CN114147455A - 一种卡爪式空气轴承涨开机构 - Google Patents

一种卡爪式空气轴承涨开机构 Download PDF

Info

Publication number
CN114147455A
CN114147455A CN202111389527.4A CN202111389527A CN114147455A CN 114147455 A CN114147455 A CN 114147455A CN 202111389527 A CN202111389527 A CN 202111389527A CN 114147455 A CN114147455 A CN 114147455A
Authority
CN
China
Prior art keywords
bearing
claw
expanding
expansion
mandrel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN202111389527.4A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114147455B (zh
Inventor
王乾振
赵前森
周磊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sinobrook New Energy Technologies Shanghai Co Ltd
Original Assignee
Sinobrook New Energy Technologies Shanghai Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sinobrook New Energy Technologies Shanghai Co Ltd filed Critical Sinobrook New Energy Technologies Shanghai Co Ltd
Priority to CN202111389527.4A priority Critical patent/CN114147455B/zh
Publication of CN114147455A publication Critical patent/CN114147455A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114147455B publication Critical patent/CN114147455B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23PMETAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; COMBINED OPERATIONS; UNIVERSAL MACHINE TOOLS
    • B23P19/00Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes
    • B23P19/02Machines for simply fitting together or separating metal parts or objects, or metal and non-metal parts, whether or not involving some deformation; Tools or devices therefor so far as not provided for in other classes for connecting objects by press fit or for detaching same

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Manufacture Of Motors, Generators (AREA)

Abstract

本发明公开一种卡爪式空气轴承涨开机构,机壳定位底座中间套设有可滑动的涨开芯轴,沿电机机壳定位底座的圆周分布有三个涨开卡爪组件,每个涨开卡爪组件包括直线导轨、与直线导轨配合的滑块以及与滑块固定的卡爪部,三个卡爪部均设有向上延伸的回弹约束部,三个回弹约束部外围套设有回弹O型圈。实施中,本发明通过涨开芯轴的上下直线运动来精准控制三个卡爪的涨开程度,保护轴承波箔和顶箔结构不变形,保护轴承弹性机构。同时,卡爪可以灵活复位,通过O型圈的弹性作用力,在不需要卡爪涨开的时候,三个卡爪自动回弹,恢复原位。本发明的机构精妙、装配便捷,能极大地提高定转子合装的成功率和精确度。

