高速电机用滚-滚动复合轴承系统及该高速电动旋转机械的制作方法

xiaoxiao2020-7-22  2

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高速电机用滚-滚动复合轴承系统及该高速电动旋转机械的制作方法
【专利摘要】一种根据本发明的高速电机用滚-滚动复合轴承系统,包括:滚-滚动复合轴承支承、油雾润滑/冷却-分离/回收系统。滚-滚动复合轴承支承包括:一对小球轴承装入齿轮式固定套内孔,一个大球轴承装在齿轮式固定套外圆,齿轮式固定套上的齿轮圆周上安装一气动喷嘴盘,与轴承座组成气体腔室。进入气体腔室的压缩气体,通过喷嘴盘驱动齿轮式固定套高速旋转,其转速由调压阀调节,实现轴承系统对滚-滚动复合轴承的相对运动速度要求。油雾润滑/冷却-分离/回收系统由调压阀、油雾器、油气分离器等组成。采用本发明的高速电机用滚-滚动复合轴承系统及该高速电动旋转机械,电机工作转速可达40000r/min以上,效果是显著的。
【专利说明】高速电机用滚-滚动复合轴承系统及该高速电动旋转机械

【技术领域】
[0001]本发明涉及一种高速电机用滚-滚动复合轴承系统,特别涉及用于安装在交通运输工具一车辆等上的由大容量高速电机驱动的空气压缩机、空气制冷机、离心式制冷压缩机等的转子支承,其中电机以例如不小于每分钟数万转的高速旋转。本发明也涉及包括该滚-滚动复合轴承系统的其它高速电动旋转机械。

【背景技术】
[0002]大功率、高转速的高速电机(20kw,40000/min以上)设计的主要技术问题之一就是轴承设计。目前,对这种大功率、高转速的电机轴承设计一般都考虑采用电磁轴承与滚动轴承混合支承的主动型磁力轴承支承方式,但这种磁力轴承的电控和制造复杂,价格昂贵、可靠性较低,目前还不能商品化;液体滑动轴承因电机高速旋转时的摩擦损失较大和空气滑动轴承的承载力小等原因也受到一定程度的使用限制;采用复合陶瓷球角接触球轴承作为这种大功率、高转速的电机轴承,目前国内还未见相关报道。
[0003]本发明提供的滚-滚动复合轴承系统,根据物体的相对运动叠加原理,轴承极限转速为内外滚动轴承的极限转速之和,从而可大大提高采用滚-滚动复合轴承系统支承的高速电动旋转机械的工作转速,其可靠性和电机的性价比也由此提高。


【发明内容】

[0004]发明采取的技术方案是一种用于高速电动旋转机械的滚-滚动复合轴承系统,包括:滚-滚动复合轴承支承、油雾润滑/冷却-分离/回收系统。
[0005]滚-滚动复合轴承支承包括:一对小的球轴承装入齿轮式固定套的内孔,一个大的球轴承装在齿轮式固定套的外圆,大球轴承一端的齿轮式固定套上的齿轮圆周上安装一气动喷嘴盘,与轴承座组成气体腔室。由来自高速电动旋转机械一高速电机驱动的压气机所产生的压缩气体进入气体腔室后,通过喷嘴盘驱动齿轮式固定套高速旋转,其转速可通过调压阀调节,实现轴承系统对滚-滚动复合轴承的相对运动速度要求。油雾润滑/冷却-分离/回收系统由调压阀、油雾器、油气分离器等组成,其目的是向滚-滚动复合轴承支承和电机内部提供带有油雾的润滑/冷却气体以及对油雾气体的分离回收。
[0006]本发明的有益效果是该高速电动旋转机械的工作转速达到40000r/min以上时,电机运行稳定、可靠。

【专利附图】

【附图说明】
[0007]图1是一种作为包括本发明的滚-滚动复合轴承系统的高速电动旋转机械的压气机实施例主视图
[0008]图2是作为包括本发明的高速电机用滚-滚动复合轴承支承的主视图
[0009]图3是作为包括本发明的滚-滚动复合轴承系统中的油雾润滑/冷却-分离/回收系统原理图
[0010]图4是图2中的齿轮式固定套与喷嘴盘组合的主视图

