CN113659758A - 永磁牵引电机轴承配置结构及密封方法 - Google Patents
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Abstract
永磁牵引电机轴承配置结构，包括转轴、压装在转轴上的轴承和与电机机座固定且套在转轴上的端盖，其特征在于：所述的轴承的端面均设有存储润滑脂的储油腔，端盖与轴承之间形成间隙密封结构将储油腔密封，且端盖上开设用于补充润滑脂的补脂通道，补脂通道与储油腔通联。本发明通过间隙密封结构减少润滑脂的流失，并防止污染物进入至密封结构内部，将现有轴承两侧的多级非接触式迷宫密封结构简化为间隙密封结构，不仅满足轴承的润滑和密封要求，而且密封结构紧凑可靠，有效减小了轴承密封配置结构的占有空间，利于电机的小型化设计，便于拆装，可维护性高。本发明还提供一种永磁牵引电机轴承密封方法。
Description
技术领域
本发明涉及永磁牵引电机轴承配置结构及永磁牵引电机轴承的密封方法，属于永磁牵引电机组装技术领域。
背景技术
有轨电车作为城市轨道交通的补充和延伸，其载客容量介于电动巴士与地铁之间，投资成本低、施工难度小，车厢内部环境好，舒适性高，外形靓丽，作为良好的城市形象展示，正契合旅游业快速发展的需求，具有可观的前景。100%低地板有轨电车为地面运行车辆，为方便乘客上下车地板高度较低，受纵向安装空间限制，传动系统布置更加紧凑，这也对牵引电机安装和空间布置提出相比于其它城市轨道车辆不同的要求。
牵引电机的轴承是支撑转子的重要部件，用来保证电机平稳运行及传递扭矩等作用。牵引电机轴承的工作环境恶劣，合理设计轴承配置方案是电机设计的重要组成部分，根据电机总体结构、负载类型和工作转速等确定轴承选型和润滑密封方案，保证电机的可靠运行。现有的牵引轴承配置结构一般采用多级非接触式迷宫密封并以下述方式来固定轴承：在轴承外圈处安装轴承挡圈和外盖，采用螺栓将轴承挡圈和外盖固定在端盖或轴承座端面，再结合外油封、内油封和转轴的轴肩将轴承内圈固定，通过轴承挡圈和端盖轴承室形成的环状储油室来填充润滑脂为轴承提供有效润滑；现有轴承配置结构方案在牵引电机设计时须预留较大的布置空间。对于纵向耦合双端传动的100%低地板有轨电车永磁牵引电机，轴承配置的可利用空间有限，现有的牵引轴承配置结构复杂零部件多，同时为防止外界杂质污染保证轴承的润滑脂效果在轴承两侧需额外设计多级非接触式迷宫密封结构，占用较大空间难以满足电机的小型化设计，其应用范围具有较大的局限性。与异步牵引电机开启式自通风不同，永磁牵引电机采用全封闭自通风结构或水冷结构，电机内部干净清洁污染物少，同时电机两端与齿轮箱形成相对密封的空间外界污染小，给轴承配置结构的改进和简化提供了可能。
发明内容
本发明提供的永磁牵引电机轴承配置结构及永磁牵引电机轴承的密封方法，通过间隙密封结构减少润滑脂的流失，并防止污染物进入至密封结构内部，将现有轴承两侧的多级非接触式迷宫密封结构简化为间隙密封结构，不仅满足轴承的润滑和密封要求，而且密封结构紧凑可靠，有效减小了轴承密封配置结构的占有空间，利于电机的小型化设计，便于拆装，可维护性高。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
