向向内运动以夹持轴承Ⅰ，支承转子。如此，本申请的自动夹持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。
进一步地，还包括复位件，所述复位件为所述支承杆提供远离所述轴承Ⅰ的复位作用力。
进一步地，所述支承杆滑动装配在支撑单元上，所述支承杆的外端延伸有限位部，所述复位件套设在所述支承杆上，所述复位件的两端分别作用于所述支撑单元和所述限位部。
进一步地，所述支撑单元上开有径向延伸的滑槽以装配所述支承杆，所述支撑单元的靠近所述驱动单元的一侧开有缺口，所述导向件穿过所述缺口并可沿所述缺口径向运动。
进一步地，所述支承杆的内端端面呈圆弧面。
进一步地，所述驱动单元还包括限位件，所述限位件卡住所述旋转件以防止所述旋转件反向旋转。
进一步地，所述旋转件为棘轮，所述限位件为棘爪。
进一步地，所述限位件被铰接在支撑单元上，所述限位件可偏摆脱离所述旋转件。
进一步地，所述导向孔为弧形孔，所述导向件的自由端伸出所述导向孔，所述自由端还延伸有限位凸起以防止旋转件脱离所述导向件。
进一步地，所述导向件上套设有轴套，所述轴套位于所述旋转件和所述支承杆之间以使两者之间形成轴向间隙。
基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：
1.本发明的自动夹持保护轴承装置，通过设置驱动单元和支承单元的结构，当驱动单元的旋转件在失稳的转子的带动下旋转时，旋转件上的导向孔驱动导向件产生径向位移，进而带动支承杆径向向内运动以夹持轴承Ⅰ，支承转子。如此，本申请的自动夹持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.本发明的自动夹持保护轴承装置，旋转件与转子之间的间隙小于系统正常工作状态下支承杆与轴承Ⅰ之间的间隙，如此当转子失稳时，转子会先与旋转件接触，旋转件随转子旋转以推动支承杆径向移动以支承转子；支承杆至少为三个，再结合复位件，至少三个导向件伸入到对应的导向孔中还可起到对旋转件的支撑作用，如此，可无需另外设置安装结构来安装旋转件，简化了结构；
3.本发明的自动夹持保护轴承装置，旋转件和支承杆之间通过导向孔和导向件配合，以使旋转件可带动支承杆径向向内运动以支承轴承Ⅰ，结构简单，保护及时，可进一步设置当导向件运动至导向孔的与中心点距离最近处时，支承杆的内端正好与轴承Ⅰ的外周面相接，可限位支承杆径向向内运动的范围以防止发生碰撞，损坏零部件；进一步设置导向孔为弧形槽，可使导向件在导向孔内平稳运动；
4.本发明的自动夹持保护轴承装置，设置驱动单元还包括防止旋转件反向旋转的限位件，可限位旋转件的位置，防止旋转件反转，支承件脱离轴承Ⅰ进而无法稳定地支撑转子。具体设置旋转件为棘轮，限位件为棘爪，可起到防止反转的作用。进一设置棘爪铰接，通过棘爪偏摆可使棘爪脱离棘轮的外周面，棘轮可实现复位，支承杆在复位件的作用下也可实现复位。
附图说明
图1为本发明的自动夹持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为驱动单元与支承单元配合的示意图；
图4为中间支架的结构示意图；
图5为图4的B-B截面图；
图6为支承杆的结构示意图；
图中：1-转子；11-轴承Ⅰ；12-锁紧件；2-驱动单元；21-旋转件；211-导向孔；212-手持部；22-限位件；221-凸台；3-支承单元；31-支承杆；311-限位部；312-安装孔；32-导向件；4-支撑单元；41-端盖；42-压板；43-中间支架；431-滑槽；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。
如图1-6所示，本实施例提供了一种自动夹持保护轴承装置，其安装在转子1的两端，系统正常工作时，转子1高速转动，自动夹持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，自动夹持保护轴承装置可起到支承转子1，保护轴承的作用。
