CN113676012A - 一种辅助电机轴承更换工具及电机轴承更换方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种辅助电机轴承更换工具及电机轴承更换方法。通过旋转支撑套筒与支撑杆螺纹配合连接后伸入端盖内，使支撑套薄壁侧位于下方，拧动支撑杆，使第一段的端部到达转子内环状结构内圈下方后与前方部件接触，进而旋转支撑套筒，由于壁厚变化使支撑杆与转子接触，通过支撑杆将转子抬起并产生一定径向夹紧力，轴承不再承受转子重力。进一步轻微转动支撑杆，使其顶紧压圈端面，最后通过尾端锁紧件锁紧，避免支撑杆移动。由于支撑杆顶起转子内环，承担了转子重力作用，轴承所受的力转移至支撑杆，故而可对轴承进行更换。相较于现有方式，本申请只需要将轴承外盖和紧固螺栓拆下，即可进行电机轴承更换，其方式更简单，效率更高。

Description

一种辅助电机轴承更换工具及电机轴承更换方法

技术领域

本发明涉及电机领域，具体为一种辅助电机轴承更换工具及电机轴承更换方法。

背景技术

随着轨道交通的高速发展，轨道车辆的运营维护要求和技术水平在日益提高。车辆上各部件的工作状态和维护要求不尽相同，而牵引电机上的轴承是核心受力部件，为保证车辆的运行安全，轴承的检修维护工作异常关键，在规定的时间或者公里数内必须进行检测或者更换。

而在对电机轴承检测或更换时，常规方式是先把电机解体，分离定转子，然后从轴承室将轴承拔出完成检测或者更换工作。

但是，随着轨道车辆的保有量不断攀升，通过常规方式将电机轴承取出使得检修维护工作量急剧增加，进而使得常规方式无法满足检测或更换轴承需求，因此，急需一种辅助工具能够辅助工作人员快速将电机轴承取出进行检测或更换。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种辅助电机轴承更换工具及电机轴承更换方法，以解决随着轨道车辆的保有量不断攀升，通过常规方式取出电机轴承所带来的问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：

本发明第一方面公开了一种辅助电机轴承更换工具，包括：支撑杆、旋转支撑套筒和锁紧件；

所述旋转支撑套筒内壁设有内螺纹，外壁设有用于与轴承端盖配合的外螺纹，所述旋转支撑套筒的内圆轴心与外圆轴心不重合；

所述支撑杆的第一段为光滑外表面，第二段设有与所述旋转支撑套筒的内螺纹配合的外螺纹，第三段为配合端，所述第二段位于所述第一段与所述第三段之间；

所述锁紧件设置于所述支撑杆的第三段，用于对所述旋转支撑套筒的第一端锁紧。

优选的，所述配合端为六方头。

优选的，所述旋转支撑套筒的第一端设有六方头。

优选的，所述旋转支撑套筒第一端的外径大于所述旋转支撑套筒第二端的外径。

优选的，所述锁紧件为螺帽。

优选的，所述螺帽为六方头螺帽。

本发明第二方面公开了一种电机轴承更换方法，应用于本发明第一方面公开的所述辅助电机轴承更换工具，所述电机轴承更换方法包括以下步骤：

S1、拆下轴承外盖和紧固螺栓；

S2、插入辅助电机轴承更换工具，使辅助电机轴承更换工具卡住转子内圆面；

S3、拔出轴承套和轴承；

S4、压入新轴承。

优选的，在S3之后，S4之前，还包括：

通过感应加热拔出轴承内圈。

优选的，在S4之后，还包括：

S5、紧固所述紧固螺栓；

S6、安装轴承外盖。

由上述内容可知，本发明公开了一种辅助电机轴承更换工具及电机轴承更换方法，通过将支撑杆的第一段设为光滑外表面，使得支撑杆在转子环下方转动更加容易，将第二段设为与旋转支撑套筒配合的外螺纹，第三段设为配合端，锁紧件与旋转支撑套筒的第一端配合锁紧，以及将旋转支撑套筒的内圆轴心与外圆轴心设置为不重合，旋转支撑套筒通过与支撑杆螺纹配合连接后伸入端盖内，使支撑套薄壁侧位于下方，拧动支撑杆，使第一段的端部到达转子内环状结构(如端环)内圈下方后与前方部件(如压圈)接触，进而旋转支撑套使由于壁厚变化使支撑杆与转子接触，通过不同角度多支撑杆相互作用将转子抬起并产生一定径向夹紧力，轴承不再承受转子重力。可进一步轻微转动支撑杆，使其顶紧压圈端面，最后通过尾端锁紧件锁紧，避免支撑杆移动。由于支撑杆顶起转子内环，承担了转子重力作用，轴承所受的力转移至支撑杆上，故而可对轴承进行更换，相较于现有的常规方式，本申请只需要先拆下轴承外盖和紧固螺栓，然后插入本申请提供辅助电机轴承更换工具就可以完成轴承取出更换，因此，通过本申请提供的辅助电机轴承更换工具能够快速进行电机轴承更换，其方式更简单，效率更高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的一种辅助电机轴承更换工具的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的支撑杆的结构示意图；

