CN111431328B - 一种摇杆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，具体涉及一种摇杆夹持式保护轴承装置。包括：轴承设置在转子上；摇杆驱动组件包括摇杆，摇杆被转动装配在转子的轴向外侧，摇杆沿转子的轴线延伸，摇杆上螺纹配合有两个驱动环，两个驱动环在摇杆的带动下相向或相背运动；夹持组件，包括至少两个夹持件，至少两个夹持件沿周向均匀分布，每个夹持件的夹持端延伸至所述轴承的外周，每个所述夹持件的另一端延伸至两个驱动环的外周并与两个驱动环铰接，当两个所述驱动环相背运动时，可带动所有所述夹持件靠近并夹持所述轴承；当两个所述驱动环相向运动时，可带动所有所述夹持件远离所述轴承。解决了现有技术中的保护轴承装置无法手动消除间隙，安全性低的技术问题。

Description

一种摇杆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，具体涉及一种摇杆夹持式保护轴承装置。

背景技术

磁悬浮轴承系统在断电或者过载等情况下，会失去转子的承载能力，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。而一些可消除间隙的保护轴承也依然存在许多不足，其结构复杂，只能消除径向间隙，可靠性不高，若不能及时消除间隙会对整个磁轴承系统造成损伤。

现有技术中存在一些保护轴承装置，可起到支承转子的作用，如申请号为CN201910000858.0的申请公开了一种电磁吸附式保护轴承装置，并具体公开了：初始状态下，电磁驱动组件和转子均处于断电状态，此时，电磁吸附件对驱动件不产生作用力，驱动件在弹性件的作用下伸入支承件和支承座之间的开口中，推动支承件靠近并接触轴承，对转子起到支承作用；工作状态下，电磁驱动组件和转子均接通电源，线圈产生磁吸力，带动驱动件克服弹性件的作用力朝向电磁吸附件运动，驱动件脱离开口，支承件在弹性复位件的复位作用下朝向支承座径向运动，最终抵靠在支承座上，支承件的内表面与轴承之间存在间隙，转子可高速旋转。有上述内容可知，上述的保护轴承装置可通过通断电控制支承件的状态以起到保护轴承的作用，即其可在突发情况下起到自动保护轴承的作用。一旦自动保护轴承装置出现失效状态，上述的自动保护轴承装置便无法再起到保护轴承的作用。

所以为了扩大磁悬浮轴承的应用前景，研究一种可靠的手动保护轴承装置，可配合自动保护轴承装置，对磁轴承进行监控，若发生失稳跌落等情况，可手动消除间隙，提高安全性，对磁轴承的发展起到重要的作用。

发明内容

为了解决现有技术中的保护轴承装置存在的缺陷，本发明提出一种摇杆夹持式保护轴承装置，可配合自动保护轴承装置，手动消除间隙，提高安全性。本发明的技术方案如下：

一种摇杆夹持式保护轴承装置，包括：轴承，所述轴承设置在转子上；摇杆驱动组件，包括摇杆，所述摇杆被转动装配在所述转子的轴向外侧，所述摇杆沿所述转子的轴线延伸，所述摇杆上螺纹配合有两个驱动环，两个所述驱动环在所述摇杆的带动下相向或相背运动；夹持组件，包括至少两个夹持件，至少两个夹持件沿周向均匀分布，每个所述夹持件的夹持端延伸至所述轴承的外周，每个所述夹持件的另一端延伸至两个驱动环的外周并与两个驱动环铰接，当两个所述驱动环相背运动时，可带动所有所述夹持件靠近并夹持所述轴承；当两个所述驱动环相向运动时，可带动所有所述夹持件远离所述轴承。

本发明的摇杆夹持式保护轴承装置，通过在转子上设置轴承，并在轴承的外侧设置夹持组件，当转子正常工作时，夹持组件与轴承之间存有间隙，转子可正常转动；当转子失稳时，可手动转动摇杆来带动其上的两个驱动环相背运动以拉动夹持件靠近并夹持轴承，实现转动支承转子，起到保护作用。

