專利名稱：一種高速電動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子支承結(jié)構(gòu)及該旋轉(zhuǎn)機(jī)械的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于高速電動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子支承結(jié)構(gòu)，特別涉及用于安裝在交
通運(yùn)輸工具一車輛等上的由大容量高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣制冷機(jī)、空氣壓縮機(jī)等的轉(zhuǎn)子支承，其中轉(zhuǎn)子以例如不小于每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)。
背景技術(shù)：
大功率、高轉(zhuǎn)速的高速電動(dòng)機(jī)(20kw，60000/min以上)設(shè)計(jì)的主要技術(shù)問題之一就是軸承設(shè)計(jì)。目前，對(duì)這種大功率、高轉(zhuǎn)速的電機(jī)軸承設(shè)計(jì)一般都考慮采用電磁軸承與滾動(dòng)軸承混合支承的主動(dòng)型磁力軸承支承方式，但這種磁力軸承的電控和制造復(fù)雜，價(jià)格昂貴、可靠性較低，目前還不能商品化；液體滑動(dòng)軸承因電機(jī)高速旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦損失較大和空氣滑動(dòng)軸承的承載力小等原因也受到一定程度的使用限制；采用復(fù)合陶瓷球角接觸球軸承作為這種大功率、高轉(zhuǎn)速的電機(jī)軸承，目前國內(nèi)還未見相關(guān)報(bào)道。 本發(fā)明提供了一種適用于安裝在交通運(yùn)輸工具上的由高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣制冷機(jī)、空氣壓縮機(jī)等應(yīng)用的半浮動(dòng)式滾-滑動(dòng)雙重軸承支承結(jié)構(gòu)，對(duì)系統(tǒng)可靠運(yùn)行起到了至關(guān)重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容
發(fā)明采用的技術(shù)方案是，考慮到高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣制冷機(jī)、空氣壓縮機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的轉(zhuǎn)速雖然很高，但外載荷比較均勻，且對(duì)轉(zhuǎn)子系的運(yùn)轉(zhuǎn)精度要求不是很高，因此，設(shè)計(jì)一種對(duì)電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)精度要求不是很高而可靠性高、軸承摩擦損失小、運(yùn)行壽命長的復(fù)合式軸承，即滾_滑動(dòng)雙重軸承由此提出；另一方面，由于安裝在交通運(yùn)輸工具上的高速電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)的空氣制冷機(jī)、空氣壓縮機(jī)工作中無法避免振動(dòng)，以及轉(zhuǎn)子長時(shí)間工作的各種原因，動(dòng)平衡精度有可能有所破壞，除了要求轉(zhuǎn)子在初始就具有一定的動(dòng)平衡精度外，更為重要的是使軸承要能夠吸收振動(dòng)能量，以保證軸承可靠地工作。因此，對(duì)滾-滑動(dòng)雙重軸承采取整體半浮動(dòng)式的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，就可以形成對(duì)轉(zhuǎn)子系的彈性支承和工作中的油膜減振，也是本發(fā)明采取的主要技術(shù)方案之一。 本發(fā)明的有益效果是，由于轉(zhuǎn)子系采用半浮動(dòng)式滾-滑動(dòng)雙重軸承，電機(jī)高速運(yùn)行時(shí)，轉(zhuǎn)子軸 一滾-滑動(dòng)雙重軸承——浮動(dòng)套三者相互支承間的相對(duì)轉(zhuǎn)速大為降低，摩擦功耗減小，軸承壽命得以很大程度上的提高；并且轉(zhuǎn)子的軸頸與徑向滑動(dòng)軸承為非剛性接觸，以及浮動(dòng)套與軸承座孔之間形成的彈性支承和油膜減振，很大程度上吸收了轉(zhuǎn)子的振動(dòng)能量。當(dāng)高速電動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子在60000r/min以上運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。