永磁牵引电机轴承配置结构，包括转轴、压装在转轴上的轴承和与电机机座固定且套在转轴上的端盖，其特征在于：所述的轴承的端面均设有存储润滑脂的储油腔，端盖与轴承之间形成间隙密封结构将储油腔密封，且端盖上开设用于补充润滑脂的补脂通道，补脂通道与储油腔通联。
优选的，在端盖上设置与轴承外圈的内端面相抵的内定位台阶面，在转轴上设置与轴承内圈的内端面相抵的内定位轴肩，在转轴上螺纹配合套装锁紧螺母，锁紧螺母沿轴向压紧轴承内圈的外端面，并在锁紧螺母外套装轴承挡圈，轴承挡圈沿轴向压紧轴承外圈的外端面。
优选的，所述的储油腔分为位于轴承外端面的外储油腔和位于轴承内端面的内储油腔，在所述的轴承挡圈上设置与轴承外端面相对的外凹槽，外凹槽与轴承外端面合围形成外储油腔，在所述的端盖上设置与轴承内端面相对的内凹槽，内凹槽与轴承内端面合围形成内储油腔，轴承挡圈与锁螺螺母之间形成间隙密封将外储油腔密封，端盖与转轴之间形成间隙密封将内储油腔密封。
优选的，所述的端盖上设置与轴承挡圈相抵的外定位台阶面，并且轴承挡圈上开设沿轴向的螺纹孔，紧固螺栓穿过螺纹孔旋入端盖中使轴承挡圈压紧外定位台阶面。
优选的，轴承挡圈的内端面上垫有密封垫圈，密封垫圈随紧固螺栓的旋紧而压紧外定位台阶面，密封垫圈的内径大于轴承的外径。
优选的，所述的轴承挡圈与锁紧螺母之间形成径向宽度为0.3mm-0.8mm的外间隙密封结构，外间隙密封结构将外储油腔密封，端盖与转轴之间形成径向宽度为0.3mm-0.8mm的内间隙密封结构，内间隙密封结构将内储油腔密封。
优选的，所述的补脂通道从端盖外端面向内开设与内储油腔联通，且补脂通道的外端连接用于滑润脂注入的注油嘴。
优选的，所述的锁紧螺母的外壁上开设用于排出多余润滑脂的排油槽，所述的排油槽与外储油腔联通，且排油槽沿锁紧螺母外壁周向均匀分布多个。
优选的，所述的端盖与转轴间隙密封的内壁上具有环形小凹槽，环形小凹槽的数量为多个且沿轴向均匀间隔分布。
永磁牵引电机轴承密封方法，采用以上所述的永磁牵引电机轴承配置结构，其特征在于：根据牵引电机的运行工况及轴承的密封需求设计端盖与轴承之间形成的间隙密封结构的密封路径长度，延长润滑脂的流出路径，以减少润滑脂的流失，并通过润滑脂对间隙密封结构的添堵，实现储油腔的密封。
发明的有益效果是：
本发明根据永磁牵引电机采用全封闭自通风结构或水冷结构以及电机两端与齿轮箱形成相对密封空间的结构特点，在端盖与轴承之间形成间隙密封结构将储油腔密封，通过间隙密封结构减少润滑脂的流失，并防止污染物进入至密封结构内部，将现有轴承两侧的多级非接触式迷宫密封结构简化为间隙密封结构，不仅满足轴承的润滑和密封要求，而且密封结构紧凑可靠，有效减小了轴承密封配置结构的占有空间，利于电机的小型化设计。
轴承通过转轴的轴肩进行轴向定位，并通过锁紧螺母旋紧顶住轴承内圈防止轴承沿轴向向外移动，并且转轴、轴承挡圈、轴承、端盖相互配合形成内外储油腔、排油槽及间隙密封结构，零部件少占用空间小，且有效实现储油、排油、补油、密封的功能，采用锁紧螺母对轴承进行轴向固定，对不同伸出长度的转轴上的轴承均可以进行可靠的固定，便于拆装，可维护性高。