Description

一种卡爪式空气轴承涨开机构
技术领域
本发明主要涉及空压机定转子合装的技术领域,特别涉及一种卡爪式空气轴承涨开机构,尤其涉及用于燃料电池空压机定转子合装的空气轴承涨开机构。
背景技术
随着现代经济和工业的不断发展,各国汽车的保有量在不断增加,环境污染和温室效应等问题日趋严峻,现代汽车工业的发展受到严重的制约。大力发展排放污染小的新型能源汽车显得尤为必要。其中燃料电池汽车因零排放的特点得到世界各国的广泛关注,在燃料电池系统中空气压缩机是相当关键的部件之一,它可以通过压缩空气提高输送空气的压力和氧气浓度,提高燃料电池反应堆的输出效率。
空气轴承作为离心式空压机的转子系统的支撑零部件,是实现空压机实现高转速,并达到所需性能的关键零部件。由于箔片式空气轴承的结构特性,使得其相对于传统的定转子合装有着不同的技术要求,箔片式空气轴承的弹性支撑结构在成型上有一定的误差,且刚度相对于传统的刚性轴承(滚子滚珠轴承等)较小,不能承受较大的负载冲击,其弹性支撑结构也有一定的变形量要求,否则会造成永久的损坏。所以针对以箔片式空气轴承支撑的离心式燃料电池空压机的定转子合装,需要有特殊的机构来实现,保护轴承的同时又能提高合装的成品率。
发明内容
本发明针对上述问题,提供了一种卡爪式空气轴承涨开机构,通过涨开芯轴的运动来控制卡爪的涨开程度,保护箔片式空气轴承并且完成定转子合装要求。
本发明的目的可以通过下述技术方案来实现:一种卡爪式空气轴承涨开机构,包括机壳定位底座,其特征在于,机壳定位底座中间套设有可滑动的涨开芯轴,沿机壳定位底座的圆周分布有三个涨开卡爪组件,每个涨开卡爪组件包括直线导轨、与直线导轨配合的滑块以及与滑块固定的卡爪部,三个卡爪部均设有向上延伸的回弹约束部,三个回弹约束部外围套设有回弹O型圈。
优选的,涨开芯轴的上部为轴承结构,轴承结构的上半部外表面为锥面,锥面夹角θ;
进一步,卡爪部的外侧为平面端,内侧为圆弧面,圆弧面的弧度与涨开芯轴的外部结构相配合。
相对于现有技术,本发明的技术方案除了整体技术方案的改进,还包括很多细节方面的改进,具体而言,具有以下有益效果:
1、本发明所述的改进方案,本发明机壳定位底座中间套设有可滑动的涨开芯轴,沿机壳定位底座的圆周分布有三个涨开卡爪组件,通过涨开芯轴的上下移动,来精准控制卡爪的涨开程度,保护轴承波箔和顶箔结构不变形,保护轴承弹性机构;
2、本发明所述的技术方案中,涨开卡爪组件包括直线导轨、与直线导轨配合的滑块以及与滑块固定的卡爪部,三个卡爪部均设有向上延伸的回弹约束部,三个回弹约束部外围套设有回弹O型圈,使得卡爪能配合涨开芯轴的运动而自如地涨开和回缩,当不需要卡爪涨开时,卡爪可以在O型圈的作用下灵活复位,整个装置联动一体化;
3、本发明进一步设计了涨开轴承的结构,涨开芯轴的上部为轴承结构,轴承结构的上半部外表面为锥面,可以精准控制卡爪的涨开程度,同时更能保证定转子合装的同轴度和精确度;
4、本发明的机构精妙、装配便捷,能极大地提高定转子合装的成功率和精确度,极具推广和商业利用价值。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为本发明回弹O型圈的结构示意图。
图3为本发明机壳定位底座的结构示意图。
图4为本发明涨开芯轴的结构示意图。
图5为图4中A部的放大结构示意图。
图6为图5中B-B向的剖视图。
图7为图6中C部的放大示意图。
图8为本发明涨开卡爪组件的结构示意图。
图9为图8的俯视图。
图10为本发明合装状态一的工作结构示意图。
图11为本发明一实施例中电机机壳的结构示意图。
图12为本发明一实施例中空气轴承与转子配合的结构示意图。
图12A为本发明一实施例中的轴承顶箔结构示意图。
图12B为本发明一实施例中的轴承波箔结构示意图。
图12C为本发明一实施例中的轴承套结构示意图。
图12D为图12C的剖视图。
图13为本发明一实施例中的转子结构示意图。
图14为本发明合装状态二的工作结构示意图。
图15为本发明合装状态三的工作结构示意图。
图16为本发明合装状态四的工作结构示意图。
目前图纸中
图中标注如下:
1回弹O型圈、2机壳定位底座,3涨开芯轴、4直线导轨,5滑块,6涨开卡爪组件;
21定位孔、22定位台阶、23槽口;
31小圆孔、32锥面;
61卡爪部、62回弹约束部、63回弹O型圈;
71轴承室、72定位台阶及圆柱面;
81轴承波箔、82轴承顶箔、83轴承套。
具体实施方式
以下结合附图详细说明本发明的具体实施方式,使本领域的技术人员更清楚地理解如何实践本发明。尽管结合其优选的具体实施方案描述了本发明,但这些实施方案只是阐述,而不是限制本发明的范围。
如图1所示,一种卡爪式空气轴承涨开机构,包括机壳定位底座,其与现有技术的区别在于,机壳定位底座中间套设有可滑动的涨开芯轴,沿机壳定位底座的圆周均匀分布有三个涨开卡爪组件,每个涨开卡爪组件包括直线导轨、与直线导轨配合的滑块以及与滑块固定的卡爪部,三个卡爪部均设有向上延伸的回弹约束部,三个回弹约束部沿着机壳定位底座内壁设置,三个回弹约束部的外围共同套设有回弹O型圈,回弹O型圈的数量为2-5根。
具体来说,本发明通过涨开芯轴的上下直线运动来精准控制三个卡爪的涨开程度,保护轴承波箔和顶箔结构不变形,保护轴承弹性机构。同时,卡爪可以灵活复位,通过O型圈的弹性作用力,在不需要卡爪涨开的时候,三个卡爪自动回弹,恢复原位。
实施例1
机壳定位底座中间套设有可上下滑动的涨开芯轴,沿机壳定位底座的圆周分布有三个涨开卡爪组件,每个涨开卡爪组件包括直线导轨、与直线导轨配合的滑块以及与滑块固定的卡爪部,三个卡爪部均设有向上延伸的回弹约束部,三个回弹约束部外围共同套设有2个回弹O型圈,O型圈沿轴承结构长度方向上均匀等距离放置,保证卡爪的顺利回弹。
