CN2043684U - 绝缘传动轴系统 - Google Patents

Abstract

在电气设备、特别是在带电作业机具上使用的、传递功率和转矩用的绝缘传动轴系统。过去这种系统采用细长的硬质绝缘轴和轴外套管。在两端镶金属轴承。重量和振动都较大。本实用新型采用绝缘材料制造轴承。而且每隔一段轴向距离就装置一套，采用多段短硬轴柔性联接组成整个传动轴。重量和振动都有所降低。

Description

本实用新型是在电气设备上使用的绝缘传动轴系统。它特别适用于装在带电作业机具上。（以下有时将绝缘传动轴系统简称为“系统”）在带电作业机具上，常常要使用绝缘传动轴系统。过去，它是这样构成的：在一条长1米至几米的套管里面有一条长度与套管近似的传动轴，套管和传动轴全部由硬质绝缘材料制造，两端镶有金属轴承。工作时，传动轴旋转，整个系统的两端分别接触两种不同的电位。这一系统的作用是在保证绝缘的前提下传递功率和转矩。通常，这一系统还要承受横向外力的作用。天津电力局正在研制的旋转式带电清扫刷初期采用的绝缘传动轴系统就是这种结构，它在系统的一端安装上电动机，另一端安装上毛刷头，用来执行带电清扫任务。（以下有时将“绝缘传动轴”简称为“轴”）

对于这种细长的系统，在一般加工精度时，轴的旋转会使轴产生弯曲变形和振动，并由轴承将振动传递给套管。横向外力的作用会使套管以至于整个系统产生弯曲变形。这几种变形还会降低传输效率、加剧轴承磨损。变形若过大，会使轴和套管内壁发生局部直接接触而无法工作。

在过去的结构中，设计者是采用降低套管和轴的长细比（柔度），提高它们的抗弯刚度来克服上述缺点的。这种作法的缺点是浪费材料、加大重量、对振动的减轻作用不强。

本实用新型的任务是针对上述缺点发明出一种新结构的绝缘传动轴系统，使用较少的材料制造，但可以传递同样的功率和转矩，而且还能大幅度减轻振动。

本实用新型的方案是：a、用绝缘材料制造轴承；b、轴承不仅装置在系统的两端。而是每隔一段轴向距离就装置一套。这样既使选用较大长细比（柔度）的轴，在旋转时也不会产生过大的弯曲和振动。相邻两轴承之间的距离（附图1中的c）可以在0.04～1.2米之间选择，对于电动旋转毛刷之类的一般机具，选择0.3～0.6米时经济技术效果最好；c、绝缘传动轴采用多段短硬轴柔性联接的组合形式。整个传动轴分为多段，每段都由硬质绝缘材料制造，各段之间用橡胶或塑料等柔性材料联接，组成整个传动轴。这样，当套管受到横向外力的作用而产生弯曲变形时，传动轴可以适应这种变形而仍能滑快地旋转，由此可以选用轻型薄壁的套管。

综合采用以上3个特点是本实用新型的方案。当然，只采用特点a及b也会产生比过去的结构较佳的技术效果。

以下结合附图对上述方案作详细说明：

图1是本实用新型的结构示意图。由于本实用新型较长，为了节省图幅，对其沿长度方向形状一致的部分采用断开绘制，折断处用波浪线表示。图1中：1短段硬轴、2橡胶管、3滑动轴承的内圈、4滑动轴承的外圈、5橡胶减振圈、6套管。尺寸c是相邻两轴承之间的距离。B－B′截面是绑扎尼龙绳或穿尼龙销钉的位置。