自动夹持保护轴承装置对称设置在转子1的两端。自动夹持保护轴承装置包括两个轴承Ⅰ11、两个驱动单元2和两个支承单元3，由于自动夹持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和一个支承单元3，轴承Ⅰ11设置在转子1的端部，支承单元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。
驱动单元2间隙设置在转子1的外周，驱动单元2用于驱动支承单元3来夹持轴承Ⅰ11以支承转子1。本实施例中，驱动单元2包括旋转件21和限位件22，旋转件21位于轴承Ⅰ11的轴向内侧，且间隙设置在转子1的外周，旋转件21的周面上均匀分布有至少3个导向孔211，导向孔211具有一定的长度，导向孔211一端至另一端到中心点的距离由远及近逐渐变化。优选地，导向孔211为弧形孔。本实施例中，导向孔211为6个，均匀分布在旋转件21上。限位件22用于防止旋转件21反向旋转，具体地，限位件22设置在旋转件21的外周，限位件22用于卡住旋转件21的外周以防止旋转件反向旋转。本实施例中，旋转件21为棘轮，限位件22为设置在棘轮外周的棘爪，棘爪通过卡在棘轮外周的齿中，可使棘轮只能单向旋转，而无法反向旋转。优选地，限位件22通过铰接轴铰接设置在支撑单元4上，限位件22的限位端搭在旋转件21的外周面上以使旋转件21单向旋转，当需要复位时，可旋转限位件22，使限位件22的限位端远离旋转件21的外周面，旋转件21可反向旋转复位。进一步优选地，限位件22上设置有凸台221，可通过拨动凸台221，使限位件22旋转。进一步优选地，旋转件21的轴向内侧面上延伸有手持部212，通过操作手持部212可使旋转件21反向旋转，带动支承单元3复位。
驱动单元2带动支承单元3支承转子1，支承单元3间隙设置在轴承Ⅰ11的外周，支承单元3包括至少3个支承杆31且与导向孔211一一对应，至少3个支承杆31径向延伸且沿周向均匀分布，每个支承杆31可径向滑动地装配在支撑单元4上，支承杆31的靠近轴承Ⅰ11的一端为支承端，支承端的端面为圆弧面以方便与轴承Ⅰ11的外周面相接。支承杆31的另一端伸出支撑单元4并延伸有限位部311，以安装复位件5，复位件5为支承杆31提供复位作用力，即当转子1无需支承时，支承杆31在复位件5的作用下，径向向外远离轴承Ⅰ11运动，支承杆31的支承端与轴承Ⅰ11之间存有间隙，转子1可正常旋转。具体地，复位件5套设在支承杆31的设置有限位部311的一端上，复位件5的一端作用于限位部311，另一端作用于支撑单元4。复位件5可选但不限于弹簧。
每个支承杆31的杆体上还固定设置有导向件32，导向件32的自由端伸入到旋转件21的导向孔211中，当旋转件21转动时，导向件32在导向孔211的作用下径向运动。优选地，当导向件32运动至导向孔211的离中心点最近处时，支承杆31正好支承轴承Ⅰ11。导向件32的自由端伸出导向孔211，并延伸有限位凸起以防止旋转件21脱离导向件32，如此至少3个导向件32可配合支撑旋转件21，无需另外设置安装结构来安装旋转件21。在本实施例中，可设置导向件32为螺钉，螺钉的头部位于导向孔32的轴向内侧，起到限位凸起的作用；螺钉的螺杆穿过导向孔32与支承杆31螺纹连接，支承杆31的杆体上开有安装孔312以与螺钉螺纹连接。优选地，导向件32上还设置有轴套，轴套位于旋转件21和支承杆31之间以使旋转件21和支承杆31之间形成轴向间隙。
支承单元3装配在支撑单元4上，为了更好地安装支承单元3，支撑单元4的结构需进行合理设置。支撑单元4包括端盖41和压板42，端盖41和压板42均间隙设置在转子1的外周，压板42固定在端盖41的轴向内端上，端盖41和压板42内形成容纳支承单元3和驱动单元2的空间，端盖41的内周面固定设置有中间支架43，中间支架43呈圆环状，中间支架43上开有至少3个径向延伸的滑槽431，每个滑槽431内装配有一个支承杆31，中间支架43与旋转件21之间存有轴向间隙，中间支架43的靠近驱动单元2的一侧开有缺口，导向件32穿过缺口与旋转件21连接。复位件5作用于中间支架43和限位部311。