本发明的永磁牵引电机轴承密封方法，利用润滑脂的特性以及间隙密封结构的密封原理，针对不同的运行工况和密封需求来设计间隙密封结构的密封路径长度，以延长润滑脂的流出路径，减少润滑脂的流失，接近固态的润滑脂在流动过程中将间隙密封结构部分添堵，可进一步提高密封有效性。
附图说明
图1为本发明的永磁牵引电机轴承配置结构的示意图。
图2为图1的局部放大图。
图3为端盖的半剖示意图。
图4为锁紧螺母的示意图。
具体实施方式
下面结合图1~4对本发明的实施例做详细说明。
永磁牵引电机轴承配置结构，包括转轴1、压装在转轴1上的轴承2和与电机机座固定且套在转轴1上的端盖3，其特征在于：所述的轴承2的端面均设有存储润滑脂的储油腔4，端盖1与轴承2之间形成间隙密封结构将储油腔4密封，且端盖3上开设用于补充润滑脂的补脂通道5，补脂通道5与储油腔4通联。
以上所述的永磁牵引电机轴承配置结构根据永磁牵引电机采用全封闭自通风结构或水冷结构以及电机两端与齿轮箱形成相对密封空间的结构特点，在端盖3与轴承2之间形成间隙密封结构将储油腔4密封，通过间隙密封结构减少润滑脂的流失，并防止污染物进入至密封结构内部，将现有轴承两侧的多级非接触式迷宫密封结构简化为间隙密封结构，不仅满足轴承的润滑和密封要求，而且密封结构紧凑可靠，有效减小了轴承密封配置结构的占有空间，利于电机的小型化设计。利用润滑脂的特性以及间隙密封结构的密封原理，针对不同的运行工况和密封需求来设计间隙密封结构的密封路径长度，以延长润滑脂的流出路径，减少润滑脂的流失，接近固态的润滑脂在流动过程中将间隙密封结构部分添堵，可进一步提高密封有效性。
其中，在端盖3上设置与轴承2外圈的内端面相抵的内定位台阶面31，在转轴1上设置与轴承2内圈的内端面相抵的内定位轴肩11，在转轴1上螺纹配合套装锁紧螺母6，锁紧螺母6沿轴向压紧轴承2内圈的外端面，并在锁紧螺母6外套装轴承挡圈7，轴承挡圈7沿轴向压紧轴承2外圈的外端面。轴承2的外圈被内定位台阶面31和轴承挡圈7轴向定位，轴承2的内圈被内定位轴肩11和锁紧螺母6轴向定位，将轴承2沿轴向压紧在转轴1上且定位在端盖3中，轴承的定位可靠性高且定位结构简单，锁紧螺母6与转轴1螺纹配合拆装方便，便于轴承的维护检查。
其中，所述的储油腔4分为位于轴承2外端面的外储油腔41和位于轴承内端面的内储油腔42，在所述的轴承挡圈7上设置与轴承2外端面相对的外凹槽71，外凹槽71与轴承2外端面合围形成外储油腔41，在所述的端盖3上设置与轴承2内端面相对的内凹槽32，内凹槽32与轴承2内端面合围形成内储油腔42，轴承挡圈7与锁紧螺母6之间形成间隙密封将外储油腔41密封，端盖3与转轴1之间形成间隙密封将内储油腔42密封。如图所示在轴承挡圈7和轴承2之间形成外储油腔41，并在轴承挡圈7与锁紧螺母6之间形成间隙密封，对外储油腔41进行密封，在端盖3和轴承2之间形成内储油腔42，并在端盖3和转轴1之间形成间隙密封，将内储油腔42密封，轴承密封的目的一是为了防止润滑脂外流造成轴承不能被有效滑润，二是为了减少灰尘杂质进入至轴承内部对轴承的运行形成影响，间隙密封结构简单，而且润滑脂接近固态的特性，流入至间隙密封结构中会将间隙密封结构部分添堵，间隙密封结构与润滑脂添堵的结合可有效防止润滑脂的外漏流失，并阻止灰尘杂法的进入，对内外储油腔进行有效密封。密封结构简单，易形成，有效简化轴承配置的结构，适用于电机的小型化设计。
