滾子軸承組以及對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種滾子軸承組，所述滾子軸承組是旋轉(zhuǎn)機(jī)器的軸承座，所述滾子軸承組包括：第一角接觸滾動軸承(16)，襯套所述主要角接觸滾動軸承具有主要外部襯套(30)、主要內(nèi)部襯套(32)和主要滾動元件(34)；輔助角接觸滾動軸承(18)，所述輔助角接觸滾動軸承具有輔助外部襯套(36)、輔助內(nèi)部襯套(38)和輔助滾動元件(40)；底盤(20)，所述主要角接觸滾動軸承和所述輔助角接觸滾動軸承安裝在所述底盤上。所述主要外部襯套和所述輔助外部襯套直接并排設(shè)置在所述底盤上或通過中間體的插入設(shè)置在所述底盤上；其中所述中間體的軸向剛度大于所述底盤(30)的軸向剛度，并且大于所述主要外部襯套和輔助外部襯套的軸向剛度。應(yīng)用的實(shí)例例如應(yīng)用于異步電動機(jī)中。
【專利說明】滾子軸承組以及對應(yīng)的旋轉(zhuǎn)機(jī)器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種滾子軸承單元，所述滾子軸承單元由旋轉(zhuǎn)機(jī)器的軸承座構(gòu)成；所述滾子軸承組包括:
[0002]-主要角接觸軸承，所述主要角接觸軸承具有主要外部襯套、主要內(nèi)部襯套和主要滾動元件；
[0003]-輔助角接觸軸承，所述輔助角接觸軸承具有輔助外部襯套、輔助內(nèi)部襯套和輔助滾動元件；
[0004]-底盤，所述主要角接觸軸承和所述輔助角接觸軸承安裝在其內(nèi)。
【背景技術(shù)】
[0005]所屬領(lǐng)域中已知以下類型的軸承組。例如，這些軸承組安裝在異步電動機(jī)內(nèi)，電動機(jī)的轉(zhuǎn)子安裝在主軸承內(nèi)，主軸承具有磁性。
[0006]所述軸承組形成輔助軸承，也稱為齒輪底盤，用于在所述主軸承故障時支撐所述軸。
[0007]所屬領(lǐng)域中已知的齒輪組包括將兩個外部襯套安裝在底盤的軸向內(nèi)部的元件，底盤向所述外部襯套施加軸向預(yù)加荷載并且底盤相對靈活。
[0008]此外，所述兩個外部襯套布置在所述底盤內(nèi)部，以便兩者之間存在端隙(end-play)。
[0009]阻尼元件緊密圍繞所述兩個外部襯套。
[0010]軸承是陶瓷軸承元件。
[0011]所屬領(lǐng)域中已知的軸承存在以下缺點(diǎn):
[0012]當(dāng)所述軸承組經(jīng)歷轉(zhuǎn)子軸施加的徑向應(yīng)力時，無法確保兩個軸承的同軸定位，因?yàn)閮蓚€外部襯套之間存在軸向端隙，而這是因?yàn)橥獠恳r套與阻尼元件直接接觸并且軸向預(yù)加荷載相對較弱。
[0013]所述阻尼元件無法在不抑制軸承相對于外殼內(nèi)的另一個軸承的徑向位移的情況下抑制所述軸的徑向位移。如果所述軸出現(xiàn)角偏差，或者所述軸圍繞垂直于其旋轉(zhuǎn)軸的軸位移，則軸承彼此位移。
[0014]因此，無法確保襯套的同心布置。
[0015]由于所述軸承是角接觸軸承，因此徑向應(yīng)力將轉(zhuǎn)換成軸向反作用力，反作用于預(yù)加荷載。因此，在這種情況下，無法限定所述預(yù)加荷載。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0016]本發(fā)明旨在改進(jìn)這些缺點(diǎn)并提出一種能夠在作為輔助軸承時可靠運(yùn)作的軸承組。
[0017]為此，本發(fā)明提出了一種上述類型的軸承組，其特征在于，外殼內(nèi)設(shè)置有主要外部襯套和輔助外部襯套，
[0018]所述主要外部襯套與所述輔助外部襯套彼此緊鄰；
