高速電動旋轉(zhuǎn)機械用滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)及該旋轉(zhuǎn)機械的制作方法
【專利摘要】一種根據(jù)本發(fā)明的高速電動旋轉(zhuǎn)機械用滾一滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)，包括：滾一滾動復(fù)合軸承支承、油霧潤滑/冷卻一分離/回收系統(tǒng)。滾-滾動復(fù)合軸承支承包括：一對小的球軸承裝入齒輪式固定套內(nèi)孔中，一對大的球軸承裝在齒輪式固定套的外圓上，齒輪式固定套的齒輪圓周上安裝一氣動噴嘴盤，噴嘴盤與軸承座組成氣體腔室。進入氣體腔室的壓縮氣體，通過噴嘴盤驅(qū)動齒輪式固定套高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速由調(diào)壓閥調(diào)節(jié)，實現(xiàn)軸承系統(tǒng)對滾一滾動復(fù)合軸承的相對運動速度要求。油霧潤滑/冷卻-分離/回收系統(tǒng)由調(diào)壓閥、油霧器、油氣分離器等組成。采用本發(fā)明的高速電動旋轉(zhuǎn)機械，電機工作轉(zhuǎn)速可達40000r/min以上，效果是顯著的。
【專利說明】高速電動旋轉(zhuǎn)機械用滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)及該旋轉(zhuǎn)機械
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種高速電動旋轉(zhuǎn)機械用滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)，特別涉及用于安裝在交通運輸工具一車輛等上的由大容量高速電機驅(qū)動的空氣壓縮機、空氣制冷機、離心式制冷壓縮機等的轉(zhuǎn)子支承，其中電機以例如不小于每分鐘數(shù)萬轉(zhuǎn)的高速旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明也涉及包括該滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)的其它高速電動旋轉(zhuǎn)機械。
【背景技術(shù)】
[0002]大功率、高轉(zhuǎn)速的高速電機(20kw，40000/min以上)設(shè)計的主要技術(shù)問題之一就是軸承設(shè)計。目前，對這種大功率、高轉(zhuǎn)速的電機軸承設(shè)計一般都考慮采用電磁軸承與滾動軸承混合支承的主動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，價格昂貴、可靠性較低，目前還不能商品化；液體滑動軸承因電機高速旋轉(zhuǎn)時的摩擦損失較大和空氣滑動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)速的電機軸承，目前國內(nèi)還未見相關(guān)報道。
[0003]本發(fā)明提供的滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)，根據(jù)物體的相對運動疊加原理，軸承極限轉(zhuǎn)速為內(nèi)外兩個滾動軸承的極限轉(zhuǎn)速之和，從而可大大提高采用滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)作支承的高速電動旋轉(zhuǎn)機械的工作轉(zhuǎn)速，其可靠性和電機的性價比也由此提高。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004]發(fā)明采取的技術(shù)方案是一種用于高速電動旋轉(zhuǎn)機械的滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)，包括:滾-滾動復(fù)合軸承支承、油霧潤滑/冷卻-分離/回收系統(tǒng)。