进一步,涨开芯轴的上部为轴承结构,轴承结构的上半部外表面为锥面,锥面夹角θ,锥面长度L1等于轴承结构长度L2的一半,锥面的设置可以保证涨开芯轴对卡爪的涨开更线性,更平顺。
卡爪部的外侧为平面端,内侧为圆弧面,圆弧面的弧度与涨开芯轴的外部圆弧面结构相配合。 卡爪采用弹性金属加工而成(比如42CrMo合金钢),三个卡爪一体加工保证加工的精度,最后再进行切割成三个独立的卡爪,保证三个卡爪的的尺寸精度的同时再进行包胶处理,可以减少对轴承顶箔的摩擦,避免轴承顶箔受损。
更进一步,机壳定位底座的中间设有供涨开芯轴滑动的圆形通孔,圆形通孔的上表面设有定位台阶,保证机壳定位底座与定子机壳之间的定位面进行配合定位,保证涨开机构工作时的稳定性。同时,圆形通孔的四周设有若干个分布均匀的定位孔,使机壳定位底座可以通过设在定位孔中螺栓固定在台面上,保证定转子合装过程中的同轴度。机壳定位底座的侧部设有三个与涨开卡爪组件配合的槽口,三个槽口沿着机壳定位底座的侧面均匀分布,与定位孔的位置错开,槽口呈方形结构。
实施例2
如图1所示,本发明的零部件包括:回弹O型圈1,定子机壳定为底座2,涨开芯轴3、直线导轨4,滑块5,涨开卡爪组件6。
其中机壳定位底座2如图3所示,该底座用于定位定子机壳,保证定转子合装过程中的同轴度。使用螺栓21固定在台面上,台阶22与定子机壳的相应定位面71、72进行配合定位,槽口23与涨开卡爪固定的导轨及滑块进行配合安装。
如图4-7所示,涨开芯轴3的上部分区域为锥度设计,夹角为θ,锥面长度a约等于轴承长度L的一半,涨开芯轴外径为轴承内径减去涨开抓手厚度D1=D2-2(Ro-Ri),保证抓手涨开之后,轴承弹性箔片不会被破坏。芯轴整体长度取决于整体合装机的设置,转子放置的位置及下方顶升机构位置。考虑到定子机壳内部的磁性影响,建议芯轴上升高度超出定子机壳的长度,然后芯轴一端内径为d1的凹槽与转子一端圆柱面进行配合。
具体来说,涨开芯轴的外径D1=D2-2(Ro-Ri),其中D2为轴承内径,Ro为卡爪圆弧面外径,Ri为卡爪圆弧面内径。满足上述设计公式的涨开芯轴,在卡爪完全涨开后不会损伤轴承波箔结构,因为此时卡爪的最大涨开位置的外径等于轴承的内径。
如图8、9所示,卡爪使用弹性金属加工,要求表面粗糙度Ra≤0.2,减少轴承顶箔的摩擦受损。卡爪下方固定在高精度线性导轨之上,约束卡爪在芯轴的展开作用下的运动方向。卡爪固定在滑块上,滑块与导轨配合保证卡爪的移动方向。卡爪在进入轴承之前,在弹性O型圈(如图2)弹性力的作用下为缩紧状态,其三个卡爪的最大外径小于轴承顶箔松弛状态下的最小内径。
合装过程中,如图1所示为涨开机构的初始状态,涨开卡爪处于缩紧状态,涨开芯轴位于卡爪下方。如图10所示,当定子与定位底座已经定位完成后,涨开卡爪顶升机构作用下向上移动,涨开卡爪开始进入到空气轴承内部,直至卡爪上端部到达轴承长度方向1/2处停止,如图14所示。此时涨开芯轴上升,在导向锥面的作用下,逐步克服O型圈的弹性力,对卡爪进行涨开,进而将轴承顶箔涨开至设定的理论值位置,如图12所示,轴承顶箔理论位置的内径D2,其中D2=D3+2C(转子内径D3与2倍的名义间隙值之和)。具体来说,涨开芯轴涨开的是三个卡爪,卡爪的外圆弧面与轴承的弹性顶箔接触。芯轴的直线上下运动,将卡爪沿与芯轴运动方向垂直的方向涨开到一定位置,进而卡爪将轴承顶箔涨开到理论设定值的轴承内径D2。
涨开芯轴涨开轴承顶箔,并且继续上升到达定与转子一端的圆柱面及端面完全配合的位置,如图14所示。当芯轴与转子配合完成之后,芯轴及转子分别在不同的机构作用下向下移动,直到转子轴承安装位的轴径位置合装至轴承内部,轴径端面到达轴承内部1/2处,此时转子、涨开芯轴向下移动至空气轴承内部,如图15所示。然后转子固定不动,芯轴继续向下移动直至完全退出涨开卡爪内部,让卡爪在弹性O型圈的弹性力作用下回弹至合装前的初始状态,与轴承顶箔不再接触,防止对轴承顶箔内表面划伤。当芯轴完全退出卡爪内部之后,三个零部件同时向下移动,直到转子保护套的端面到达轴承室一侧端面,卡爪完全退出轴承内部,如图16所示,定转子的合装完成。
实施例 3
涨开芯轴的上部锥面,锥面夹角θ可以精准控制卡爪的涨开程度,同时更能保证定转子合装的同轴度和精确度。 具体来说,涨开芯轴的上部为锥面,方便芯轴在向上运动的时候,对卡爪的线性涨开,锥面夹角为θ。这里θ=arctan a/b,其中a=D2-Dmin,b=1/2L,其中D2为轴承内径(参见图12),Dmin是轴承成品的顶箔回弹之后的最小内径,L为轴承套结构的宽度。如长径比L/D2=1的轴承,顶箔回弹之后,Dmin≈9/10*D2,则θ约等于5.7°。考虑到轴承的长径比不同,轴承成品顶箔回弹程度不一样,一般θ范围可取3~8°。若角度太小,则不利于卡爪的回弹,进而影响定转子合装之后的下料,若角度太大,则不利于卡爪的线性涨开。
进一步,涨开芯轴的外径D1=D2-2(Ro-Ri),其中D2为轴承内径,Ro为卡爪圆弧面外径,Ri为卡爪圆弧面内径。满足上述公式关系的涨开芯轴,能保证在卡爪完全涨开后不会损伤轴承波箔结构。因为此时卡爪的最大涨开位置的外径等于轴承的内径。
涨开芯轴上的小圆孔利于排气,当转子一端与芯轴的内孔(该内孔直径为d1)配合的时候,容易造成内部气压升高,开孔则方便内部气压泄压,保证更稳定的定位。实施中,卡爪能配合涨开芯轴的运动而自如地涨开和回缩,当不需要卡爪涨开时,卡爪可以在O型圈的作用下灵活复位,整个装置联动一体化。
应当指出,对于经充分说明的本发明来说,还可具有多种变换及改型的实施方案,并不局限于上述实施方式的具体实施例。上述实施例仅仅作为本发明的说明,而不是对本发明的限制。总之,本发明的保护范围应包括那些对于本领域普通技术人员来说显而易见的变换或替代以及改型,且以所附权利要求为准。