根据本发明的一个实施例，所述夹持件的内周面呈与所述轴承相适应的圆弧面。

根据本发明的一个实施例，所述夹持件的内周面形成有连接块，所述连接块通过两个连杆分别与两个所述驱动环铰接。

根据本发明的一个实施例，还包括限位结构，所述限位结构周向限位所述驱动环和/或所述夹持件以防止所述驱动环随所述摇杆转动。

根据本发明的一个实施例，所述限位结构包括固定设置的限位板，所述限位板的外周开有径向延伸的滑槽，所述连接块沿所述滑槽滑动以实现周向限位。

根据本发明的一个实施例，所述连接块在所述滑槽内的滑动行程大于所述夹持件的夹持端内周面到所述轴承的外周面的距离，所述连接块的径向厚度不小于其在滑槽内的滑动行程。

根据本发明的一个实施例，所述限位板间隙套设在所述摇杆的外周并位于两个驱动环之间。

根据本发明的一个实施例，所述摇杆的两端转动装配在两个支架上，两个所述支架和所述限位板通过紧固件被固定装配在机架上。

根据本发明的一个实施例，所述支架的最大外径不大于所述轴承的外径。

根据本发明的一个实施例，所述摇杆上形成有两段旋向相反的外螺纹，两个所述驱动环分别与两段外螺纹配合。

基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的摇杆夹持式保护轴承装置，通过在转子上设置轴承，并在轴承的外侧设置夹持组件，当转子正常工作时，夹持组件与轴承之间存有间隙，转子可正常转动；当转子失稳时，可手动转动摇杆来带动其上的两个驱动环相背运动以拉动夹持件靠近并夹持轴承，实现转动支承转子，起到保护作用；通过转子上设置轴承，当两个夹持件夹持轴承的外表面时，转子还可继续转动一段时间，缓慢停下，防止损坏转子；

2.本发明的摇杆夹持式保护轴承装置，夹持件的内周面为与轴承相适应的圆弧面，可与轴承的外周面形成面接触，夹持效果好；夹持件通过连接块、连杆与驱动环铰接，一方面可实现驱动环带动夹持件靠近或远离轴承；另一方面可通过周向限位连接块，即可起到限位周向限位驱动环的作用，驱动环仅产生轴向位移而不会发生转动；进一步设置限位结构为限位板，限位板上设置有滑槽，通过连接块在滑槽内滑动可限定连接块的滑动行程，且对连接块实现周向限位；进一步限定连接块在滑槽内的滑动行程，可保证夹持件的夹持端可与轴承的外周面相接起到支承作用；

3.本发明的摇杆夹持式保护轴承装置，合理设置限位板的位置和结构，限位板和两个支架通过紧固件装配，可简化装配结构，且实现摇杆的转动装配及限位板固定间隙装配在摇杆的外周；进一步限定支架的最大外径小于轴承的外径，可保证支架不会阻碍夹持件夹持轴承；

4.本发明的摇杆夹持式保护轴承装置，通过在摇杆上设置两端旋向相反的外螺纹，可使当转动摇杆时，两个驱动环可实现相向和相背运动，以带动夹持件靠近或远离轴承。

附图说明

图1为本发明的摇杆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为图1的B-B截面图；

图4为图2的C-C截面图；

图5为夹持件与限位板配合的示意图；

图6为连杆的结构示意图；

图7为连杆的侧视图；

图8为支架的结构示意图；

图9为图8的D-D截面图；

图10为驱动环的结构示意图；

图11为图10的E-E截面图；

图中：1-转子；11-轴承；12-锁紧件；2-摇杆驱动组件；21-摇杆；211-手持部；212-外螺纹；22-驱动环；221-凸耳；3-夹持组件；31-夹持件；311-连接块；4-连杆；5-支架；6-限位板；61-滑槽；62-圆形通孔；7-紧固件；8-机架；9-轴承Ⅰ。

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。

如图1-11所示，本实施例提供了一种摇杆夹持式保护轴承装置，其安装在转子1的外周，正常情况下，摇杆夹持式保护轴承装置与转子1的外周之间存有间隙，在径向磁轴承的作用下，转子1可处于径向平衡状态，转子1在电机的带动下可高速旋转；当磁悬浮系统断电或出现故障时，摇杆夹持式保护轴承装置可起到支承转子1，保护径向磁轴承的作用。电机可位于转子1的中部，两个径向磁轴承对称设置在电机的轴向两侧。