[0005]滾-滾動復(fù)合軸承支承包括:一個用于安裝內(nèi)外球軸承的齒輪式固定套，一端上加工有外齒輪以替代氣動葉輪，一對小的同一型號的球軸承裝入固定套的內(nèi)孔，一對大的同一型號的球軸承裝在固定套的外圓上。齒輪式固定套的齒輪圓周上安裝一氣動噴嘴盤，噴嘴盤與軸承座組成氣體腔室。由來自高速電動旋轉(zhuǎn)式機械的空氣制冷機所產(chǎn)生的壓縮氣體進入氣體腔室后，通過噴嘴盤驅(qū)動齒輪式固定套高速旋轉(zhuǎn)，其轉(zhuǎn)速可通過調(diào)壓閥調(diào)節(jié)，實現(xiàn)軸承系統(tǒng)對滾-滾動復(fù)合軸承的相對運動速度要求。油霧潤滑/冷卻-分離/回收系統(tǒng)由調(diào)壓閥、油霧器、油氣分離器等組成，其目的是向滾-滾動復(fù)合軸承支承和電機內(nèi)部提供帶有油霧的潤滑/冷卻氣體以及對油霧氣體的分離回收。
[0006]本發(fā)明的有益效果是該高速電動旋轉(zhuǎn)機械的工作轉(zhuǎn)速達到40000r/min以上時，電機運行穩(wěn)定、可靠。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0007]圖1是一種作為包括本發(fā)明的滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)的高速電動旋轉(zhuǎn)式機械的空氣制冷機實施例主視圖
[0008]圖2是作為包括本發(fā)明的高速電動旋轉(zhuǎn)機械用滾-滾動復(fù)合軸承支承的主視圖
[0009]圖3是作為包括本發(fā)明的滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)中的油霧潤滑/冷卻-分離/回收系統(tǒng)原理圖
[0010]圖4是圖2中的齒輪式固定套與噴嘴盤組合的主視圖
【具體實施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖描述本發(fā)明的具體實施例。圖1表示為一種空氣制冷機I的主視圖，該制冷機I立式安置，上端安裝離心式壓氣機7，下端安裝渦輪膨脹機20，由一臺包括本發(fā)明的滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)支承的電機3直接聯(lián)接，三者同軸旋轉(zhuǎn)。圖1中，制冷機I在其中部包括一臺電機3。電機3包括轉(zhuǎn)子5和定子4。轉(zhuǎn)子5兩端安置滾-滾動復(fù)合軸承支承2。轉(zhuǎn)子5兩端的滾-滾動復(fù)合軸承支承2中的大小角接觸球軸承在制冷機I內(nèi)為面對面安裝。制冷機I下端的渦輪膨脹機20底部，安裝有一軸向卸荷并支承膨脹渦輪穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)的角接觸球軸承21，以卸掉電機轉(zhuǎn)子系重量為主要目的之一，使電機3上下兩端的滾-滾動復(fù)合軸承所受軸向載荷均勻，以期達到基本相同的工作壽命周期。軸向卸荷球軸承21的極限轉(zhuǎn)速為制冷機I工作轉(zhuǎn)速的兩倍以上，其輕度預(yù)載荷力基本上與轉(zhuǎn)子系重量相當，通過軸向卸荷軸承21底部的波形彈簧22控制。電機3上下兩端的滾-滾動復(fù)合軸承支承2中的一對小球軸承15a、15b和一對大球軸承12a、12b所受軸向載荷的大小，均由安裝在電機3上端的滾-滾動復(fù)合軸承支承2上的彈簧9控制。制冷機I上端的壓氣機7葉輪入口端，安裝有一對背靠背的角接觸球軸承8a、8b,以支承壓氣葉輪穩(wěn)定旋轉(zhuǎn)。
[0012]由圖1和圖3所示,高速電動旋轉(zhuǎn)機械用滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng),包括:滾-滾動復(fù)合軸承支承2、油霧潤滑/冷卻-分離/回收系統(tǒng)26。