Claims (5)

1.一种卡爪式空气轴承涨开机构,包括机壳定位底座,其特征在于,机壳定位底座中间套设有可滑动的涨开芯轴,沿机壳定位底座的圆周分布有三个涨开卡爪组件,每个涨开卡爪组件包括直线导轨、与直线导轨配合的滑块以及与滑块固定的卡爪部,三个卡爪部均设有向上延伸的回弹约束部,三个回弹约束部外围套设有回弹O型圈。
2.根据权利要求1所述的一种卡爪式空气轴承涨开机构,其特征在于,涨开芯轴的上部为轴承结构,轴承结构的上半部外表面为锥面,锥面夹角θ,θ的取值范围为3-8度。
3.根据权利要求1所述的一种卡爪式空气轴承涨开机构,其特征在于,卡爪部的外侧为平面端,内侧为圆弧面,圆弧面表面设有包胶层,圆弧面的弧度与涨开芯轴的外部结构相配合。
4.根据权利要求1所述的一种卡爪式空气轴承涨开机构,其特征在于,机壳定位底座的中间设有供涨开芯轴滑动的圆形通孔,圆形通孔的上表面设有定位台阶,圆形通孔的四周设有若干个分布均匀的定位孔,机壳定位底座的侧部设有三个与涨开卡爪组件配合的槽口。
5.根据权利要求1所述的一种卡爪式空气轴承涨开机构,其特征在于,涨开芯轴的轴承结构上设有用于排气的小圆孔。
CN202111389527.4A 2021-11-22 2021-11-22 一种卡爪式空气轴承涨开机构 Active CN114147455B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111389527.4A CN114147455B (zh) 2021-11-22 2021-11-22 一种卡爪式空气轴承涨开机构

