CN114198400A - 屏蔽电机径向轴承结构 - Google Patents

屏蔽电机径向轴承结构 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种屏蔽电机径向轴承结构，由复合摆动支承结构、限位锁紧结构、流量调配结构三个结构组成，流量调配结构由弧形分流孔(12)、锁片槽(18)组成，圆柱支承销(4)固定在瓦基(5)背部的半圆槽(17)内，轴瓦(6)与瓦基(5)通过弧面配装。本发明提供的复合摆动支承结构既具备单块扇形瓦的可倾斜摆动功能，又能倾斜适应轴系微弯、倾斜等的结构自由度需求，具有更加优良的轴承动力学特性，圆柱销支承结构的接触应力及变形更低，提高了结构的疲劳寿命，本发明应用的限位锁紧结构不但具有很高的防松可靠性，且便于拆卸、更换且不损伤轴承主件。通过对内座体上锁片槽深度及弧形分流孔径的调整，可实现对局部流阻和流量的调节，使本发明径向轴承具备对流经轴瓦区域流量的调控功能。

Description

屏蔽电机径向轴承结构
技术领域
本发明涉及一种屏蔽电机径向轴承结构。
背景技术
屏蔽电机多用于输送剧毒性、腐蚀性、放射性和泄漏后会造成重大危害的流体介质的场合，为实现结构紧凑、降低密封难度等，径向轴承一般封闭安装在流体介质的压力边界内。出于轴承制造和安装、运行机械环境、性能、寿命等方面考虑，径向轴承除了应满足基本润滑特性要求外，不但需要适应轴系微弯、倾斜等的结构自由度需求，而且需要具有抑制振动的动力学特性，具有足够的支承刚度、较低的结构应力水平，具有更高的可靠性和维修性等质量特性。上述要求在径向轴承应用于高质量要求的屏蔽电机时将会凸显得格外重要。
当前工程上一般采用分块可倾式轴瓦结构来抑制径向轴承的半速涡动现象，分块轴瓦多为球面支承，虽可实现可倾摆动，但支承接触应力过高、结构支承刚度偏弱，不利于实现较优的动力学特性，而且对电机制造、安装精度要求很高，否则难以克服轴系微弯、倾斜等影响；此外，分块可倾瓦的限位结构多采用与轴承座点焊或打样冲等方式防松，维修性较差，不易拆卸且会对结构本体部件造成损伤。因此，工程实际中需要一种兼具各方面特性需求的屏蔽电机径向轴承，以顺应高质量要求屏蔽电机的发展需求。
发明内容
本发明的发明目的在于提供一种兼具单块扇形瓦可倾摆动和轴承整体调心摆动的屏蔽电机径向轴承结构，单块扇形瓦配备有低接触应力、高支承刚度的支承结构和防松性能优良的限位结构，同时轴承也具有流量可调配的特性。本发明的技术方案：一种屏蔽电机径向轴承结构，由复合摆动支承结构、限位锁紧结构、流量调配结构三个结构组成，复合摆动支承结构由下部外座环(1)、内座体(2)及支承槽(16)、上部外座环(3)、圆柱支承销(4)、瓦基(5)及半圆槽(17)、轴瓦(6)、轴瓦挡板(8)、球面副(19)组成，限位锁紧结构由限位螺钉(9)、锁片(10)、沉头螺钉
(11)、锁片槽(18)、缓释槽(30)组成，流量调配结构由弧形分流孔(12)、锁片槽(18)组成。圆柱支承销(4)固定在瓦基(5)背部的半圆槽(17)内，轴瓦(6)与瓦基(5)通过弧面配装，轴瓦挡板(8)固定于瓦基(5)和轴瓦(6)两侧，瓦基(5)、轴瓦(6)、轴瓦挡板(8)组装成的单块扇形瓦，通过圆柱支承销(4)安装在内座体(2)的支承槽(16)内，内座体(2)与下部外座环(1)和上部外座环(3)通过球面副(19)连接，下部外座环(1)和上部外座环(3)沿球面副(19)球面开有纵向的弧形分流孔(12)，内座体(2)球面上对应限位螺钉(9)位置开有锁片槽(18)，锁片(10)位于限位螺钉(9)外部，锁片(10)通过沉头螺钉