[0013]圖2和圖4中的滾-滾動復(fù)合軸承支承2包括:一個用于安裝內(nèi)外球軸承的齒輪式固定套14，固定套14的一端上加工有外齒輪24以替代氣動葉輪，齒輪24的外圓周齒間徑向均布6個直徑為1.5?2.0mm的潤滑油霧進氣孔25 對同一型號的角接觸球軸承15a、15b以串聯(lián)組配方式裝入固定套14的內(nèi)孔中，兩軸承之間安裝內(nèi)襯圈16和外襯圈17 ；另一對同一型號的角接觸球軸承12a、12b也以串聯(lián)組配方式裝在固定套14的外圓上，兩軸承之間安裝內(nèi)襯圈18和外襯圈19 ;固定套14上的內(nèi)外球軸承的外圈窄邊同向且均朝向齒輪24端方向安裝，固定套14將內(nèi)外球軸承聯(lián)接為一體；固定套14上的齒輪24的外圓周上安裝一氣動噴嘴盤23，氣動噴嘴盤23與軸承座內(nèi)體13聯(lián)接，組成滾-滾動復(fù)合軸承支承2的氣體腔室；軸承座內(nèi)體13的外圓上裝有上下兩道“O”形橡膠密封圈11，軸承座內(nèi)體13裝入軸承座外體10內(nèi)形成0.045-0.052mm的間隙配合以吸收制冷機I工作時的振動，整體構(gòu)成滾-滾動復(fù)合軸承支承2。
[0014]圖3中，油霧潤滑/冷卻-分離/回收系統(tǒng)26由調(diào)壓閥27、油霧器29、油氣分離器31等組成。
[0015]在圖1和圖3中，高速電動旋轉(zhuǎn)式機械的空氣制冷機I正常工作時，制冷機I的壓氣機7出口的一部分壓縮氣體經(jīng)調(diào)壓閥27—中冷器28—油霧器29后一分為二進入電機3上下兩端，兩端的壓縮氣體再各分兩路進入電機3內(nèi):一路向滾-滾動復(fù)合軸承支承2的氣體腔室提供壓氣，通過噴嘴盤23驅(qū)動齒輪式固定套14旋轉(zhuǎn)，同時通過球軸承兩端和中間的潤滑/冷卻氣道孔對固定套14內(nèi)外的球軸承進行潤滑和冷卻；另一路作為電機3內(nèi)部的冷卻氣體進入電機3冷卻；經(jīng)電機3內(nèi)部排出的各路氣體，通過油氣分離器31分離后，弓丨入壓氣機7的入口回收。
[0016]根據(jù)圖2中的滾-滾動復(fù)合軸承支承2的結(jié)構(gòu)原理，欲使?jié)L-滾動復(fù)合軸承支承2中的球軸承15a和15b能夠拖動球軸承12a和12b旋轉(zhuǎn)，并按一定規(guī)律產(chǎn)生相對運動的條件是=M1+IT ^ M2，式中，Ml-球軸承15a、15b摩擦力矩;M2_球軸承12a、12b摩擦力矩；M1 -球軸承15a、15b的輔助驅(qū)動力矩，即氣動力通過氣動噴嘴對齒輪式固定套14所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩。滾-滾動復(fù)合軸承支承2中的大小球軸承的相對運動轉(zhuǎn)速可以通過M'調(diào)節(jié)，也即可通過調(diào)節(jié)進入滾-滾動復(fù)合軸承支承2的氣體腔室的壓力控制。
[0017]圖1中，滾-滾動復(fù)合軸承支承2中的軸承在高速電動旋轉(zhuǎn)機械起動-運行-停止過程中的潤滑方式為，極短暫的起動階段為間歇式噴油潤滑，由圖3中的電動潤滑泵30提供噴油，通過噴油孔6a、6b、6c注入上下兩端的軸承內(nèi)潤滑；正常工作時由高速電動旋轉(zhuǎn)式機械的空氣制冷機I自身產(chǎn)生的壓縮氣體作油霧或油氣潤滑；短暫的停止階段依靠隨轉(zhuǎn)速降而降低氣壓的油霧氣體進行潤滑，維持電機3旋轉(zhuǎn)至停。
[0018]圖1中，高速電動旋轉(zhuǎn)式機械的空氣制冷機I的定子4采用空氣冷卻，冷卻方式為:環(huán)境空氣垂直于電機3軸線方向流入電機3的定子4內(nèi)，流出的氣體進入制冷機I的壓氣機7入口，由壓氣機7吸入，形成由制冷機I的壓氣機7自身進氣系統(tǒng)吸氣冷卻。
[0019]由于采用圖2和圖3中的滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)設(shè)計，由圖1所表示的制冷機1，高速運行時效果是顯著的。
【權(quán)利要求】