圖1是一種作為包括本發(fā)明的轉(zhuǎn)子支承結(jié)構(gòu)的高速電動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的空氣制冷機(jī)實(shí)施例的主視圖。 圖2是本發(fā)明的半浮動(dòng)式滾_滑動(dòng)雙重軸承實(shí)施例的主視圖。圖3是圖2中的徑向滑動(dòng)軸承的視圖。
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的具體實(shí)施例。圖l表示為一種空氣制冷機(jī)l的主視圖，該制冷機(jī)1由一臺(tái)包括本發(fā)明的半浮動(dòng)式滾_滑動(dòng)雙重軸承5的電動(dòng)機(jī)4直接驅(qū)動(dòng)。圖1中，空氣制冷機(jī)1在其中部包括一臺(tái)電動(dòng)機(jī)4。電動(dòng)機(jī)4包括轉(zhuǎn)子2和定子3。轉(zhuǎn)子2兩側(cè)對(duì)置半浮動(dòng)式滾_滑動(dòng)雙重軸承5。左端的軸承座6與左水套蓋12組成左冷卻水套，右端的軸承座6與右水套蓋7組成右冷卻水套。釬焊有散熱翅片10的定子外套9與本體11組成定子3的冷卻水套。制冷葉輪13和壓氣葉輪8固定在轉(zhuǎn)子2的兩個(gè)軸端部上。從渦輪機(jī)出口引出部分冷氣進(jìn)入電動(dòng)機(jī)4內(nèi)部冷卻。 圖2表示上述空氣制冷機(jī)1右側(cè)的半浮動(dòng)式滾_滑動(dòng)雙重軸承5。
圖2中，轉(zhuǎn)子2軸頸上的徑向滑動(dòng)軸承26兩端部上，嵌套一對(duì)復(fù)合陶瓷球角接觸球軸承15a、15b且呈背對(duì)背安裝方式，球軸承15a旁設(shè)有噴油襯圈117，球軸承15b旁設(shè)有噴油襯圈1121，碟形彈簧27置于噴油襯圈117與噴油襯圈1121之間，對(duì)兩球軸承實(shí)施定壓預(yù)緊和補(bǔ)償軸向游隙，整體以滑配方式嵌入浮動(dòng)套14內(nèi)。軸位螺釘19限制噴油襯圈117僅作軸向移動(dòng)，止動(dòng)螺釘20將噴油襯圈1121固定在浮動(dòng)套14內(nèi)。 球軸承15b與徑向滑動(dòng)軸承26組合后的外側(cè)端面25，與推力滑動(dòng)軸承24共同構(gòu)成內(nèi)層推力滑動(dòng)軸承副。 浮動(dòng)套14的外圓兩端部上各設(shè)有兩道O形橡膠密封圈16，外側(cè)端上設(shè)置軸用彈性擋圈22和擋塊23，以限制浮動(dòng)套14軸向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，使其裝入圖1中的具有一定配合間隙的左右端軸承座6孔內(nèi)整體處于半浮動(dòng)狀態(tài)，形成彈性支承和工作中的油膜減振，總體構(gòu)成轉(zhuǎn)子2兩端對(duì)置、雙向限位的半浮動(dòng)式滾-滑動(dòng)雙重軸承5。 圖2中，球軸承15a、15b的內(nèi)外環(huán)大端一側(cè)，滾道邊緣的圓周上開有1_3個(gè)直徑為0. 7mm的徑向小孔，形成球軸承的環(huán)下潤滑油道；噴油襯圈117和噴油襯圈1121靠球軸承15a、 15b —側(cè)的端面圓周上開有1-3個(gè)直徑為0. 7mm的小孔，形成噴射潤滑油道。這樣做的有益效果是，球軸承在環(huán)下潤滑和噴射潤滑的共同作用下，球軸承的dj!值會(huì)得到進(jìn)一步提高，若在此條件下再采用半浮動(dòng)式滾_滑動(dòng)雙重軸承5降低其工作轉(zhuǎn)速，就會(huì)很大程度上延長球軸承的使用壽命。 圖2中的浮動(dòng)套14、噴油襯圈117上還設(shè)置有引入渦輪機(jī)出口冷氣的通孔18，對(duì)軸承內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。 圖3中，徑向滑動(dòng)軸承26的內(nèi)孔兩端作為轉(zhuǎn)子2的軸頸支承面，每端的軸頸支承面上均布三個(gè)8-12mm的方形淺油腔，中間部位設(shè)計(jì)成空腔并開有三排徑向通孔，形成排油通道；由噴油襯圈117和噴油襯圈1121引入的低壓滑油，通過徑向滑動(dòng)軸承26外圓兩側(cè)上的環(huán)道油槽和連通環(huán)道油槽的徑軸向均布的小孔引入徑向滑動(dòng)軸承26內(nèi)，分別向徑向滑動(dòng)軸承26和球軸承15a、15b的內(nèi)環(huán)提供壓力滑油；徑向滑動(dòng)軸承26的外側(cè)端面上還開有1-3個(gè)連通方形油腔的小孔，向推力滑動(dòng)軸承24提供壓力滑油。 由于圖2中的半浮動(dòng)式滾_滑動(dòng)雙重軸承5的轉(zhuǎn)子支承結(jié)構(gòu)，由圖1所表示的空氣制冷機(jī)l，高速運(yùn)行時(shí)效果是顯著的。
權(quán)利要求