【具体实施方式】
[0011]下面结合附图描述本发明的具体实施例。图1表示为一种氦气压气机I的主视图,该压气机I立式安置,由一台包括本发明的滚-滚动复合轴承系统支承的电机3直接驱动。图1中,压气机I在其中部包括一台电机3。电机3包括转子5和定子4。转子5两端安置滚-滚动复合轴承支承2。转子5下端的滚-滚动复合轴承支承2的底部,安装有一轴向卸荷的角接触球轴承14,仅以此卸掉电机转子系重量为主要目的之一,使电机3上下两端的滚-滚动复合轴承所受轴向载荷均匀,以期达到基本相同的工作寿命周期。轴向卸荷球轴承14的极限转速为压气机I工作转速的两倍左右,其轻度预载荷力基本上与转子系重量相当,通过轴向卸荷轴承14底部的波形弹簧16控制。电机3上下两端的滚-滚动复合轴承支承2中的一对小球轴承13a、13b和一个大球轴承10所受轴向载荷的大小由橡胶弹簧22控制。电机3顶部安装离心式压气机组件。
[0012]由图1和图3所示,高速电机用滚-滚动复合轴承系统,包括:滚-滚动复合轴承支承2、油雾润滑/冷却-分离/回收系统17。
[0013]图2中的滚-滚动复合轴承支承2包括:一对小的球轴承13a和13b,以及球轴承13a和13b中间的内衬圈12、外衬圈11顺次装入齿轮式固定套9的内孔,一个大的球轴承10装在齿轮式固定套9的外圆,齿轮式固定套9将大小球轴承联接为一体;齿轮式固定套9的一端上加工有齿轮21以替代气动叶轮,齿轮21圆周上安装一气动喷嘴盘7,气动喷嘴盘7与轴承座8组成滚-滚动复合轴承支承2的气体腔室15,整体构成滚-滚动复合轴承支承2。
[0014]油雾润滑/冷却-分离/回收系统17由图3中的调压阀18、油雾器19、油气分离器20等组成。
[0015]在图1和图3中,来自滚-滚动复合轴承系统作支承的高速电机驱动的压气机I出口的一部分压缩气体,经中冷后进入调压阀18—油雾器19,然后分两路进入电机3: —路向安置在转子5两端的滚-滚动复合轴承支承2的气体腔室15提供带有定量油雾的压缩气体,通过喷嘴盘7驱动齿轮式固定套9,基本上按设定的滚-滚动复合轴承相对运动所要求的转速高速旋转,同时对大小球轴承进行润滑和冷却;另一路作为电机3内部的冷却气体进入电机3冷却;经电机3内部排出的气体,通过油气分离器20分离后,引入压气机I的入口 6回收。
[0016]根据图2中的滚-滚动复合轴承支承2的结构原理,欲使滚-滚动复合轴承支承2中的球轴承13a和13b能够拖动球轴承10旋转,产生相对运动的条件是=M1+Mi彡M2,式中,Ml-球轴承13a、13b摩擦力矩;M2_球轴承10摩擦力矩^ -球轴承13a、13b的辅助驱动力矩,即气动力通过气动喷嘴对齿轮式固定套9所产生的驱动力矩。滚-滚动复合轴承支承2中的大小球轴承的相对运动转速关系可以通过M'调节,也即可通过调节进入滚-滚动复合轴承支承2的气体腔室15的压力控制。
[0017]滚-滚动复合轴承支承2中的轴承润滑方式可为:一是一对小球轴承13a、13b采用脂润滑,大球轴承10采用油雾或油气润滑;二是大小球轴承均为脂润滑;三是大小球轴承均为油雾或油气润滑。由图1所表示的一对小球轴承13a、13b采用脂润滑,大球轴承10采用油雾润滑。
[0018]由图1所示,在即保证电机可靠性,又使电机的工作转速提高的情况下,大小球轴承均采用角接触陶瓷球轴承,一对小球轴承13a、13b采用串联组配方式。
[0019]图1中,高速电机驱动的压气机I的电机定子4采用空气冷却,其冷却方式为:环境空气垂直于电机3轴线方向流入电机定子4,流出的气体进入压气机I的入口 6,由压气机I吸入,形成由高速电机驱动的压气机I自身进气系统吸气冷却方式。
[0020]由于采用图2和图3中的滚-滚动复合轴承系统设计,由图1所表示的氦气压气机1,高速运行时效果是显著的。
【权利要求】
1.一种高速电机用滚-滚动复合轴承系统,包括:滚-滚动复合轴承支承(2)、油雾润滑/冷却-分离/回收系统(17); 滚-滚动复合轴承支承(2)包括:一对小的球轴承13a、13b和球轴承13a、13b中间的内衬圈(12)、外衬圈(11)顺次装入齿轮式固定套(9)的内孔,一个大的球轴承(10)装在齿轮式固定套(9)的外圆,齿轮式固定套(9)将大小球轴承联接为一体;齿轮式固定套(9)的一端上加工有齿轮(21)以替代气动叶轮,齿轮(21)圆周上安装一气动喷嘴盘(7),气动喷嘴盘(7)与轴承座⑶组成滚-滚动复合轴承支承(2)的气体腔室(15),整体构成滚-滚动复合轴承支承(2); 油雾润滑/冷却-分离/回收系统(17)由调压阀(18)、油雾器(19)、油气分离器(20)等组成;来自滚-滚动复合轴承系统作支承的高速电机驱动的压气机(I)出口的一部分压缩气体,经中冷后进入调压阀(18)—油雾器(19),然后分两路进入电机(3):—路向滚-滚动复合轴承支承(2)的气体腔室(15)提供压气,通过喷嘴盘(7)驱动齿轮式固定套(9)旋转,同时对大小球轴承进行润滑和冷却;另一路作为电机(3)内部的冷却气体进入电机冷却;经电机(3)内部排出的气体,通过油气分离器(20)分离后,引入压气机(I)的入口(6)回收。
2.根据权利要求1所述的滚-滚动复合轴承系统,其特征是: 滚-滚动复合轴承支承(2)中的球轴承13a、13b能够拖动球轴承(10)旋转,产生相对运动的条件是=M1+M'彡M2,式中,Ml-球轴承13a、13b的摩擦力矩;M2_球轴承(10)的摩擦力矩;M'-球轴承13a、13b的辅助驱动力矩,即气动力通过气动喷嘴对齿轮式固定套(9)所产生的驱动力矩;滚-滚动复合轴承支承(2)中的大小球轴承的相对运动转速可通过调节M'控制,也即可通过调节进入滚-滚动复合轴承支承(2)的气体腔室(15)的压力控制; 滚-滚动复合轴承支承(2)中的轴承润滑方式可为:一是小球轴承13a、13b采用脂润滑,大球轴承(10)采用油雾或油气润滑;二是大小球轴承均为脂润滑;三是大小球轴承均为油雾或油气润滑。
3.根据权利要求1所述的滚-滚动复合轴承支承(2),其结构特征是:大小球轴承可以是角接触球轴承,也可以是向心球轴承;采用角接触球轴承的一对小球轴承13a、13b可以是背靠背组配,也可以是串联组配方式。
4.一种高速电动旋转机械-高速电机驱动的压气机(I),包括一个由权利要求1所述的滚-滚动复合轴承系统,且电机(3)的定子(4)采用空气冷却,冷却方式为:环境空气垂直于电机⑶轴线方向流入电机(3)的定子(4),流出的气体进入压气机⑴的入口(6),由压气机(I)吸入,形成由高速电机驱动的压气机(I)自身进气系统吸气冷却。
【文档编号】F04D29/046GK104165185SQ201310184654
【公开日】2014年11月26日 申请日期:2013年5月17日 优先权日:2013年5月17日
【发明者】何君, 伍怀秋, 何应明 申请人:何君, 伍怀秋, 何应明

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