其中，所述的端盖3上设置与轴承挡圈7相抵的外定位台阶面33，并且轴承挡圈7上开设沿轴向的螺纹孔，紧固螺栓8穿过螺纹孔旋入端盖3中使轴承挡圈7压紧外定位台阶面。轴承挡圈7的内端面同时压紧轴承外圈外端面以及外定位台阶面33，通过紧固螺栓8将轴承挡圈7固定在端盖上，对外储油腔41形成径向密封。
其中，轴承挡圈7的内端面上垫有密封垫圈9，密封垫圈9随紧固螺栓8的旋紧而压紧外定位台阶面33，密封垫圈9的内径大于轴承的外径。密封垫圈9压紧在外定位台阶面33上，将轴承挡圈7和端盖3之间形成径向密封，保证外储油腔41径向密封的可靠性和有效性，密封垫圈9的内径大于轴承3的外径，保证密封垫圈9不对轴承挡圈7与轴承外圈外端面的相抵形成干涉。
其中，所述的轴承挡圈7与锁紧螺母8之间形成径向宽度为0.3mm-0.8mm的外间隙密封结构A，外间隙密封结构A将外储油腔密封41，端盖3与转轴1之间形成径向宽度为0.3mm-0.8mm的内间隙密封结构B，内间隙密封结构B将内储油腔密封42。外间隙密封结构A使轴承挡圈7与锁紧螺母6之间存在微小间隙，锁紧螺母6与转轴1的同步转动不会对轴承挡圈7造成影响，内间隙密封结构使端盖3与转轴1之间存在微小间隙，转轴1的转动不会对端盖3造成影响，间隙密封结构的结构简单，实用性强。
其中，所述的补脂通道5从端盖3外端面向内开设与内储油腔42联通，且补脂通道5的外端连接用于滑润脂注入的注油嘴51。从注油嘴51注入润滑脂，润滑脂流至内储油腔42，经轴承2流入外储油腔41，保证轴承被有效润滑。
其中，所述的锁紧螺母6的外壁上开设用于排出多余润滑脂的排油槽61，所述的排油槽61与外储油腔41联通，且排油槽61沿锁紧螺母6外壁周向均匀分布多个。从附图中可以看出内储油腔42的润滑脂经轴承流至外储油腔41，流入外储油腔41中的润滑脂都经过了轴承内外圈运动的摩擦，润滑脂的润滑性能有效下降，当流入的润滑脂将外储油腔41填满后润滑脂经排油槽61向外溢出，可有效保证内外储油腔中润滑脂的进出平衡，及时排出润滑性能下降的多余润滑脂，保证对轴承的有效润滑。转轴1、轴承挡圈7、轴承2、端盖3相互配合形成内外储油腔、排油槽及间隙密封结构，零部件少占用空间小，且有效实现储油、排油、补油、密封的功能，采用锁紧螺母6对轴承进行轴向固定，对不同伸出长度的转轴上的轴承均可以进行可靠的固定，便于拆装，可维护性高。
其中，所述的端盖3与转轴间隙密封的内壁上具有环形小凹槽34，环形小凹槽34的数量为多个且沿轴向均匀间隔分布。由于内储油腔42中的润滑脂是经补脂通道5输入的润滑脂未并经过摩擦，其润滑效果好，环形小凹槽34的设计有效延长内间隙密封结构B的密封路径，以延长润滑脂的流出路径，减少内储油腔中润滑脂的流失。
永磁牵引电机轴承密封方法，采用以上所述的永磁牵引电机轴承配置结构，其特征在于：根据牵引电机的运行工况及轴承的密封需求设计端盖3与轴承2之间形成的间隙密封结构的密封路径长度，延长润滑脂的流出路径，以减少润滑脂的流失，并通过润滑脂对间隙密封结构的添堵，实现储油腔的密封。
以上所述的永磁牵引电机轴承密封方法，设计端盖3与轴承2之间形成的间隙密封结构的密封路径长度，即设计外间隙密封结构A和内间隙密封结构B的密封路径长度，利用润滑脂的特性以及间隙密封结构的密封原理，针对不同的运行工况和密封需求来设计间隙密封结构的密封路径长度，以延长润滑脂的流出路径，减少润滑脂的流失，接近固态的润滑脂在流动过程中将间隙密封结构部分添堵，可进一步提高密封有效性。