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202111389527.4A CN114147455B (zh) 2021-11-22 2021-11-22 一种卡爪式空气轴承涨开机构

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114147455A true CN114147455A (zh) 2022-03-08
CN114147455B CN114147455B (zh) 2024-03-26

Family

ID=80457207

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202111389527.4A Active CN114147455B (zh) 2021-11-22 2021-11-22 一种卡爪式空气轴承涨开机构

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114147455B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102192241A (zh) * 2010-03-19 2011-09-21 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有折叠突片的无键/无槽箔片轴承
KR101458326B1 (ko) * 2013-11-13 2014-11-04 에스티엑스중공업 주식회사 공기베어링과 축의 조립을 위한 지그 및 이를 이용한 마이크로 가스터빈의 조립방법
CN205673830U (zh) * 2016-06-07 2016-11-09 江苏八达电子有限公司 一种sc适配器自动组装装置
CN107009318A (zh) * 2017-04-10 2017-08-04 浙江亚太机电股份有限公司 轴承拆卸装置
CN109940376A (zh) * 2019-04-24 2019-06-28 香港莫泰实业有限公司 一种o型圈套圈机构
CN112762091A (zh) * 2021-01-14 2021-05-07 上海优社动力科技有限公司 网状径向气体箔片轴承

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102192241A (zh) * 2010-03-19 2011-09-21 通用汽车环球科技运作有限责任公司 具有折叠突片的无键/无槽箔片轴承
KR101458326B1 (ko) * 2013-11-13 2014-11-04 에스티엑스중공업 주식회사 공기베어링과 축의 조립을 위한 지그 및 이를 이용한 마이크로 가스터빈의 조립방법
CN205673830U (zh) * 2016-06-07 2016-11-09 江苏八达电子有限公司 一种sc适配器自动组装装置
CN107009318A (zh) * 2017-04-10 2017-08-04 浙江亚太机电股份有限公司 轴承拆卸装置
CN109940376A (zh) * 2019-04-24 2019-06-28 香港莫泰实业有限公司 一种o型圈套圈机构
CN112762091A (zh) * 2021-01-14 2021-05-07 上海优社动力科技有限公司 网状径向气体箔片轴承

Also Published As

Publication number Publication date
CN114147455B (zh) 2024-03-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN212305057U (zh) 一种用于电机定子端部扁铜线的扩口设备
US10384272B2 (en) Large-stroke tensioning device in wheel machining process
CN110203014B (zh) 一种复合车轮装配装置
CN114147455A (zh) 一种卡爪式空气轴承涨开机构
CN208614170U (zh) 一种载具回转顶升定位装置
CN111306163A (zh) 一种可自锁的弹性定位销
CN206268296U (zh) 一种轴承定位结构及轴承
CN115194009A (zh) 用于电源铸件壳体可倒圆角的冲孔装置
CN213795975U (zh) 一种电机定子磨外圆芯轴工装
CN112443581A (zh) 一种高精度低摩擦特大型轴承实体保持架及其加工方法
CN203621961U (zh) 可调组合夹具
CN215788428U (zh) 一种定心结构
CN218050361U (zh) 一种用于皮带轮加工的顶尖头
CN212070102U (zh) 一种用于轴承保持架冲压加工的分度装置
CN219170007U (zh) 一种定子铁芯焊接工装
CN211615396U (zh) 一种能实现电机定子与机壳高精度装配的定位工装
CN216097517U (zh) 高精度电动五轴数控转台
CN116141235B (zh) 具有周侧壁的铝压铸工件的内定式定位装置
CN111740143B (zh) 一种退料装置
CN215615194U (zh) 一种手表壳的内撑式机加工治具
CN211830499U (zh) 一种转子轴入轴工装
CN216154898U (zh) 一种轴承滚珠用环形下球结构
CN218574726U (zh) 一种管材多孔一次冲压成型模具
CN218252540U (zh) 缠绕管装胀机构
CN220822849U (zh) 一种转子铁芯叠压夹具

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant