CN115711262B

CN115711262B - 一种旋转机械的主轴支撑结构及旋转机械

Info

Publication number: CN115711262B
Application number: CN202110968491.9A
Authority: CN
Inventors: 吕翠; 苏和; 伍继浩; 龚领会
Original assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Current assignee: Technical Institute of Physics and Chemistry of CAS
Priority date: 2021-08-23
Filing date: 2021-08-23
Publication date: 2023-06-16
Anticipated expiration: 2041-08-23
Also published as: CN115711262A

Abstract

本发明适用于机械设备领域，公开了旋转机械的主轴支撑结构及旋转机械，旋转机械包括机壳、第一端盖、第二端盖、主轴、第一轴承组件和第二轴承组件，主轴一端穿过第一端盖，第一轴承组件包括装配在主轴上的第一轴承和固定在第一端盖上的第一轴承座，第二轴承组件包括装配在主轴上的第二轴承、与第二轴承同轴装配的第二轴承座、第一端部固定在第二端盖上的外挡板、装配在第二轴承座和外挡板之间的滑套和弹性件，滑套包括外圈和嵌设在外圈上的滚珠，第二轴承和第二轴承座均位于外挡板与第二端盖之间，第二轴承座与滚珠接触，弹性件压缩在第二轴承座与第二端盖之间，在主轴轴向收缩时，弹性件被压缩或被释放拉伸，保证旋转机械的稳定运行。

Description

一种旋转机械的主轴支撑结构及旋转机械

技术领域

本发明涉及机械设备技术领域，尤其涉及一种旋转机械的主轴支撑结构及旋转机械。

背景技术

低温旋转机械，比如低温泵，低温压缩机，是一种将原动机输出的能量转换为流动介质压力能的能量转换装置。常规旋转机械中，转子通常通过两端轴承进行定位，主轴依据轴承位位置进行固定，不可上下自由浮动。但是低温旋转机械由于在常温下装配，低温下运行，由于材料热膨胀系数及结构的不同，配合间隙发生变化或者主轴及机壳伸缩量不一致，将导致主轴经常抱死，所以常规的轴承定位方式不能用于温度变化梯度大的环境。

发明内容

本发明的目的在于提供一种旋转机械的主轴支撑结构，其旨在解决低温旋转机械由于在常温下装配，低温下运行，容易导致主轴经常抱死的技术问题。

为达到上述目的，本发明提供的方案是：

一种旋转机械的主轴支撑结构，包括第一轴承组件和第二轴承组件，所述第一轴承组件包括用于装配在主轴的第一端的第一轴承、与所述第一轴承的外圈同轴装配的第一轴承座，所述第一轴承座用于固定在第一端盖上，所述第二轴承组件包括用于装配在主轴的第二端的第二轴承、与所述第二轴承的外圈同轴装配的第二轴承座、与所述第二轴承座同轴装配的外挡板、装配在所述第二轴承座与所述外挡板之间的滑套、以及弹性件，所述外挡板具有用于固定在第二端盖上的第一端部和与所述第一端部相对设置的第二端部，所述第二端部向内径向延伸有遮挡部，所述第二轴承和所述第二轴承座均位于所述遮挡部与第二端盖之间，所述滑套包括外圈和若干个嵌设在所述外圈上的滚珠，所述第二轴承座与所述滚珠接触，所述弹性件弹性压缩在所述第二轴承座与第二端盖之间，在主轴轴向收缩时，所述弹性件被压缩或被释放拉伸以使主轴能够轴向移动。