基于上述结构，本实施例的自动夹持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上的导向孔211带动导向件32自导向孔211的离中心点远处运动至近处，导向件32带动支承杆31径向向内运动，支承杆31的支承端与轴承Ⅰ11的外周面相接，以转动支承转子1；
当系统再次正常运转时，拨动凸台221，使限位件22脱离旋转件21的外周面，再手动操作手持部212，使旋转件21反向旋转，支承杆31在复位件5的作用下径向向外运动，支承杆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 (10)

1.一种自动夹持保护轴承装置，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)包括旋转件(21)，所述旋转件(21)被间隙装配在所述转子(1)的外周，所述旋转件(21)上周向均匀分布有至少三个导向孔(211)，所述导向孔(211)到中心点的距离由远及近变化；
支承单元(3)，所述支承单元(3)装配在所述轴承Ⅰ(11)的外周，所述支承单元(3)包括至少三个径向延伸的支承杆(31)，至少三个所述支承杆(31)沿周向均匀分布且可径向运动，每个所述支承杆(31)上固定设置有导向件(32)，每个所述导向件(32)的自由端伸入到所述导向孔(211)中，所述旋转件(21)的内周与所述转子(1)之间的间隙小于系统正常工作时所述支承杆(31)的内端与所述轴承Ⅰ(11)之间的间隙；当所述转子(1)失稳跌落时，所述转子(1)带动所述旋转件(21)一并转动，以使所述导向件(32)从导向孔(211)的距离中心点远处运动至近处，进而带动所述支承杆(31)径向向内运动以夹持所述轴承Ⅰ(11)。
2.根据权利要求1所述的一种自动夹持保护轴承装置，其特征在于，还包括复位件(5)，所述复位件(5)为所述支承杆(31)提供远离所述轴承Ⅰ(11)的复位作用力。
3.根据权利要求2所述的一种自动夹持保护轴承装置，其特征在于，所述支承杆(31)滑动装配在支撑单元(4)上，所述支承杆(31) 的外端延伸有限位部(311)，所述复位件(5)套设在所述支承杆(31)上，所述复位件(5)的两端分别作用于所述支撑单元(4)和所述限位部(311)。
4.根据权利要求3所述的一种自动夹持保护轴承装置，其特征在于，所述支撑单元(4)上开有径向延伸的滑槽(431)以装配所述支承杆(31)，所述支撑单元(4)的靠近所述驱动单元(3)的一侧开有缺口，所述导向件(32)穿过所述缺口并可沿所述缺口径向运动。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种自动夹持保护轴承装置，其特征在于，所述支承杆(31)的内端端面呈圆弧面。
6.根据权利要求1所述一种自动夹持保护轴承装置，其特征在于，所述驱动单元(2)还包括限位件(22)，所述限位件(22)卡住所述旋转件(21)以防止所述旋转件(21)反向旋转。
7.根据权利要求6所述一种自动夹持保护轴承装置，其特征在于，所述旋转件(21)为棘轮，所述限位件(22)为棘爪。
8.根据权利要求6-7任一项所述的一种自动夹持保护轴承装置，其特征在于，所述限位件(22)被铰接在支撑单元(4)上，所述限位件(22)可偏摆脱离所述旋转件(21)。
9.根据权利要求1所述一种自动夹持保护轴承装置，其特征在于，所述导向孔(211)为弧形孔，所述导向件(32)的自由端伸出所述导向孔(211)，其自由端还延伸有限位凸起以防止旋转件(21)脱离所述导向件(32)。
10.根据权利要求1或9所述的一种自动夹持保护轴承装置，其特征在于，所述导向件(32)上套设有轴套，所述轴套位于所述旋转件(21)和所述支承杆(31)之间以使两者之间形成轴向间隙。
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