摇杆夹持式保护轴承装置设置在转子1的外周，为实现稳定保护，可在转子1的轴向两端对称设置本申请的摇杆夹持式保护轴承装置，以设置在转子1的一端的摇杆夹持式保护轴承装置为例，摇杆夹持式保护轴承装置包括轴承11、摇杆驱动组件2和夹持组件3，轴承11设置在转子1的端部，摇杆驱动组件2驱动夹持组件3与轴承11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11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11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11。

摇杆驱动组件2用于驱动夹持组件3夹持轴承11以转动支承转子1。摇杆驱动组件2设置在转子1的轴向外侧，摇杆驱动组件2包括摇杆21及设置在摇杆21上的两个驱动环22，摇杆21被转动装配，当摇杆21转动时可带动其上的两个驱动环22相向或相背运动。具体地，摇杆21与转子1共轴线设置，驱动环22螺纹套设在摇杆21上，摇杆21的外表面形成有两段外螺纹212，两端外螺纹212的旋向相反，两个驱动环22上设置有内螺纹以分别与两段外螺纹212螺纹配合，摇杆21转动时可带动两个驱动环22在其上轴向相向或相背运动。

摇杆21通过支架5被转动装配，摇杆21的两端被转动装配在两个支架5上，支架5被固定设置在机架8上。具体地，摇杆21的两端通过轴承Ⅰ9转动连接在两个支架5上，两段外螺纹212位于两个支架5之间，两个支架5通过紧固件7固定在机架8上。本实施例中，紧固件7为长螺钉，紧固件7至少为两个，至少两个紧固件7同时穿过两个支架5以将两个支架5固定在机架8上。每个支架5上均分布有螺孔，支架5与紧固件7之间螺纹配合，以对支架5进行定位；也可采用紧固件7配合锁紧螺栓来确定支架5的位置。优选地，支架5的内周面可设置成阶梯面，摇杆21的外周面也可设置呈阶梯面，两者配合轴向限位轴承Ⅰ9，以方便轴承Ⅰ9的安装。进一步优选地，摇杆21的远离转子1的一端设置有手持部211，以方便操作者抓握转动摇杆21。

两个驱动环22的相向和相背运动带动夹持组件3远离和夹持轴承11。夹持组件3包括至少两个夹持件31，至少两个夹持件31周向均匀分布，夹持件31的夹持端延伸至轴承11的外周以靠近夹持轴承11，夹持件31的另一端延伸至两个驱动环22的外周并与两个驱动环22铰接，夹持件31在两个驱动环22的带动下沿径向朝向或远离轴承11运动。具体地，夹持件31呈圆弧片状，夹持件31的内周面呈与轴承11相适应的圆弧面，夹持件31的位于两个驱动环22的外周的一端的内周面延伸有连接块311，连接块311通过两个连杆4分别与两个驱动环22铰接。连杆4的两端分别设置有连接凸耳，连杆4的一端与连接块311铰接，连杆4的另一端与驱动环22上的凸耳221铰接。当两个驱动环22相背运动时，两个连杆4可拉动夹持件31径向朝向轴承11运动；当两个驱动环22相向运动时，两个连杆4可推动夹持件31径向远离轴承11运动。

为了防止驱动环22随摇杆21转动，可设置限位结构，限位结构周向限位驱动环22和/或夹持件31以防止驱动环22随摇杆21转动。可通过设置至少两个紧固件7在固定两个支架5的同时，还穿过两个驱动环22，限制两个驱动环22发生转动，即通过周向限位驱动环22的方式防止驱动环22发生转动。本实施例中，通过周向限位夹持件31以防止驱动环22发生转动。具体地，限位结构包括限位板6，限位板6被固定装配，限位板6上开有径向延伸的滑槽61，连接块311沿滑槽61滑动，即夹持件31仅能发生径向上的位移，周向上被限位。进一步具体地，限位板6呈圆环状，限位板6的中部开有圆形通孔62，限位板6间隙套设在摇杆21的外周，限位板6位于两个驱动环5之间，限位板6周向上分布有与连接块5数量一致的滑槽61，连接块311的周向宽度与滑槽61相适应。在安装上，可设置紧固件7穿过限位板6并与限位板6螺纹配合以实现对限位板6的固定装配，即紧固件7与两个驱动环22、限位板6螺纹配合，并将上述三者固定装配在机架8上。