图2是图1的剖视图，其剖面位置和投影方向如图1中A－A′所示。

图3是各段短硬轴之间的柔性联接体被制造成圆柱形的结构示意图。其中：7橡胶柱。

图4是一种简化的轴承结构示意图。

图5是一种在端部采用普通滑动轴承的结构示意图。

从图1中可以看出，整个传动轴是由多段短硬轴（1）组成的，每段短硬轴（1）都由环氧树脂玻璃纤维材料制成，各段之间由橡胶管（2）进行联接。橡胶管（2）的外面套有由聚四氟乙烯材料制成的圆形套圈（3），它就是滑动轴承的内圈（3）。由于橡胶管（2）是被一定的外力（几十公斤）挤压装配就位的，所以它和短轴（1）、内圈（3）之间存在较大的摩擦力，工作时可以同步旋转。必要时还可以在B－B′位置绑扎尼龙线或穿尼龙销钉来增强橡胶管（2）和短轴（1）之间的同步性。内圈（3）的外面是另一个由聚四氟乙烯制成的圆形套圈（4），它就是滑动轴承的外圈（4），内圈（3）和外圈（4）组成一套滑动轴承，工作时，内圈（3）在外圈（4）内旋转，轴承的外圈（4）和套管（6）之间镶有一个橡胶减振圈（5），用以减轻工作时轴的振动向套管的传递。橡胶减振圈（5）也是被挤压就位的，所以它能和轴承的外圈（4）及套管（6）保持固定，套管（6）是一个不分段的整体管，全部由环氧树脂玻璃纤维材料制造。

本实用新型尽管比过去的结构增加了一些零部件，但是由于它们全部是由绝缘材料制造的，所以整个传动轴系统的电气绝缘性能基本没有受到影响，这正是采用绝缘轴承（和相关零件）代替金属轴承所产生的新的技术效果。

本实用新型的使用方法和过去结构的完全一样。

从图1中可以看出，本实用新型的轴承恰好装置在各段短硬轴之间的柔性联接体上，这是本实用新型的又一特点，它的优点是：a、可以利用柔性联接体，即橡胶管（2）的弹性进一步减轻轴振动向套管的传递。b、可以最大限度发挥轴承的作用，这个作用是指减轻轴在旋转时发生弯曲和振动。若不用此方式布置轴承，整个系统所需要的轴承数目有可能要增加一些，才能达到同样的技术效果。由于本实用新型在轴承布置方式上有此特点，不难通过图1看出：在本实用新型中，每段短硬轴的长度恰好等于：相邻两轴承之间的距离（c）与1个轴承的轴向厚度之和（也可以比此数值略小1～2毫米）。

下面说一下本实用新型的几种替换结构和替换材料：

一、前面已经说过，可以不采用多段短硬轴柔性联接的结构，仍然采用一支整体硬长轴，但是每隔一段距离就装置一套绝缘材料造的轴承，这样的结构仍然比过去的结构有优越性。

二、可以省去橡胶减振圈（5）不用，同时把轴承的外圈（4）的外径加大，使之直接与套管（6）的内壁固定。甚至可以把外圈（4）和套管（6）作成一体，采用同种材料。

三、可以采用由绝缘材料制造的滚动轴承代替图1中的滑动轴承（3）（4）。比如采用橡胶滚针轴承，其中的滚针和保持架等金属零件改由尼龙或聚四氟乙烯材料制造，这种替换尽管在技术上有利，但会增加制造成本。

四、各段短硬轴之间的柔性联接体可以制成圆柱形，见图3，其中用橡胶柱（7）代替了图1中的橡胶管（2）。此外，也可以使用多种具有柔性联接技术效果的其它联轴方法来联接各段短硬轴，这可以从机械零件教科书（或机械手册）的联轴器章节里弹性联轴器和刚性补偿式联轴器栏目中查到，如果使用这些联轴器的话，当然要用绝缘材料制造。

五、可以同时省去图1中的轴承外圈（4）和橡胶减振圈（5），并且加大轴承内圈（3）的外径，使之直接在套管的内壁里滑动旋转。见图4。此时，轴承的外圈由套管（6）兼任了，但仍应被视为一套轴承。