图3为本发明实施例提供的旋转支撑套筒的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的旋转支撑套筒和支撑杆伸入长度示意图；

图5为本发明实施例提供的旋转支撑套筒安装位置分布示意图；

图6为本发明实施例提供的电机轴承拆卸示意图；

图7为本发明实施例提供的安装辅助电机轴承更换工具后电机轴承的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的一种电机轴承更换方法流程图；

图9为本发明实施例提供的根据是否设有端环的流程图；

图10为本发明实施例提供的压圈设置分段槽的示意图；

图11为本发明实施例提供的更换轴承后的流程示意图。

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。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。

在本申请中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

本发明公开了一种辅助电机轴承更换工具，该工具包括了支撑杆1、旋转支撑套筒2和锁紧件3，该工具适用于电机有端环或者类似可用于受力的环槽结构。

需要说明的是，有些永磁电机在设计之初，可能没有设计端环，因此需要在压圈上开设大于支撑杆直径的槽，该压圈槽的形状可以为腰型槽，该腰型槽的宽度和长度均大于支撑杆直径，为的是方便支撑杆放入受力。

还需要说明的是，压圈上开设的压圈槽可以是整环槽，也可以是分段槽(如图10所示)。

下面为了方便理解，就以电机设有端环为例进行实例说明。

本发明实施例提供一种辅助电机轴承更换工具，参见图1至图7，图1为辅助电机轴承更换工具的结构示意图，辅助电机轴承更换工具包括：支撑杆1、旋转支撑套筒2和锁紧件3；

旋转支撑套筒2内壁设有内螺纹，外壁设有用于与轴承端盖配合的外螺纹，所述旋转支撑套筒2的内圆轴心与外圆轴心不重合；

支撑杆1的第一段为光滑外表面，第二段设有与旋转支撑套筒2的内螺纹配合的外螺纹，第三段为配合端，第二段位于第一段与第三段之间；

锁紧件3设置于所述支撑杆1的第三段，用于对旋转支撑套筒2的第一端锁紧。

需要说明的是，通过将支撑杆1的第一段设为光滑外表面，使得支撑杆1在转子环下方转动更加容易，将第二段设为与旋转支撑套筒2配合的外螺纹，第三段设为配合端，锁紧件3与旋转支撑套筒2的第一端配合锁紧，以及将旋转支撑套筒2的内圆轴心与外圆轴心设置为不重合，使得旋转支撑套筒2通过与支撑杆1螺纹配合连接后伸入端盖内，使支撑套筒2薄壁侧位于下方，通过拧动支撑杆1，使第一段的端部到达转子内环状结构端环内圈下方后前方部件(如压圈)接触，进而旋转支撑套筒2由于壁厚变化使支撑杆1与转子接触，通过不同角度多支撑杆相互作用将转子抬起并产生一定径向夹紧力，轴承不再承受转子重力，可进一步轻微转动支撑杆1，使其顶紧压圈端面，最后通过尾端锁紧件3锁紧，避免旋转支撑杆1移动，由于支撑杆1顶起转子内环，承担了转子重力作用，轴承所受的力转移至支撑杆1上，故而此时可将轴承取出，最后将新轴承放入，并通过转动旋转支撑套筒2较薄一侧支撑支撑杆使支撑杆与转子端环分离即可将旋转支撑套筒2取出，即完成轴承的更换。

相较于现有的常规方式，本申请只需要先拆下轴承外盖和紧固螺栓，然后插入本申请提供辅助电机轴承更换工具就可以完成轴承取出更换，因此，通过本申请提供的辅助电机轴承更换工具能够快速进行电机轴承更换，其方式更简单，效率更高。

还需要说明的是，采用本申请对公开的辅助电机轴承更换工具时，需要至少四套辅助电机轴承更换工具参考图5，且正上方至少安装一套，以提高操作稳定性。以图5为例，上下两个为一对组合，左右两个为一对组合，其中，上下两个用于垂直方向夹紧定位，上方位的辅助电机轴承更换工具承担转子的大部分重量，起到支撑的作用，左右两个主要用于水平方向定位。

值得注意的是，旋转支撑套筒2的内外圆不同心的量根据结构空间(轴承外圈、端环内圆以及支撑杆中心位置)而定，单边0～5mm；由于很多电机为降低成本，端环内圆不加工，在焊接后内圆可能存在一定尺寸变形，该不同心设计能够有效支撑转子，以降低装配精度要求。

