CN111911534B - 一种自动触发杠杆式保护轴承装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及领域磁悬浮轴承系统，具体涉及一种自动触发杠杆式保护轴承装置。包括：轴承设置在转子上；触发单元包括旋进套筒和滑动件，旋进套筒的外周被螺纹装配，转子的端部伸入到旋进套筒内部并与旋进套筒的内周面间隙配合，滑动件被滑动装配在旋进套筒的远离转子的一侧，当转子跌落带动旋进套筒转动时，旋进套筒可推动滑动件直线滑动；夹持单元包括至少两个夹持件，至少两个夹持件沿周向均匀分布，夹持件的中部被铰接装配，夹持件的一端为夹持端，夹持端延伸至轴承的外周，夹持件的另一端为驱动端，驱动端延伸至滑动件的轴向外侧，滑动件滑动驱动驱动端以使夹持端偏摆夹持轴承。解决了现有技术中的保护轴承装置结构复杂，不易拆装的技术问题。

Description

一种自动触发杠杆式保护轴承装置

技术领域

本发明涉及领域磁悬浮轴承系统，具体涉及一种自动触发杠杆式保护轴承装置。

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。

现有技术中的保护轴承装置可在一定程度上起到保护转子的作用，如申请号为CN201610142205.2的发明公开了一种圆锥滚子式同时消除滚动轴承内圈径轴向间隙的保护装置，其在转子的外周安装了固定安装保护轴承，保护轴承包括楔形圆板、定位圆筒、斜面套筒、圆锥滚子、环形连接件、弹性夹持件、滚动轴承。其中，楔形圆板设有左右两块，分别置于环形连接件的两侧，以过盈配合的方式安装于转子上，楔形圆板外周向表面设置为与圆锥滚子数目对应的重复圆弧段，每一圆弧段与装置中心的径向距离由中间向两端逐渐增加。定位圆筒置于两块楔形圆板的轴向中间位置，并与楔形圆板一致以过盈配合的方式安装于转子上，定位圆筒的宽度略大于环形连接件的宽度。斜面套筒内表面加工为带有锥度的斜面，外表面无锥度并安装于滚动轴承内圈。圆锥滚子的锥度与斜面套筒锥度相同，但与斜面套筒的斜面方向反向放置，圆锥滚子沿轴向与斜面套筒内表面存在的均匀大小的间隙。从上述内容可知，上述的保护轴承装置可在转子跌落时保护转子，但其安装过程复杂，需要在转子上安装较多结构，部件之间需按照既定的顺序来安装，且斜面套筒和圆锥滚子之间斜面配合，需准确控制两者的轴向位置和径向位置，装配结构较为复杂。

发明内容

为了解决现有技术中的保护轴承装置结构复杂，不易拆装的技术问题，本发明提出一种自动触发杠杆式保护轴承装置，解决了上述技术问题。本发明的技术方案如下：

一种自动触发杠杆式保护轴承装置，包括：轴承，所述轴承设置在转子上；触发单元，所述触发单元包括旋进套筒和滑动件，所述旋进套筒的外周被螺纹装配，所述转子的端部伸入到所述旋进套筒内部并与所述旋进套筒的内周面间隙配合，所述滑动件被滑动装配在所述旋进套筒的远离所述转子的一侧，当所述转子跌落带动所述旋进套筒转动时，所述旋进套筒可推动所述滑动件直线滑动；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沿周向均匀分布，所述夹持件的中部被铰接装配，所述夹持件的一端为夹持端，所述夹持端延伸至所述轴承的外周，所述夹持件的另一端为驱动端，所述驱动端延伸至所述滑动件的轴向外侧，所述滑动件滑动驱动所述驱动端以使所述夹持端偏摆夹持所述轴承。

本申请的自动触发杠杆式保护轴承装置，触发单元中的旋进套筒在转子的带动下转动时可产生轴向上的位移，旋进套筒可轴向推动滑动件滑动，以使滑动件带动夹持件偏转夹持轴承。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。此外，本申请的保护轴承装置设置在转子的外端，其可作为整体放置到转子的端部或从转子的端部取走，不会与转子结构形成干涉，方便拆装。

根据本发明的一个实施例，所述旋进套筒与所述转子同轴设置，所述旋进套筒一端开口，所述转子自所述开口处伸入到所述旋进套筒的内部，所述旋进套筒的另一端延伸有球面凸起，所述球面凸起与所述滑动件接触。