优选地，所述遮挡部与第二端盖之间的距离等于所述第二轴承座的轴向长度与主轴的活动行程之和。

优选地，若干个所述滚珠沿外圈的周向均匀密布在所述外圈上。

优选地，所述弹性件为碟簧或者弹簧。

优选地，所述第二轴承座远离所述第一轴承座的一端开设有安装槽，所述弹性件安装在所述安装槽内。

优选地，所述第一轴承组件还包括套设在主轴的第一端的滑块，所述滑块位于所述第一轴承座朝向所述第二轴承座的一侧，并与所述第一轴承座和第一轴承抵接。

本发明的第二个目的在于提供一种旋转机械，包括机壳、分别设置在所述机壳两端的第一端盖和第二端盖、装配在所述机壳内的主轴、以及主轴支撑结构，所述主轴支撑结构包括第一轴承组件和第二轴承组件，所述主轴的第一端穿过所述第一端盖，并伸出所述第一端盖，所述第一轴承组件包括装配在所述主轴的第一端的第一轴承、与所述第一轴承的外圈同轴装配的第一轴承座，所述第一轴承座固定在所述第一端盖上，所述第二轴承组件包括装配在所述主轴的第二端的第二轴承、与所述第二轴承的外圈同轴装配的第二轴承座、与所述第二轴承座同轴装配的外挡板、装配在所述第二轴承座和所述外挡板之间的滑套、以及弹性件，所述外挡板具有固定在所述第二端盖上的第一端部和与所述第一端部相对设置的第二端部，所述第二端部向内径向延伸有遮挡部，所述第二轴承和所述第二轴承座均位于所述遮挡部与所述第二端盖之间，所述滑套包括外圈和若干个嵌设在所述外圈上的滚珠，所述第二轴承座与所述滚珠接触，所述弹性件弹性压缩在所述第二轴承座与所述第二端盖之间，在所述主轴轴向收缩时，所述弹性件被压缩或被释放拉伸以使所述主轴能够轴向移动。

优选地，若干个所述滚珠沿所述外圈的周向均匀密布在所述外圈上。

优选地，所述弹性件为碟簧或者弹簧；所述第二轴承座远离所述第一轴承座的一端开设有安装槽，所述弹性件安装在所述安装槽内。

优选地，所述第一轴承组件还包括套设在主轴的第一端的滑块，所述滑块位于所述第一轴承座朝向所述第二轴承座的一侧，并与所述第一轴承座和所述第一轴承抵接。

本发明提供的旋转机械的主轴支撑结构具有以下优点：

第一，旋转机械的主轴支撑结构在第二轴承座与第二端盖之间设置有弹性件，通过弹性件吸收温度变化带给主轴的变形量，提供主轴及轴承的浮动定位，并且通过设置带有滚珠的滑套使得主轴能够轴向移动，有效防止大温跨情况下主轴的抱死情况，保证旋转机械的稳定运行。

第二，第一轴承组件采用定位预紧方式，主要承载系统轴向力，第二轴承组件采用弹性件预紧方式，既可以方便的提供由于温度变化导致的轴向变形量，又可以提供轴承的预紧力。

本发明提供的旋转机械具有以下优点：

第一，旋转机械设置有主轴支撑结构，主轴支撑结构在第二轴承座与第二端盖之间设置有弹性件，通过弹性件吸收温度变化带给主轴的变形量，提供主轴及轴承的浮动定位，并且通过设置带有滚珠的滑套使得主轴能够轴向移动，有效防止大温跨情况下主轴的抱死情况，保证旋转机械的稳定运行。

第二，主轴支撑结构的第一轴承组件采用定位预紧方式，主要承载系统轴向力，第二轴承组件采用弹性件预紧方式，既可以方便的提供由于温度变化导致的轴向变形量，又可以提供轴承的预紧力。

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一些实施例，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，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的旋转机械的结构示意图；

图2是本发明实施例提供的滑套的结构示意图。

附图标号说明：

10、机壳；20、第一端盖；30、第二端盖；40、主轴；50、第一轴承组件；51、第一轴承；52、第一轴承座；53、滑块；60、第二轴承组件；61、第二轴承；62、第二轴承座；621、安装槽；63、外挡板；631、第一端部；632、第二端部；633、遮挡部；64、滑套；641、外圈；642、滚珠；65、弹性件。

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的一部分实施例，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。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

还需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件上时，它可以直接在另一个元件上或者可能同时存在居中元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接另一个元件或者可能同时存在居中元件。

另外，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

如图1和图2所示，其为本发明的一种实施例的旋转机械的主轴支撑结构，可以方便的为主轴40提供由于温度变化导致的轴向变形量，同时提供轴承的预紧力。主轴支撑结构适用的旋转机械比如有低温泵，低温压缩机，低温电机，低温发动机等。本发明实施例以低温电机举例说明，低温电机通常运转在-269～-160℃温区，低温电机包括机壳10、分别设置在机壳10两端的第一端盖20和第二端盖30、以及装配在机壳10内的主轴40，主轴40的第一端穿过第一端盖20，并伸出第一端盖20。