1.一種高速電動旋轉(zhuǎn)機械用滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)，包括:滾-滾動復(fù)合軸承支承(2)、油霧潤滑/冷卻-分離/回收系統(tǒng)(26)； 滾-滾動復(fù)合軸承支承(2)包括:一個用于安裝內(nèi)外球軸承的齒輪式固定套(14)，固定套(14)的一端上加工有外齒輪(24)以替代氣動葉輪，齒輪(24)的外圓周齒間徑向均布數(shù)個進氣孔(25)對同一型號的角接觸球軸承15a、15b以串聯(lián)組配方式裝入固定套(14)的內(nèi)孔中，兩軸承之間安裝內(nèi)襯圈(16)和外襯圈(17);另一對同一型號的角接觸球軸承12a、12b也以串聯(lián)組配方式裝在固定套(14)的外圓上，兩軸承之間安裝內(nèi)襯圈(18)和外襯圈(19);固定套(14)上的內(nèi)外球軸承的外圈窄邊同向且均朝向齒輪(24)端方向安裝，固定套(14)將內(nèi)外球軸承聯(lián)接為一體；固定套(14)上的齒輪(24)的外圓周上安裝-氣動噴嘴盤(23)，氣動噴嘴盤(23)與軸承座內(nèi)體(13)聯(lián)接，組成滾-滾動復(fù)合軸承支承(2)的氣體腔室；軸承座內(nèi)體(13)的外圓上裝有上下兩道“O”形橡膠密封圈(11)，軸承座內(nèi)體(13)裝入軸承座外體(10)內(nèi)形成間隙配合，整體構(gòu)成滾-滾動復(fù)合軸承支承(2); 油霧潤滑/冷卻-分離/回收系統(tǒng)(26)由調(diào)壓閥(27)、油霧器(29)、油氣分離器(31)等組成；高速電動旋轉(zhuǎn)式機械的空氣制冷機(I)正常工作時，制冷機(I)的壓氣機(7)出口的一部分壓縮氣體經(jīng)調(diào)壓閥(27)—中冷器(28)—油霧器(29)后一分為二進入電機(3)上下兩端，兩端的壓縮氣體再各分兩路進入電機(3)內(nèi):_路向滾-滾動復(fù)合軸承支承(2)的氣體腔室提供壓氣，通過噴嘴盤(23)驅(qū)動齒輪式固定套(14)旋轉(zhuǎn)，同時通過球軸承兩端和中間的潤滑/冷卻氣道孔對固定套(14)內(nèi)外的球軸承進行潤滑和冷卻；另一路作為電機(3)內(nèi)部的冷卻氣體進入電機冷卻；經(jīng)電機(3)內(nèi)部排出的各路氣體，通過油氣分離器(31)分離后，引入壓氣機(7)的入口回收。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)，其特征是: 滾-滾動復(fù)合軸承支承(2)中的球軸承15a、15b能夠拖動球軸承12a、12b旋轉(zhuǎn)，并按一定規(guī)律產(chǎn)生相對運動的條件是=M1+Mi彡M2，式中，Ml-球軸承15a、15b的摩擦力矩；M2_球軸承12a、12b的摩擦力矩'W -球軸承15a、15b的輔助驅(qū)動力矩，即氣動力通過氣動噴嘴對齒輪式固定套(14)所產(chǎn)生的驅(qū)動力矩；滾-滾動復(fù)合軸承支承(2)中的大小球軸承的相對運動轉(zhuǎn)速可通過調(diào)節(jié)M'控制，也即可通過調(diào)節(jié)進入滾-滾動復(fù)合軸承支承(2)的氣體腔室的壓力控制。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)，其特征是: 滾-滾動復(fù)合軸承支承(2)中的軸承在高速電動旋轉(zhuǎn)機械工作過程中的潤滑方式為，極短暫的起動階段為間歇式噴油潤滑，由電動潤滑泵(30)提供噴油，通過噴油孔^a、6b)注入軸承內(nèi)潤滑；正常工作時由高速電動旋轉(zhuǎn)式機械的空氣制冷機(I)自身產(chǎn)生的壓縮氣體作油霧或油氣潤滑；短暫的停止階段依靠隨轉(zhuǎn)速降而降低氣壓的油霧氣體進行潤滑，維持電機⑶旋轉(zhuǎn)至停。
4.一種高速電動旋轉(zhuǎn)式機械的空氣制冷機(I)，包括一個由權(quán)利要求1所述的滾-滾動復(fù)合軸承系統(tǒng)，且電機(3)的定子(4)米用空氣冷卻,冷卻方式為:環(huán)境空氣垂直于電機(3)軸線方向流入電機(3)的定子⑷內(nèi)，流出的氣體進入制冷機⑴的壓氣機(7)入口，由壓氣機(7)吸入，形成由空氣制冷機(I)的壓氣機(7)自身進氣系統(tǒng)吸氣冷卻。
【文檔編號】F16C37/00GK104235193SQ201310238897
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2013年6月17日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月17日
【發(fā)明者】何君, 伍懷秋, 何應(yīng)明 申請人:何君, 伍懷秋, 何應(yīng)明