(11)固定在锁片槽(18)内，锁片(10)的锁紧部(25)压接在限位螺钉(9)的头部，锁片(10)的齿片(28)形变后凹嵌贴合于限位螺钉(9)头部的多边形孔内，限位螺钉(9)头部的多边形孔接角位置开有缓释槽(30)。
圆柱支承销(4)的半径等于瓦基(5)背部的半圆槽(17)的半径，圆柱支承销(4)的半径小于内座体(2)上的支承槽(16)的半径。
锁片(10)由固定部(22)、连接部(24)、锁紧部(25)组成，固定部(22)上开有沉头孔(23)，锁紧部(25)中间为空心，锁紧部(25)上开设有多个均布的齿槽(27)、齿片(28)，齿片(28)根部直径大于限位螺钉(9)头部的多边形孔的外接圆直径，齿片(28)数量为限位螺钉(9)头部多边形孔的边数的2倍，齿片(28)根部设置有齿根孔(26)，连接部(24)是固定部(22)和锁紧部(25)之间的过渡部分，厚度介于两者之间，锁片(10)上部边缘设置有倒角(31)。
本发明工作原理：
瓦基(5)、轴瓦(6)、轴瓦挡板(8)组装成的单块扇形瓦，通过固定在瓦基(5)背部的半圆槽(17)内的圆柱支承销(4)安装在内座体(2)的支承槽(16)内，圆柱支承销(4)的半径等于瓦基(5)背部的半圆槽(17)的半径，且小于内座体(2)上的支承槽(16)的半径，因此，圆柱支承销(4)可以带动单块扇形瓦在支承槽(16)内自由摆动，实现分块瓦的可倾斜摆动功能，并且限制了分块瓦另外两个方向的旋转自由度；内座体(2)与下部外座环(1)和上部外座环(3)通过球面副(19)连接，内座体(2)及其支承的内部结构可以整体调心摆动且三个方向位移自由度受到约束，适应轴系因制造、安装及机械环境等引起的偏斜、微弯等。通过上述紧凑的集成结构，径向轴承具备单块扇形瓦可倾摆动和轴承整体调心摆动的复合摆动功能。
下部外座环(1)和上部外座环(3)上沿球面开有纵向的弧形分流孔(12)，内座体(2)球面上设有锁片槽(18)，可通过调节孔径和槽深度而改变局部流阻，改变流经分块瓦处的流量，实现径向轴承流量调配的功能。
径向轴承分块瓦的轴向自由度通过内座体凹槽(20)和瓦基凸缘(21)即可实现限制，周向和径向的自由度则通过限位螺钉(9)予以限制，内座体(2)球面上对应限位螺钉(9)位置开有锁片槽(18)，锁片(10)位于限位螺钉(9)外部，通过沉头螺钉(11)固定在锁片槽(18)内，沉头螺钉(11)与锁片(10)之间以样冲眼或点焊方式固定，锁片(10)的锁紧部(25)压接在限位螺钉(9)的头部上，锁片(10)的齿片(28)形变后凹嵌、贴合于限位螺钉(9)头部的多边形孔内，锁片(10)既限制了限位螺钉(9)的转动，又阻止了限位螺钉(9)从径向脱出，这样的冗余设计结构更加可靠地实现了限位结构的防松功能，而且，拆卸维修时可更换锁片(10)，更加便捷且不致对轴承结构主体造成损伤。
锁片(10)是实现限位锁紧功能的关键，锁片(10)由固定部(22)、连接部(24)、锁紧部(25)组成，固定部(22)上开有沉头孔(23)，厚度为三者中最大，能保证固定有效；锁紧部(25)中间为空心，其厚度最薄便于成形，锁紧部(25)上开设有多个均布的齿槽(27)、齿片(28)，齿片(28)根部直径大于限位螺钉(9)头部的多边形孔的外接圆直径，齿片(28)数量为限位螺钉(9)头部多边形孔的边数的2倍，限位螺钉(9)头部的多边形孔接角位置开有缓释槽(30)，通过此种结构设置，配合以成形工具的使用，在锁片(28)与限位螺钉(9)处于任意角度相对位置时，各个齿片均能无干涉地嵌置、贴合在多边形孔内，实现锁紧功能。齿片(28)根部设置有齿根孔(26)，可有效避免锁紧过程中的应力集中和齿根裂纹问题，连接部(24)厚度介于固定部(22)和锁紧部(25)之间，实现结构平缓过渡；锁片(10)上部边缘设置有倒角(31)，能确保锁片(10)每处位置都不高于内座体(2)的球面。