为了保证夹持件31夹持轴承11，连接块311在滑槽61内的滑动行程大于夹持件31的夹持端的内周面到轴承11的外表面的距离；连接块311的径向厚度不小于其在滑槽61内的滑动行程；支架5的最大外径不大于轴承11的外径。进一步地，轴承11和轴承Ⅰ9可选但不限于滚动轴承。

优选地，本实施例中设置夹持件31为3个，每个驱动环22上均匀分布有3个凸耳221，通过设置3个夹持件31形成3个支承面，可保证对转子1的稳定支承。

基于上述结构，本实施例的摇杆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，夹持组件3的夹持件31的夹持端311与转子1上的轴承11的外表面之间存有间隙，转子1可正常转动；

系统断电或出现故障的情况下，可手动操作手持部211以正向转动摇杆21，使摇杆21旋转带动其上的两个驱动环22相背运动，两个驱动环22通过两个连杆4拉动夹持件31沿滑槽61径向向内运动，夹持件31的内周面与轴承11的外周面相接，夹持件31转动支承转子1；

当系统再次正常运转时，可手动操作手持部211以反向转动摇杆21，使摇杆21旋转带动其上的两个驱动环22相向运动，两个驱动环22通过两个连杆4推动夹持件31沿滑槽61径向向外运动，夹持件31的内周面与轴承11的外周面之间存有间隙，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 (7)

1.一种摇杆夹持式保护轴承装置，其特征在于，包括：

轴承(11)，所述轴承(11)设置在转子(1)上；

摇杆驱动组件(2)，包括摇杆(21)，所述摇杆(21)被转动装配在所述转子(1)的轴向外侧，所述摇杆(21)沿所述转子(1)的轴线延伸，所述摇杆(21)上螺纹配合有两个驱动环(22)，两个所述驱动环(22)在所述摇杆(21)的带动下相向或相背运动；

夹持组件(3)，包括至少两个夹持件(31)，至少两个夹持件(31)沿周向均匀分布，每个所述夹持件(31)的夹持端延伸至所述轴承(11)的外周，每个所述夹持件(31)的另一端延伸至两个驱动环(22)的外周并与两个驱动环(22)铰接，当两个所述驱动环(22)相背运动时，可带动所有所述夹持件(31)靠近并夹持所述轴承(11)；当两个所述驱动环(22)相向运动时，可带动所有所述夹持件(31)远离所述轴承(11)；所述夹持件(31)的内周面形成有连接块(311)，所述连接块(311)通过两个连杆(4)分别与两个所述驱动环(22)铰接；

限位结构，所述限位结构周向限位所述驱动环(22)和/或所述夹持件(31)以防止所述驱动环(22)随所述摇杆(21)转动；所述限位结构包括固定设置的限位板(6)，所述限位板(6)的外周开有径向延伸的滑槽(61)，所述连接块(311)沿所述滑槽(61)滑动以实现周向限位。

2.根据权利要求1所述的一种摇杆夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述夹持件(31)的内周面呈与所述轴承(11)相适应的圆弧面。

3.根据权利要求1所述的一种摇杆夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述连接块(311)在所述滑槽(61)内的滑动行程大于所述夹持件(31)的夹持端内周面到所述轴承(11)的外周面的距离，所述连接块(311)的径向厚度不小于其在滑槽(61)内的滑动行程。

4.根据权利要求1所述的一种摇杆夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述限位板(6)间隙套设在所述摇杆(21)的外周并位于两个驱动环(22)之间。

5.根据权利要求1-4任一项所述的一种摇杆夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述摇杆(21)的两端转动装配在两个支架(5)上，两个所述支架(5)和所述限位板(6)通过紧固件(7)被固定装配在机架(8)上。

6.根据权利要求5所述的一种摇杆夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述支架(5)的最大外径不大于所述轴承(11)的外径。

7.根据权利要求1所述的一种摇杆夹持式保护轴承装置，其特征在于，所述摇杆(21)上形成有两段旋向相反的外螺纹(212)，两个所述驱动环(22)分别与两段外螺纹(212)配合。

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