进一步，配合端为六方头。

需要说明的是，将配合端设置为六方头，使得工作人员可以通过扳手对支撑杆1固定或调整，但配合端并不仅限于六方头。

进一步，旋转支撑套筒2的第一端设有六方头。

需要说明的是，将旋转支撑套筒2的第一端设置为六方头，可以使工作人员通过扳手对旋转支撑套筒2进行调整，使旋转支撑套筒2对转子进行支撑，但旋转支撑套筒2的第一端并不仅限于六方头。

具体的，旋转支撑套筒2第一端的外径大于旋转支撑套筒2第二端的外径。

需要说明的是，将旋转支撑套筒2第一端的外径设置为大于旋转支撑套筒2第二端的外径，可以避免工人将旋转支撑套筒2旋入端盖固定孔中。

具体的，锁紧件3为螺帽。

需要说明的是，将锁紧件3设置为螺帽，可以通过扳手对螺帽的进行旋进，并与旋转支撑套筒2进行配合使其达到锁紧目的，需要解锁时，只需将螺帽旋出即可，方便工人操作，且不易发生自解锁。

具体的，螺帽为六方头螺帽。

需要说明的是，螺帽可以为其他类型螺帽，故而本申请的螺帽并不仅限于六方头螺帽。

在本申请中，旋转支撑套筒2的直径大小和长度大小，是依据转子重量、端环内径、支撑杆1外径、局部结构和支撑杆1轴向长度进行设定。

参考图4，旋转支撑套筒2的直径D2大于支撑杆1的直径D1，旋转支撑套筒伸出长度为L1，支撑杆1伸出长度为L2，由于支撑杆1与旋转支撑套筒2互相配合起到类似伸缩杆的效果，为了保证在有限空间内支撑刚度最优，可通过下面方式进行选择。

假设端环内径较小，转子较重，可通过适当加大旋转支撑套筒2的直径D2和长度L2，减小支撑杆1的直径D1，以保证整体支撑钢度。

例如：

假设端环处给支撑杆的力为F(由转子重量决定)，则C处挠度变形为：

其中，

当支撑杆1与旋转支撑套筒2材料一致时，E1＝E2；

通过上述公式计算，在已知转子重量和有限空间条件下，可选择挠度变形最小的尺寸组合。

与上述辅助电机轴承更换工具相对应，本申请还提供了一种电机轴承更换方法，应用于上述辅助电机轴承更换工具，结合图6，参考图8，电机轴承更换方法至少包括以下步骤：

S1、拆下轴承外盖和紧固螺栓；

S2、插入辅助电机轴承更换工具，使辅助电机轴承更换工具卡住转子内圆面；

S3、拔出轴承套和轴承；

S4、压入新轴承。

本申请实施例通过先拆下轴承外盖和紧固螺栓；再插入辅助电机轴承更换工具，使辅助电机轴承更换工具卡住转子内圆面；然后拔出轴承套和轴承；最后压入新轴承，由于辅助电机轴承更换工具的支撑杆的第一段设为光滑外表面，使得支撑杆在转子环下方转动更加容易，将第二段设为与旋转支撑套筒配合的外螺纹，第三段设为配合端，锁紧件与旋转支撑套筒的第一端配合锁紧，以及将旋转支撑套筒的内圆轴心与外圆轴心设置为不重合，旋转支撑套筒通过与支撑杆螺纹配合连接后伸入端盖内，使支撑套薄壁侧位于下方，拧动支撑杆，使第一段的端部到达转子内环状结构(如端环)内圈下方后与前方部件(如压圈)接触，进而旋转支撑套使由于壁厚变化使支撑杆与转子接触，通过不同角度多支撑杆相互作用将转子抬起并产生一定径向夹紧力，轴承不再承受转子重力。可进一步轻微转动支撑杆，使其顶紧压圈端面，最后通过尾端锁紧件锁紧，避免支撑杆移动。由于支撑杆顶起转子内环，承担了转子重力作用，轴承所受的力转移至支撑杆上，故而可以方便工作人员能够快速将轴承进行更换。相较于现有的常规方式，本申请只需要先拆下轴承外盖和紧固螺栓，然后插入本申请提供辅助电机轴承更换工具就可以完成轴承取出更换，因此，通过本申请提供的辅助电机轴承更换方法能快速进行电机轴承更换，其方式更简单，效率更高。

进一步，在执行完步骤S3之后，且在执行S4之前，还包括：

通过感应加热拔出轴承内圈。

需要说明的是，对于如圆柱轴承，由于轴承内圈为过盈配合，直接拔出会损坏部件，因此，通过感应加热拔出轴承内圈，能够使轴承受热膨胀后，配合变松才更加容易将轴承取出，有利于提高轴承更换效率。