本发明具有的有益效果：
本发明提供的屏蔽电机径向轴承结构具有复合摆动支承功能，即既具备单块扇形瓦的可倾斜摆动功能，又能倾斜适应轴系微弯、倾斜等的结构自由度需求，具有更加优良的轴承动力学特性。圆柱销支承结构的应用使得支承结构接触应力及变形得到大幅降低，提高了结构的疲劳寿命，且一定程度上提高了轴承的支承刚度，有助于降低轴承振动。限位锁紧结构的应用不但具有很高的防松可靠性，且便于拆卸、更换且不损伤轴承主件。通过对内座体上锁片槽深度及弧形分流孔径的调整，可实现对局部流阻和流量的调节，进而实现流经轴瓦区域流量的调控功能。
附图说明
图1为本发明径向轴承结构的三维剖面视图；
图2为径向轴承结构沿高度方向对称面的剖面图；
图3为内座体的三维视图；
图4为瓦基的三维视图；
图5为锁片的三维视图；
图6为限位螺钉的三维视图。
具体实施方式
如图1所示，一种屏蔽电机径向轴承结构，由复合摆动支承结构、限位锁紧结构、流量调配结构三个结构组成，复合摆动支承结构由下部外座环1、内座体2及支承槽16、上部外座环3、圆柱支承销4、瓦基5及半圆槽17、轴瓦6、轴瓦挡板8、球面副19组成，限位锁紧结构由限位螺钉9、锁片10、沉头螺钉11、锁片槽18、缓释槽30组成，流量调配结构由弧形分流孔12、锁片槽18组成，圆柱支承销4固定在瓦基5背部的半圆槽17内，轴瓦6与瓦基5通过弧面配装，轴瓦挡板8固定于瓦基5和轴瓦6两侧，瓦基5、轴瓦6、轴瓦挡板8组装成的单块扇形瓦，通过圆柱支承销4安装在内座体2的支承槽16内，内座体2与下部外座环1和上部外座环3通过球面副19连接，下部外座环1和上部外座环3沿球面副19球面开有纵向的弧形分流孔12，内座体2球面上对应限位螺钉9位置开有锁片槽18，锁片10位于限位螺钉9外部，锁片10通过沉头螺钉11固定在锁片槽18内，锁片10的锁紧部25压接在限位螺钉9的头部，锁片10的齿片28形变后凹嵌贴合于限位螺钉9头部的多边形孔内，限位螺钉9头部的多边形孔接角位置开有缓释槽30。
如图1所示，轴瓦6与瓦基5通过弧面配装，轴瓦挡板8通过挡板螺钉7固定于瓦基5和轴瓦6两侧，瓦基5、轴瓦6、挡板螺钉7、轴瓦挡板8组装成的单块扇形瓦，圆柱支承销4的半径等于瓦基5背部的半圆槽17的半径，圆柱支承销4固定在瓦基5背部的半圆槽17内，与单块扇形瓦组装到一起，安装到内座体2内，圆柱支承销4与支撑槽16接触支承单块扇形瓦，圆柱支承销4的半径小于内座体2上的支承槽16的半径，可实现单块扇形瓦的可倾斜灵活摆动，与此同时，如图4所示，瓦基凸缘21落在内座体凹槽20内，单块扇形瓦的轴向位移得到限制。
如图5所示，锁片10经特殊设计制成，由固定部22、连接部24、锁紧部25组成，固定部22上开有沉头孔23，锁紧部25中间为空心，锁紧部25上切割有多个均布的齿槽27、齿片28，齿片28根部直径大于限位螺钉9头部的多边形孔的外接圆直径，齿片28数量为限位螺钉9头部多边形孔的边数的2倍，齿片28根部开设有齿根孔26，连接部24是固定部22和锁紧部25之间的过渡部分，厚度介于两者之间，锁片10上部边缘设置有倒角31。