根据本发明的一个实施例，所述旋进套筒的外表面还形成有六角形外圈。

根据本发明的一个实施例，所述滑动件在复位件的作用下复位。

根据本发明的一个实施例，所述滑动件的远离所述旋进套筒的轴向端部连接有直动件，所述直动件的外端伸入到导向孔中并沿所述导向孔滑动，所述导向孔内置有所述复位件。

根据本发明的一个实施例，所述滑动件通过连杆与所述夹持件活动连接。

根据本发明的一个实施例，所述连杆的一端与所述滑动件的远离所述旋进套筒的轴向端部铰接，所述连杆的另一端与所述夹持件的驱动端铰接。

根据本发明的一个实施例，所述夹持件夹持所述轴承时，所述夹持端与所述轴承形成面接触。

根据本发明的一个实施例，还包括支座，所述触发单元和所述夹持单元均设置在所述支座上。

根据本发明的一个实施例，所述支座的下端延伸有支脚，所述支座上开设有阶梯孔，所述阶梯孔内形成有内螺纹以与旋进套筒螺纹连接，所述滑动件沿所述阶梯孔滑动，所述支座上还延伸有凸耳与所述夹持件铰接。

基于上述技术方案，本发明所能实现的技术效果为：

1.本发明的自动触发杠杆式保护轴承装置，触发单元中的旋进套筒在转子的带动下转动时可产生轴向上的位移，旋进套筒可轴向推动滑动件滑动，以使滑动件带动夹持件偏转夹持轴承。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。此外，本申请的保护轴承装置设置在转子的外端，其可作为整体放置到转子的端部或从转子的端部取走，不会与转子结构形成干涉，方便拆装；

2.本发明的自动触发杠杆式保护轴承装置，旋进套筒一端开口以与转子间隙配合，另一端设置球面凸起可与滑动件形成点接触，则旋进套筒与滑动件之间的摩擦力小，旋进套筒仅会推动滑动件直线滑动，而不会带动滑动件发生偏转；旋进套筒的外表面形成六角形外圈，以方便工作人员使用扳手从侧面伸入，拧动旋进套筒反向转动进行复位；

3.本发明的自动触发杠杆式保护轴承装置，滑动件在复位件的作用下复位，当工作人员拧动旋进套筒反向转动复位时，滑动件在复位件的作用下实现复位；进一步设置滑动件连接直动件，通过直动件的外端伸入到导向孔内滑动，还可起到对滑动件的滑动的导向作用，复位件设置在导向孔内，可起到对滑动件的复位作用；

4.本发明的自动触发杠杆式保护轴承装置，滑动件通过连杆与夹持件活动连接，滑动件可滑动推动夹持件偏转，以使夹持件的夹持端夹持轴承；夹持端与轴承之间形成面接触，则可减少夹持件的数量，可设置夹持件为两个，仍可稳定夹持轴承；

5.本发明的自动触发杠杆式保护轴承装置，通过设置触发单元和夹持单元均设置在支座上，可形成为整体结构，安装时，可先将触发单元和夹持单元安装在支座上，再固定支座，使触发单元、夹持单元与转子及其上的轴承配合；拆卸时，可直接移动支座，将支座及其上的触发单元和夹持单元整体拆出，然后再将触发单元和夹持单元拆出，安装拆卸均十分方便。

附图说明

图1为本发明的自动触发杠杆式保护轴承装置的结构示意图；

图2为转子和触发单元配合的结构示意图；

图3为夹持件的左视图；

图4为支座的主视图；

图5为支座的左视图；

图6为自动触发杠杆式保护轴承装置保护轴承时的工作状态图；

图中：1-转子；11-轴承；12-限位件；2-触发单元；21-旋进套筒；211-外螺纹；212-球面凸起；213-六角形外圈；22-滑动件；23-连杆；24-直动件；25-复位件；3-夹持单元；31-夹持件；311-夹持面；312-铰接部；4-支座；41-支脚；42-阶梯孔；43-凸耳；5-端座；51-导向孔。

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，绝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1-6所示，本实施例提供了一种自动触发杠杆式保护轴承装置，其安装在转子1的端部，转子1正常转动时，自动触发杠杆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，自动触发杠杆式保护轴承装置可起到支承转子1，保护轴承的作用。

自动触发杠杆式保护轴承装置包括轴承11、触发单元2和夹持单元3，轴承11设置在转子1上，触发单元2和夹持单元3位于轴承11的轴向外侧，当转子1失稳跌落时，转子1跌落到触发单元2上，带动触发单元2运动，触发单元2触发夹持单元3夹持轴承11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。