一種高速電動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子支承結(jié)構(gòu)，包括轉(zhuǎn)子(2)兩端軸頸上的徑向滑動(dòng)軸承(26)兩端部上嵌套一對(duì)復(fù)合陶瓷球角接觸球軸承(15a、15b)且呈背對(duì)背安裝方式，球軸承(15a)旁設(shè)有噴油襯圈I(17)，球軸承(15b)旁設(shè)有噴油襯圈II(21)，碟形彈簧(27)置于噴油襯圈I(17)與噴油襯圈II(21)之間，對(duì)兩球軸承(15a、15b)實(shí)施定壓預(yù)緊和補(bǔ)償軸向游隙，整體以滑配方式嵌入浮動(dòng)套(14)內(nèi)，軸位螺釘(19)限制噴油襯圈I(17)僅作軸向移動(dòng)，止動(dòng)螺釘(20)將噴油襯圈II(21)固定在浮動(dòng)套(14)內(nèi)；球軸承(15b)與徑向滑動(dòng)軸承(26)組合后的外側(cè)端面(25)，與推力滑動(dòng)軸承(24)共同構(gòu)成內(nèi)層推力滑動(dòng)軸承副；浮動(dòng)套(14)的外圓兩端部上各設(shè)有兩道O形橡膠密封圈(16)，外側(cè)端上設(shè)置軸用彈性擋圈(22)和擋塊(23)，限制浮動(dòng)套(14)軸向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，使其裝入具有一定配合間隙的左右端軸承座(6)孔內(nèi)整體處于半浮動(dòng)狀態(tài)，形成彈性支承，總體構(gòu)成轉(zhuǎn)子(2)兩端對(duì)置、雙向限位的半浮動(dòng)式滾一滑動(dòng)雙重軸承(5)。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半浮動(dòng)式滾-滑動(dòng)雙重軸承(5)，其特征是，球軸承(15a、15b)的內(nèi)外環(huán)大端一側(cè)，滾道邊緣的圓周上開有l(wèi)-3個(gè)直徑為0. 5-1. Omm的徑向小孔，形成球軸承的環(huán)下潤滑油道；噴油襯圈1(17)和噴油襯圈11(21)靠球軸承(15a、15b) —側(cè)的端面圓周上開有1-3個(gè)直徑為0. 5-1. Omm的小孔，形成噴射潤滑油道。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半浮動(dòng)式滾-滑動(dòng)雙重軸承(5)，其特征是，徑向滑動(dòng)軸承(26)的內(nèi)孔兩端作為轉(zhuǎn)子(2)的軸頸支承面，每端的軸頸支承面上均布三個(gè)8-12mm的方形淺油腔，中間部位設(shè)計(jì)成空腔并開有數(shù)排徑向通孔，形成排油通道；由噴油襯圈1(17)和噴油襯圈11(21)引入的低壓滑油，通過徑向滑動(dòng)軸承(26)外圓兩側(cè)上的環(huán)道油槽和連通環(huán)道油槽的徑軸向均布的小孔引入徑向滑動(dòng)軸承(26)內(nèi)，分別向徑向滑動(dòng)軸承(26)和球軸承(15a、15b)的內(nèi)環(huán)提供壓力滑油；徑向滑動(dòng)軸承(26)的外側(cè)端面上還開有l(wèi)-3個(gè)連通方形油腔的小孔，向推力滑動(dòng)軸承(24)提供壓力滑油。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的半浮動(dòng)式滾-滑動(dòng)雙重軸承(5)，其特征是，浮動(dòng)套(14)、噴油襯圈1(17)上設(shè)置有引入外界冷氣的通孔(18)，對(duì)軸承內(nèi)部進(jìn)行強(qiáng)制冷卻。
5. —種高速電動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械，包括一個(gè)由權(quán)利要求1所述的半浮動(dòng)式滾-滑動(dòng)雙重軸承(5)的轉(zhuǎn)子支承結(jié)構(gòu)。
全文摘要
一種根據(jù)本發(fā)明的用于高速電動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械的轉(zhuǎn)子支承結(jié)構(gòu)，采用在轉(zhuǎn)子兩端軸頸上的徑向滑動(dòng)軸承兩端部上，嵌套一對(duì)角接觸球軸承，兩球軸承之間采用定壓預(yù)緊，整體嵌入浮動(dòng)套內(nèi)；浮動(dòng)套的外側(cè)端設(shè)置擋圈和擋塊，以限制浮動(dòng)套軸向移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，使其裝入具有一定配合間隙的軸承座孔內(nèi)整體處于半浮動(dòng)狀態(tài)，構(gòu)成半浮動(dòng)式滾-滑動(dòng)雙重軸承。當(dāng)采用本發(fā)明的轉(zhuǎn)子支承結(jié)構(gòu)的大功率高速電動(dòng)旋轉(zhuǎn)機(jī)械安裝在車輛上以60000r/min以上的高速運(yùn)行時(shí)，由于半浮動(dòng)式滾-滑動(dòng)雙重軸承的作用，系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)H02K7/08GK101771307SQ200810237258
公開日2010年7月7日 申請日期2008年12月26日 優(yōu)先權(quán)日2008年12月26日
發(fā)明者伍懷秋, 何君, 何應(yīng)明 申請人:何君;伍懷秋;何應(yīng)明