[0019]其中兩者之間設(shè)有中間元件，特別是一個單件中間元件，所述中間元件的徑向剛度大于所述底盤的剛度并且大于所述主襯套和所述輔助襯套的徑向剛度。
[0020]根據(jù)它們的具體實(shí)施例，所述軸承組包括一個或多個以下特性:
[0021 ]-所述主要外部襯套與所述輔助外部襯套接觸；
[0022]-所述主要內(nèi)部襯套與所述輔助內(nèi)部襯套接觸；
[0023]-所述主要外部襯套和所述輔助外部襯套各自包括軸承軌道，所述軸承軌道由一個部分半圓柱形軌道和一個半環(huán)形軌道限定；
[0024]-所述軸承組包括軸向緊固裝置，所述軸承緊固裝置借助于所述緊固裝置在所述輔助外部襯套施加的軸向力的作用下的軸向剛度將所述主要外部襯套和輔助外部襯套向所述底盤緊固，其中所述軸向剛度小于或等于所述兩個外部襯套在此軸向力作用下的剛度；
[0025]-所述軸向緊固裝置包括固定裝置和圓板，所述固定裝置的軸向剛度比兩個外部襯套和所述圓板的軸向剛度小10倍或以上；
[0026]-阻尼器圍繞所述底盤設(shè)置，所述阻尼器的徑向剛度小于所述主要角接觸軸承和輔助角接觸軸承；
[0027]-所述阻尼器是金屬波紋板，其中波紋周向或軸向布置；
[0028]-外殼，所述底盤置于所述外殼內(nèi)，其中所述底盤與所述外殼接觸，并且，在必要情況下，所述阻尼器與所述底盤和所述外殼接觸。
[0029]本發(fā)明還提出了一種電動機(jī)，所述電動機(jī)包括轉(zhuǎn)子軸、主軸承，即磁性軸承以及滾子軸承組，其中，所述軸承組如上所述，其中所述軸承組形成輔助軸承，其中所述輔助軸承在主軸承故障的情況下支撐所述轉(zhuǎn)子軸，并且所述轉(zhuǎn)子以不與所述輔助軸承接觸的方式安裝在所述主軸承上。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0030]參考附圖閱讀以下僅作為示例的說明之后，可以更好地了解本發(fā)明，在附圖中:
[0031]-圖1是根據(jù)本發(fā)明的電動機(jī)的軸向截面圖；
[0032]-圖2是圖1中的細(xì)節(jié)II的放大視圖，以及
[0033]-圖3是沿圖2中的線II1-1II截取的軸向截面圖。
【具體實(shí)施方式】
[0034]圖1示出了根據(jù)本發(fā)明的電動機(jī)，用通用參考數(shù)字2表示。
[0035]電動機(jī)2是一個異步電動機(jī)的實(shí)例。電動機(jī)2是一個額定速度大于6，000RPM的電動機(jī)的實(shí)例。所述額定速度優(yōu)選地大于8，000RPM。
[0036]電動機(jī)2包括外殼4或殼體、軸6、轉(zhuǎn)子8和定子10。
[0037]電動機(jī)2限定主軸X-X，該軸是軸6和轉(zhuǎn)子8的旋轉(zhuǎn)軸。在下文中，術(shù)語“軸向”、“徑向”和“周向”是相對于主軸而言的。除非另作說明，否則下述元件的軸視作與主軸共軸。電動機(jī)2還限定中央面M-M，所述中央面垂直于主軸X-X延伸。中央面M-M置于轉(zhuǎn)子8的軸的中心。
[0038]軸6和轉(zhuǎn)子8的總質(zhì)量大于500kg，特別的，大于750kg。
[0039]電動機(jī)2還包括兩個主軸承12，所述主軸承適用于在旋轉(zhuǎn)時支撐軸6，并由此而同時支撐轉(zhuǎn)子8。在這種情況下，主軸承12是磁性軸承，優(yōu)選地為具有活動支撐的驅(qū)動軸，所述驅(qū)動軸具有兩個導(dǎo)向銷。兩個主軸承12軸向置于轉(zhuǎn)子8的兩側(cè)上。
[0040]電動機(jī)2還包括兩個滾子軸承組14。
[0041]每個滾子軸承組14是輔助軸承或軸承座，適用于在相關(guān)的主軸承12故障時支撐軸6。