进一步，参考图11，在执行完S4之后，还包括以下步骤：

S5、紧固紧固螺栓；

S6、安装轴承外盖。

需要说明的是，在更换完轴承后，通过紧固紧固螺栓，安装轴承外盖，将轴承保护起来，避免外界大颗粒杂质进入轴承影响轴承的使用寿命。

为了便于理解上述方案，结合图1至图11，下面对本方案作进一步介绍。

一种辅助电机轴承更换工具，包括：支撑杆和旋转支撑套筒；

支撑杆分三段结构吗，前段为光杆，用于支撑转子，中间与旋转支撑套筒连接部位为螺纹，尾端为方便安装的六方头结构。

旋转支撑套筒的前端为内外光壁结构，内外壁不同心，外圆与端盖配合，内圆与支撑杆相配合。后端内外均为螺纹结构，外螺纹与端盖配合，内螺纹与支撑杆配合，尾部为六方头，便于整体调整控制。

在实际运用中，需要在电机非驱动侧端盖上预留好几个支撑用螺纹孔(端盖固定孔)，如图5所示，考虑电机水平放置，辅助电机轴承更换工具集中分布在上半部分承担转子绝大部分重量，两边对称布置，在上下两方各一根用于转子定位。

一般为了结构对称，至少用四组辅助电机轴承更换工具插入端盖固定孔。如图5中端盖固定孔，则上下为一组合，两侧为一组合。正上方和下方用于垂直方向夹紧定位，同时正上方将决定转子抬起的高度。两侧的两根用于水平向的定位。

将旋转支撑套与支撑杆一起伸入端盖内，通过支撑套六方头将结构拧入，当支撑杆前段到达端环下方后，可通过支撑杆端部六方头将支撑杆顶住压圈端面，然后用螺母锁紧。再次拧紧支撑套端部六方头，使支撑杆与端环接触并产生一定径向夹紧力。

该装置可用于多种轴承配置结构的电机，对于电机端单轴承的整体式驱动电机，甚至可实现驱动免解体或电机不落架轴承更换。电机不落架更换轴承时，只需寻找一个可人工操作的地沟或悬空装置，将车辆架起，然后进行如下步骤：

1.拆掉轴承外盖和紧固螺栓，插入旋转支撑套和支撑杆并旋转在径向上卡住转子内圆面(如端环内圆面或转子压圈凹槽内圆面)。

2.拔出轴承套带出轴承，感应加热拔出轴承内圈。

3.清洁轴承室并加入新油脂，准备压入新轴承。

4.将新轴承压入轴承套中。

5.压新轴承(带轴承套)的内外圈到理论位置，紧固轴承套的安装螺栓，轴承更换完毕，安装好轴承外盖，做好防松标识。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。

专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (9)

1.一种辅助电机轴承更换工具，其特征在于，所述辅助电机轴承更换工具包括：支撑杆(1)、旋转支撑套筒(2)和锁紧件(3)；

所述旋转支撑套筒(2)内壁设有内螺纹，外壁设有用于与轴承端盖配合的外螺纹，所述旋转支撑套筒(2)的内圆轴心与外圆轴心不重合；

所述支撑杆(1)的第一段为光滑外表面，第二段设有与所述旋转支撑套筒(2)的内螺纹配合的外螺纹，第三段为配合端，所述第二段位于所述第一段与所述第三段之间；

所述锁紧件(3)设置于所述支撑杆(1)的第三段，用于对所述旋转支撑套筒(2)的第一端锁紧。

2.根据权利要求1所述的辅助电机轴承更换工具，其特征在于，所述配合端为六方头。

3.根据权利要求1所述的辅助电机轴承更换工具，其特征在于，所述旋转支撑套筒(2)的第一端设有六方头。

4.根据权利要求3所述的辅助电机轴承更换工具，其特征在于，所述旋转支撑套筒(2)第一端的外径大于所述旋转支撑套筒(2)第二端的外径。

5.根据权利要求1所述的辅助电机轴承更换工具，其特征在于，所述锁紧件(3)为螺帽。

6.根据权利要求5所述的辅助电机轴承更换工具，其特征在于，所述螺帽为六方头螺帽。

7.一种电机轴承更换方法，应用于权利要求1至6中任一项所述的辅助电机轴承更换工具，其特征在于，所述电机轴承更换方法包括以下步骤：

S1、拆下轴承外盖和紧固螺栓；

S2、插入辅助电机轴承更换工具，使辅助电机轴承更换工具卡住转子内圆面；

S3、拔出轴承套和轴承；

S4、压入新轴承。

8.根据权利要求7所述的电机轴承更换方法，其特征在于，在S3之后，S4之前，还包括：

通过感应加热拔出轴承内圈。

9.根据权利要求7所述的电机轴承更换方法，其特征在于，在S4之后，还包括：

S5、紧固所述紧固螺栓；

S6、安装轴承外盖。

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