以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。
Claims (10)
1.永磁牵引电机轴承配置结构，包括转轴、压装在转轴上的轴承和与电机机座固定且套在转轴上的端盖，其特征在于：所述的轴承的端面均设有存储润滑脂的储油腔，端盖与轴承之间形成间隙密封结构将储油腔密封，且端盖上开设用于补充润滑脂的补脂通道，补脂通道与储油腔通联。
2.根据权利要求1所述的永磁牵引电机轴承配置结构，其特征在于：在端盖上设置与轴承外圈的内端面相抵的内定位台阶面，在转轴上设置与轴承内圈的内端面相抵的内定位轴肩，在转轴上螺纹配合套装锁紧螺母，锁紧螺母沿轴向压紧轴承内圈的外端面，并在锁紧螺母外套装轴承挡圈，轴承挡圈沿轴向压紧轴承外圈的外端面。
3.根据权利要求2所述的永磁牵引电机轴承配置结构，其特征在于：所述的储油腔分为位于轴承外端面的外储油腔和位于轴承内端面的内储油腔，在所述的轴承挡圈上设置与轴承外端面相对的外凹槽，外凹槽与轴承外端面合围形成外储油腔，在所述的端盖上设置与轴承内端面相对的内凹槽，内凹槽与轴承内端面合围形成内储油腔，轴承挡圈与锁螺螺母之间形成间隙密封将外储油腔密封，端盖与转轴之间形成间隙密封将内储油腔密封。
4.根据权利要求3所述的永磁牵引电机轴承配置结构，其特征在于：所述的端盖上设置与轴承挡圈相抵的外定位台阶面，并且轴承挡圈上开设沿轴向的螺纹孔，紧固螺栓穿过螺纹孔旋入端盖中使轴承挡圈压紧外定位台阶面。
5.根据权利要求4所述的永磁牵引电机轴承配置结构，其特征在于：轴承挡圈的内端面上垫有密封垫圈，密封垫圈随紧固螺栓的旋紧而压紧外定位台阶面，密封垫圈的内径大于轴承的外径。
6.根据权利要求3所述的永磁牵引电机轴承配置结构，其特征在于：所述的轴承挡圈与锁紧螺母之间形成径向宽度为0.3mm-0.8mm的外间隙密封结构，外间隙密封结构将外储油腔密封，端盖与转轴之间形成径向宽度为0.3mm-0.8mm的内间隙密封结构，内间隙密封结构将内储油腔密封。
7.根据权利要求3所述的永磁牵引电机轴承配置结构，其特征在于：所述的补脂通道从端盖外端面向内开设与内储油腔联通，且补脂通道的外端连接用于滑润脂注入的注油嘴。
8.根据权利要求3所述的永磁牵引电机轴承配置结构，其特征在于：所述的锁紧螺母的外壁上开设用于排出多余润滑脂的排油槽，所述的排油槽与外储油腔联通，且排油槽沿锁紧螺母外壁周向均匀分布多个。
9.根据权利要求6所述的永磁牵引电机轴承配置结构，其特征在于：所述的端盖与转轴间隙密封的内壁上具有环形小凹槽，环形小凹槽的数量为多个且沿轴向均匀间隔分布。
10.永磁牵引电机轴承密封方法，采用权利要求1至9任一项所述的永磁牵引电机轴承配置结构，其特征在于：根据牵引电机的运行工况及轴承的密封需求设计端盖与轴承之间形成的间隙密封结构的密封路径长度，延长润滑脂的流出路径，以减少润滑脂的流失，并通过润滑脂对间隙密封结构的添堵，实现储油腔的密封。
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