请参阅图1和图2，本发明实施例的旋转机械的主轴支撑结构，包括第一轴承组件50和第二轴承组件60，第一轴承组件50包括用于装配在主轴40的第一端的第一轴承51、与第一轴承51的外圈同轴装配的第一轴承座52，第一轴承座52用于固定在第一端盖20上，第二轴承组件60包括用于装配在主轴40的第二端的第二轴承61、与第二轴承61的外圈同轴装配的第二轴承座62、与第二轴承座62同轴装配的外挡板63、装配在第二轴承座62和外挡板63之间的滑套64、以及弹性件65，外挡板63具有用于固定在第二端盖30上的第一端部631和与第一端部631相对设置的第二端部632，第二端部632向内径向延伸有遮挡部633，第二轴承61和第二轴承座62均位于遮挡部633与第二端盖30之间，滑套64包括外圈641和若干个嵌设在外圈641上的滚珠642，第二轴承座62与滚珠642接触，弹性件65弹性压缩在第二轴承座62与第二端盖30之间，在主轴40轴向收缩时，弹性件65被压缩或被释放拉伸以使主轴40能够轴向移动，避免了由于温差变化发生主轴40抱死的现象，即，主轴40朝靠近第二端盖30的方向轴向移动时，第二轴承座62压缩弹性件65，或主轴40朝远离第二端盖30的方向轴向移动，弹性件65拉伸并顶住第二轴承座62。

可以理解地，遮挡部633与第二端盖30之间的距离等于第二轴承座62的轴向长度与主轴40的活动行程之和，在安装弹性件65时，弹性件65处于受压状态，通过第二轴承座62提供给第二轴承61轴向预紧力。

可选地，第一轴承51和第二轴承61均为角接触轴承，角接触轴承能够提供大的承载力，但是其间隙小，如果第一轴承51和第二轴承61都采用定位预紧的方式，则容易发生抱死，主轴40难以转动，而本发明实施例的第一轴承组件50采用定位预紧方式，主要承载系统轴向力，第二轴承组件60采用弹性件65预紧方式，既可以方便的提供由于温度变化导致的轴向变形量，又可以提供轴承的预紧力。

在本发明实施例中，若干个滚珠642沿外圈641的周向均匀密布在外圈641上，使得主轴40收缩时，可以更加自由的轴向浮动。

可选地，滚珠642为提高耐磨性能，采用镀镍或者银的陶瓷球。

可选地，第二轴承座62与外圈641过盈配合，滑套64能够提供轴向相对滑动。

可选地，弹性件65为碟簧或者弹簧。

优选地，第二轴承座62远离第一轴承座52的一端开设有安装槽621，弹性件65安装在安装槽621内，安装方式简单可靠。

优选地，第一轴承组件50还包括套设在主轴40的第一端的滑块53，滑块53位于第一轴承座52朝向第二轴承座62的一侧，并与第一轴承座52和第一轴承51抵接。轴承后端设计滑块53，可方便进行轴承拆卸，实现轴承多次利用。当需要拆卸第一轴承51时，则利用专用轴承拆卸工具，扣住滑块53，将第一轴承51拔出，能够实现第一轴承51的多次重复使用。

本发明实施例的旋转机械的主轴支撑结构具有以下优点：

第一，旋转机械的主轴支撑结构在第二轴承座62与第二端盖30之间设置有弹性件65，通过弹性件65吸收温度变化带给主轴40的变形量，提供主轴40及轴承的浮动定位，并且通过设置带有滚珠642的滑套64使得主轴40能够轴向移动，有效防止大温跨情况下主轴40的抱死情况，保证旋转机械的稳定运行。

第二，第一轴承组件50采用定位预紧方式，主要承载系统轴向力，第二轴承组件60采用弹性件65预紧方式，既可以方便的提供由于温度变化导致的轴向变形量，又可以提供轴承的预紧力。

第三，第一轴承51的后端设置有滑块53，可方便进行第一轴承51的拆卸，实现第一轴承51多次利用。

请参阅图1和图2，本发明实施例还提供了一种旋转机械，包括机壳10、分别设置在机壳10两端的第一端盖20和第二端盖30、装配在机壳10内的主轴40、以及主轴支撑结构，主轴支撑结构包括第一轴承组件50和第二轴承组件60，主轴40的第一端穿过第一端盖20，并伸出第一端盖20，第一轴承组件50包括装配在主轴40的第一端的第一轴承51、与第一轴承51的外圈同轴装配的第一轴承座52，第一轴承座52固定在第一端盖20上，第二轴承组件60包括装配在主轴40的第二端的第二轴承61、与第二轴承61的外圈同轴装配的第二轴承座62、与第二轴承座62同轴装配的外挡板63、装配在第二轴承座62和外挡板63之间的滑套64、以及弹性件65，外挡板63具有固定在第二端盖30上的第一端部631和与第一端部631相对设置的第二端部632，第二端部632向内径向延伸有遮挡部633，第二轴承61和第二轴承座62均位于遮挡部633与第二端盖30之间，滑套64包括外圈641和若干个嵌设在外圈641上的滚珠642，第二轴承座62与滚珠642接触，弹性件65弹性压缩在第二轴承座62与第二端盖30之间，在主轴40轴向收缩时，弹性件65被压缩或被释放拉伸以使主轴40能够轴向移动，避免了由于温差变化发生主轴40抱死的现象，即，主轴40朝靠近第二端盖30的方向轴向移动时，第二轴承座62压缩弹性件65，或主轴40朝远离第二端盖30的方向轴向移动，弹性件65拉伸并顶住第二轴承座62。