触发单元2位于轴承11的轴向外侧，触发单元2包括旋进套筒21和滑动件22，旋进套筒21的外周被螺纹装配，转子1的端部伸入到旋进套筒21的内部并与旋进套筒21的内周面间隙配合。滑动件22被滑动装配在旋进套筒21的轴向外侧，当旋进套筒21旋转时会产生轴向运动，进而推动滑动件22滑动。本实施例中，旋进套筒21为一端开口的中空筒状，旋进套筒21的外周面形成有外螺纹211以进行螺纹装配，转子1自旋进套筒21的开口处伸入到旋进套筒21的内部；旋进套筒21的另一端端面上形成有球面凸起212，球面凸起212与滑动件22之间形成点接触，如此选件套筒21与滑动件22之间的接触面较小，当旋进套筒21旋转并轴向移动时，仅会带动滑动件22直线滑动，而不会对滑动件21产生旋转作用力。优选地，为了方便对旋进套筒21进行复位，旋进套筒21的具有开口的一端的外表面形成有六角形外圈213，以方便工作人员伸入扳手拧紧旋进套筒21进行反转，以实现旋进套筒21的复位。进一步优选地，转子1、旋进套筒21和滑动件21均同轴设置，以保证运动的准确性。

为了实现对滑动件22的运动的限位及复位，滑动件22的远离旋进套筒21的一端设置有直动件24，直动件24的一端与滑动件22连接，直动件24的另一端伸入到导向孔51内并沿导向孔51滑动，导向孔51内设置有复位件25，当旋进套筒21被反转复位时，滑动件22在复位件25的作用下滑动复位。优选地，直动件24的一端可伸入到滑动件22的端部并与滑动件22螺纹连接，直动件24的另一端伸入到导向孔51内，复位件25的一端与导向孔51的内底面连接，复位件25的另一端与直动件24连接。复位件25可选但不限于弹簧。导向孔51设置在端座5上。

滑动件22滑动作用于夹持单元3，滑动件22可设置成圆柱状，滑动件22的轴向外端的圆周面上开有铰接孔，滑动件22通过连杆23作用于夹持单元3。具体地，连杆23的一端伸入到铰接孔内与滑动件22铰接，连杆23的另一端伸出铰接孔与夹持单元3铰接。优选地，滑动件22通过两个连杆23与一个夹持件31连接，铰接孔的数量与连杆23的数量一致且均至少为四个，铰接孔两两一组均匀分布在滑动件22上。本实施例中，铰接孔和连杆23均为4个，夹持件31为两个，均为对称设置。

夹持单元3包括至少两个夹持件31，至少两个夹持件31沿圆周均匀分布，夹持件31的中部被铰接装配，夹持件31的一端为夹持端，夹持端延伸至轴承11的外周，夹持件31的另一端为驱动端，驱动端延伸至滑动件22的轴向外侧，连杆23的另一端伸出铰接孔与夹持件31铰接。具体地，夹持件31呈U形，其开口朝向轴线，夹持件31的夹持端具有夹持面311，夹持面311呈倾斜的锥形面，当滑动件22通过连杆23带动夹持件31偏转时，夹持面311可与轴承11的外表面形成面接触，以增加夹持的稳定性。夹持件31的驱动端延伸有两个铰接部312，每个铰接部312与一个连杆23铰接。优选地，夹持面311的轴向长度大于轴承11的轴向长度以降低安装要求，且方便调整夹持面311与轴承11之间的径向距离。进一步优选地，夹持面311与轴承11之间的最小径向距离大于旋进套筒21与转子1之间的径向距离，如此，转子1跌落时会先与旋进套筒21接触并带动旋进套筒21转动。

为了提高自动触发杠杆式保护轴承装置的整体性，自动触发杠杆式保护轴承装置还包括支座4，触发单元2和夹持单元3均设置在支座4上，支座4和端座5之间还可连接形成一体。具体地，支座4位于转子1和端座5的轴向中间，支座4的下端延伸有支脚41，支脚41上开有固定孔，固定件可穿过固定孔将支座4固定安装。支座4上形成有阶梯孔42，阶梯孔42与转子1同轴设置，阶梯孔42的内径沿轴向远离转子1的方向增大，本实施例中，阶梯孔42沿轴向分为小内径孔、中内径孔和大内径孔，小内径孔内形成有内螺纹以与旋进套筒21的外螺纹211螺纹配合，滑动件22沿中内径孔滑动，大内径孔的设置可保证连杆23的摆动空间。阶梯孔42对应的外周面形成有凸耳43以与夹持件31的中部铰接。