六、上面已经提到，轴承可以并不恰好装置在各段短硬轴之间的柔性联接体上。在此种情况下，轴承的内圈（3）与轴之间可以装置另外一段减振橡胶管，也可以不装置。甚至可以把内圈（3）和轴（1）作成一体，采用同种材料。

七、可以用塑料（比如聚氯乙烯）代替橡胶制造橡胶管（2）和橡胶减振圈（5）。

八、可以用尼龙等工程塑料代替所说的聚四氟乙烯，每个塑料行业的技术人员都能说出多种这类代替物。

九、所说的尼龙和聚四氟乙烯都可以添加一定比例的玻璃纤维材料，这是该行业技术人员熟知的。

十、能够替代所说的环氧树脂玻璃纤维材料的材料也很多，比如聚氯乙烯等，这是塑料行业及带电作业行业技术人员所熟悉的。

无论是采用以上十种替换当中的一种，还是综合采用其中的几种，都应被视为是本实用新型或与本实用新型等同。另外还应说明，本实用新型两端的轴承和轴的结构常常要受到与外部零件的联接方式的影响而变化。

上面提到的研制中的旋转式带电清扫刷，其初期采用的传动轴系统的参数为：长度2.5米，套管为外径36毫米、内径30毫米的环氧树脂玻璃布管，它的传动轴为同种材料的、外径21毫米、内径17毫米的空心轴。改用本实用新型的结构后，其参数为：总长仍为2.5米。套管改为外径36毫米、内径32毫米、材料不变。传动轴共分5段，每段都是直径10毫米的实心轴，材料不变，共采用6套用聚四氟乙烯制造的滑动轴承，每套轴承的轴向厚度为20毫米，两端的两套轴承与套管的端部对齐，各轴承间的距离相等。两端的两套轴承为聚四氟乙烯制造的普通滑动轴承。中间的四套与图1所画的结构一样。两端的两节短段硬轴比中间的长20毫米，伸出套管端部之外，以便与外部零件联接。两个端部的结构如图5所示，其余部分的结构与图1相同。

当把清扫刷的传动轴系统由过去的结构换成本实用新型的结构之后，传动轴系统的重量由2.3公斤减为1.8公斤，振动情况有很大改善，由于该工具是手持式的，所以这些改善深受使用者欢迎。

Claims (11)

1、一种在电气设备上使用的绝缘传动轴系统，它特别适用于装在带电作业机具上，它主要由轴承、绝缘材料制造的传动轴和绝缘材料制造的轴外套管组成，其特征在于：

a、所说的轴承由绝缘材料制造；

b、相邻两轴承之间的距离在0.04～1.2米之间。

2、按照权利要求1所说的绝缘传动轴系统，其特征在于所说的绝缘材料制造的传动轴是由多段短硬轴用柔性联接体相互联接组合而成。

3、按照权利要求2所说的绝缘传动轴系统，其特征在于所说的柔性联接体是用橡胶或塑料制造的管状体。

4、按照权利要求3所说的绝缘传动轴系统，其特征在于所说的轴承恰好装置在所说的管状体上。

5、按照权利要求2所说的绝缘传动轴系统，其特征在于所说的轴承恰好装置在所说的柔性联接体上。

6、按照权利要求1所说的绝缘传动轴系统，其特征在于所说的轴承是由聚四氟乙烯制造的滑动轴承。

7、按照权利要求2所说的绝缘传动轴系统，其特征在于所说的轴承是由聚四氟乙烯制造的滑动轴承。

8、按照权利要求3所说的绝缘传动轴系统，其特征在于所说的轴承是由聚四氟乙烯制造的滑动轴承。

9、按照权利要求4所说的绝缘传动轴系统，其特征在于所说的轴承是由聚四氟乙烯制造的滑动轴承。

10、按照权利要求5所说的绝缘传动轴系统。其特征在于所说的轴承是由聚四氟乙烯制造的滑动轴承。

11、按照权利要求1至10之一所说的绝缘传动轴系统，其特征在于在所说的轴承和轴外套管之间有一个由橡胶或塑料制造的减振圈。

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