可选地，弹性件65为碟簧或者弹簧。

进一步地，主轴40上设置有两个凸台，分别作为第一轴承组件50和第二轴承组件60的轴肩定位。

本发明实施例的旋转机械具有以下优点：

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims

1.一种旋转机械的主轴支撑结构，其特征在于，包括第一轴承组件和第二轴承组件，所述第一轴承组件包括用于装配在主轴的第一端的第一轴承、与所述第一轴承的外圈同轴装配的第一轴承座，所述第一轴承座用于固定在第一端盖上，所述第二轴承组件包括用于装配在主轴的第二端的第二轴承、与所述第二轴承的外圈同轴装配的第二轴承座、与所述第二轴承座同轴装配的外挡板、装配在所述第二轴承座与所述外挡板之间的滑套、以及弹性件，所述外挡板具有用于固定在第二端盖上的第一端部和与所述第一端部相对设置的第二端部，所述第二端部向内径向延伸有遮挡部，所述第二轴承和所述第二轴承座均位于所述遮挡部与第二端盖之间，所述滑套包括外圈和若干个嵌设在所述外圈上的滚珠，所述第二轴承座与所述滚珠接触，所述弹性件弹性压缩在所述第二轴承座与第二端盖之间，在主轴轴向收缩时，所述弹性件被压缩或被释放拉伸以使主轴能够轴向移动。

2.如权利要求1所述的主轴支撑结构，其特征在于，所述遮挡部与第二端盖之间的距离等于所述第二轴承座的轴向长度与主轴的活动行程之和。

3.如权利要求1所述的主轴支撑结构，其特征在于，若干个所述滚珠沿外圈的周向均匀密布在所述外圈上。

4.如权利要求1所述的主轴支撑结构，其特征在于，所述弹性件为碟簧或者弹簧。

5.如权利要求1所述的主轴支撑结构，其特征在于，所述第二轴承座远离所述第一轴承座的一端开设有安装槽，所述弹性件安装在所述安装槽内。

6.如权利要求1所述的主轴支撑结构，其特征在于，所述第一轴承组件还包括套设在主轴的第一端的滑块，所述滑块位于所述第一轴承座朝向所述第二轴承座的一侧，并与所述第一轴承座和第一轴承抵接。

7.一种旋转机械，其特征在于，包括机壳、分别设置在所述机壳两端的第一端盖和第二端盖、装配在所述机壳内的主轴、以及主轴支撑结构，所述主轴支撑结构包括第一轴承组件和第二轴承组件，所述主轴的第一端穿过所述第一端盖，并伸出所述第一端盖，所述第一轴承组件包括装配在所述主轴的第一端的第一轴承、与所述第一轴承的外圈同轴装配的第一轴承座，所述第一轴承座固定在所述第一端盖上，所述第二轴承组件包括装配在所述主轴的第二端的第二轴承、与所述第二轴承的外圈同轴装配的第二轴承座、与所述第二轴承座同轴装配的外挡板、装配在所述第二轴承座和所述外挡板之间的滑套、以及弹性件，所述外挡板具有固定在所述第二端盖上的第一端部和与所述第一端部相对设置的第二端部，所述第二端部向内径向延伸有遮挡部，所述第二轴承和所述第二轴承座均位于所述遮挡部与所述第二端盖之间，所述滑套包括外圈和若干个嵌设在所述外圈上的滚珠，所述第二轴承座与所述滚珠接触，所述弹性件弹性压缩在所述第二轴承座与所述第二端盖之间，所述主轴轴向收缩，所述主轴朝靠近所述第二端盖的方向轴向移动，在所述主轴轴向收缩时，所述弹性件被压缩或被释放拉伸以使所述主轴能够轴向移动。

8.如权利要求7所述的旋转机械，其特征在于，若干个所述滚珠沿所述外圈的周向均匀密布在所述外圈上。

9.如权利要求7所述的旋转机械，其特征在于，所述弹性件为碟簧或者弹簧；所述第二轴承座远离所述第一轴承座的一端开设有安装槽，所述弹性件安装在所述安装槽内。

10.如权利要求7所述的旋转机械，其特征在于，所述第一轴承组件还包括套设在主轴的第一端的滑块，所述滑块位于所述第一轴承座朝向所述第二轴承座的一侧，并与所述第一轴承座和所述第一轴承抵接。