基于上述技术方案，本实施例的自动触发杠杆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，触发单元2、夹持单元3与转子1及其上的轴承11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先与旋进套筒21接触，在转子1的带动下，旋进套筒21随之转动并轴向远离转子1运动，旋进套筒21上的球面凸起212推动滑动件22轴向远离转子1运动，并通过连杆23带动夹持件31偏摆，夹持件31的夹持端的夹持面311与轴承11的外周面相接，进而转动支承转子1；

当系统再次正常运转时，可使用扳手拧住旋进套筒21上的六角形外圈213，带动旋进套筒21反转进行复位，复位件25驱动滑动件22滑动复位，滑动件22通过连杆23带动夹持件31反向偏摆实现复位，夹持件31的夹持端远离轴承11，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)

1.一种自动触发杠杆式保护轴承装置，其特征在于，包括：

轴承(11)，所述轴承(11)设置在转子(1)上；

触发单元(2)，所述触发单元(2)包括旋进套筒(21)和滑动件(22)，所述旋进套筒(21)的外周被螺纹装配，所述转子(1)的端部伸入到所述旋进套筒(21)内部并与所述旋进套筒(21)的内周面间隙配合，所述滑动件(22)被滑动装配在所述旋进套筒(21)的远离所述转子(1)的一侧，当所述转子(1)跌落带动所述旋进套筒(21)转动时，所述旋进套筒(21)可推动所述滑动件(22)直线滑动；所述旋进套筒(21)与所述转子(1)同轴设置，所述旋进套筒(21)一端开口，所述转子(1)自所述开口处伸入到所述旋进套筒(21)的内部，所述旋进套筒(21)的另一端延伸有球面凸起(212)，所述球面凸起(212)与所述滑动件(22)接触；

夹持单元(3)，所述夹持单元(3)包括至少两个夹持件(31)，至少两个所述夹持件(31)沿周向均匀分布，所述夹持件(31)的中部被铰接装配，所述夹持件(31)的一端为夹持端，所述夹持端延伸至所述轴承(11)的外周，所述夹持件(31)的另一端为驱动端，所述驱动端延伸至所述滑动件(22)的轴向外侧，所述滑动件(22)滑动驱动所述驱动端以使所述夹持端偏摆夹持所述轴承(11)。

2.根据权利要求1所述的一种自动触发杠杆式保护轴承装置，其特征在于，所述旋进套筒(21)的外表面形成有六角形外圈(213)。

3.根据权利要求1所述的一种自动触发杠杆式保护轴承装置，其特征在于，所述滑动件(22)在复位件(25)的作用下复位。

4.根据权利要求3所述的一种自动触发杠杆式保护轴承装置，其特征在于，所述滑动件(22)的远离所述旋进套筒(21)的轴向端部连接有直动件(24)，所述直动件(24)的外端伸入到导向孔(51)中并沿所述导向孔(51)滑动，所述导向孔(51)内置有所述复位件(25)。

5.根据权利要求1所述的一种自动触发杠杆式保护轴承装置，其特征在于，所述滑动件(22)通过连杆(23)与所述夹持件(31)活动连接。

6.根据权利要求5所述的一种自动触发杠杆式保护轴承装置，其特征在于，所述连杆(23)的一端与所述滑动件(22)的远离所述旋进套筒(21)的轴向端部铰接，所述连杆(23)的另一端与所述夹持件(31)的驱动端铰接。

7.根据权利要求1所述的一种自动触发杠杆式保护轴承装置，其特征在于，所述夹持件(31)夹持所述轴承(11)时，所述夹持端与所述轴承(11)形成面接触。

8.根据权利要求1所述的一种自动触发杠杆式保护轴承装置，其特征在于，还包括支座(4)，所述触发单元(2)和所述夹持单元(3)均设置在所述支座(4)上。

9.根据权利要求8所述的一种自动触发杠杆式保护轴承装置，其特征在于，所述支座(4)的下端延伸有支脚(41)，所述支座(4)上开设有阶梯孔(42)，所述阶梯孔(42)内形成有内螺纹以与旋进套筒(21)螺纹连接，所述滑动件(22)沿所述阶梯孔(42)滑动，所述支座(4)上还延伸有凸耳(43)与所述夹持件(31)铰接。

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