如图1所示，限位螺钉9安装在单块扇形瓦之间，锁片10安装在内座体2的锁片槽18内，沉头螺钉11装在沉头孔23内，将锁片10固定在锁片槽18内，沉头螺钉11与锁片10之间以样冲眼或点焊方式固定，如图3所示，锁片10的锁紧部25压接在限位螺钉9的头部上，能确保锁片10每处位置都不高于内座体2的球面，利用专用的多边形成型工具，将锁片10的齿片28形变后凹嵌、贴合于限位螺钉9头部的多边形孔内以完成锁紧，如图6所示，为避免变形受限、应力集中等，限位螺钉9头部的多边形孔接角位置开有缓释槽30。
如图1所示，下部外座环1和上部外座环3上沿球面开有纵向的弧形分流孔12，如图2所示，阶梯销13装入内座体销孔15中，内座体2以阶梯销13定位对齐外座环销孔14装入下部外座环1，下部外座环1安装在电机机座内，与机座间安装有防转销29，如图1所示，将上部外座环3对齐定位装入，内座体2及内部结构应可通过球面副19实现整体小角度自由摆动。
下部外座环1、内座体2及支承槽16、上部外座环3、圆柱支承销4、瓦基5及半圆槽17、轴瓦6、轴瓦挡板8、球面副19组成了复合摆动支承结构，可实现单块扇形瓦可倾摆动和轴承整体调心摆动的复合摆动功能。限位螺钉9、锁片10、沉头螺钉11、锁片槽18、缓释槽30组成限位锁紧结构，弧形分流孔12、锁片槽18组成流量调配结构。

Claims (3)

1.一种屏蔽电机径向轴承结构，其特征是：由复合摆动支承结构、限位锁紧结构、流量调配结构三个结构组成，复合摆动支承结构由下部外座环(1)、内座体(2)及支承槽(16)、上部外座环(3)、圆柱支承销(4)、瓦基(5)及半圆槽(17)、轴瓦(6)、轴瓦挡板(8)、球面副(19)组成，限位锁紧结构由限位螺钉(9)、锁片(10)、沉头螺钉(11)、锁片槽(18)、缓释槽(30)组成，流量调配结构由弧形分流孔(12)、锁片槽(18)组成，圆柱支承销(4)固定在瓦基(5)背部的半圆槽(17)内，轴瓦(6)与瓦基(5)通过弧面配装，轴瓦挡板(8)固定于瓦基(5)和轴瓦(6)两侧，瓦基(5)、轴瓦(6)、轴瓦挡板(8)组装成的单块扇形瓦，通过圆柱支承销(4)安装在内座体(2)的支承槽(16)内，内座体(2)与下部外座环(1)和上部外座环(3)通过球面副(19)连接，下部外座环(1)和上部外座环(3)沿球面副(19)球面开有纵向的弧形分流孔(12)，内座体(2)球面上对应限位螺钉(9)位置开有锁片槽(18)，锁片(10)位于限位螺钉(9)外部，锁片(10)通过沉头螺钉(11)固定在锁片槽(18)内，锁片(10)的锁紧部(25)压接在限位螺钉(9)的头部，锁片(10)的齿片(28)形变后凹嵌贴合于限位螺钉(9)头部的多边形孔内，限位螺钉(9)头部的多边形孔接角位置开有缓释槽(30)。
2.根据权利要求1的屏蔽电机径向轴承结构，其特征在于：圆柱支承销(4)的半径等于瓦基(5)背部的半圆槽(17)的半径，圆柱支承销(4)的半径小于内座体(2)上的支承槽(16)的半径。
3.根据权利要求1的屏蔽电机径向轴承结构，其特征在于：锁片(10)由固定部(22)、连接部(24)、锁紧部(25)组成，固定部(22)上开有沉头孔(23)，锁紧部(25)中间为空心，锁紧部(25)上开设有多个均布的齿槽(27)、齿片(28)，齿片(28)根部直径大于限位螺钉(9)头部的多边形孔的外接圆直径，齿片(28)数量为限位螺钉(9)头部多边形孔的边数的2倍，齿片(28)根部设置有齿根孔(26)，连接部(24)是固定部(22)和锁紧部(25)之间的过渡部分，厚度介于两者之间，锁片(10)上部边缘设置有倒角(31)。
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