[0042]在這種情況下，兩個滾子軸承組14相同并且以相對于中央面M-M對稱的方式布置在外殼4內(nèi)。
[0043]在未提出的變型中，兩個滾子軸承組14相對于中央面M-M對稱布置。此外，滾子軸承組14中的滾子軸承可以與其他滾子軸承組14中的軸承大小不同。
[0044]在下文中，僅參考圖2描述滾子軸承組14中的一個。
[0045]滾子軸承組14包括主要角接觸軸承16、輔助角接觸軸承18、底盤20、阻尼器22、外殼4的一部分24以及軸向緊固裝置26。
[0046]兩個角接觸軸承16和18以X形安裝。
[0047]主要角接觸軸承16包括主要外部襯套30、主要內(nèi)部襯套32和主要滾動元件34。在這種情況下，主要滾動元件34是滾珠。例如，主要滾動元件35由金屬構(gòu)成，特別是由鋼構(gòu)成。作為一種變型，主要滾動元件34由陶瓷構(gòu)成。
[0048]輔助角接觸軸承18包括輔助外部襯套36、輔助內(nèi)部襯套38和輔助滾動元件40。在這種情況下，主要滾動元件40是滾珠。例如,輔助滾動元件40由金屬構(gòu)成,特別是由鋼構(gòu)成。作為一種變型，輔助滾動元件40由陶瓷構(gòu)成。
[0049]在這種情況下，主要外部襯套30和輔助外部襯套36各自包括外部軌道42，所述外部軌道由半圓柱形軌道44和半環(huán)形軌道46構(gòu)成。從輪廓來看，半圓柱形軌道44與半環(huán)形軌道46的輪廓接續(xù)。此外，兩個外部襯套30和36的兩個半圓柱形軌道44相鄰。主要外部襯套30和輔助外部襯套36的兩個軌道42從而在一側(cè)軸向敞開，以便在不做任何外部檢查的情況下，外部襯套30和36可以從相關(guān)滾動元件軸向拆除。
[0050]主要內(nèi)部襯套32和輔助內(nèi)部襯套38各自包括內(nèi)部軌道，所述內(nèi)部軌道排他地采用半環(huán)形的形式并且兩端封閉。
[0051]主要外部襯套30和輔助外部襯套36以彼此緊鄰的方式布置在底盤內(nèi)。在這種情況下,主要外部襯套30和輔助外部襯套36彼此接觸。
[0052]優(yōu)選地，主要角接觸軸承16和輔助角接觸軸承18相同。唯一的區(qū)別是它們彼此對稱設(shè)置。
[0053]底盤20包括用于接收滾動元件的開口 50。底盤20由圓柱形壁52和圓形底壁54構(gòu)成。因此,開口 50由圓柱形壁52的內(nèi)表面和底壁54的內(nèi)表面構(gòu)成。
[0054]主要外部襯套30與底壁54接觸并且與圓柱形壁52接觸，而輔助外部襯套36與圓柱形壁52接觸，但不與底壁54接觸。
[0055]主要內(nèi)部襯套32與輔助內(nèi)部襯套38直接接觸。
[0056]主要角接觸軸承16和輔助角接觸軸承18安裝在底盤20內(nèi)。軸向緊固裝置26適用于將主要外部襯套30和輔助外部襯套36向底盤20軸向緊固，確切地說，向底壁54緊固。
[0057]緊固裝置26在輔助外部襯套36施加的軸向力作用下的軸向剛度等于或小于兩個外部襯套30和36在此同一力作用下的剛度。換言之，軸向緊固裝置26的軸向變形大于兩個外部襯套30和36。
[0058]緊固裝置26的軸向剛度遠(yuǎn)小于兩個外部襯套的剛度(10倍或以上)。
[0059]緊固裝置的軸向剛度是非常有意義的。例如，軸向剛度大于使用柔性條的當(dāng)前系統(tǒng)的軸向剛度。
[0060]緊固用于使得外部襯套30和36接觸，在緊固之前，所述外部襯套的初始間隙至少為1/100_，優(yōu)選地為幾百分之一毫米。該初始間隙是軸承制造商的施工說明書中的項(xiàng)目。
[0061]例如,軸向緊固裝置26由圓板56和固定裝置58構(gòu)成,所述固定裝置用于將圓板56固定到底盤20。
[0062]例如，固定裝置58是螺栓。
[0063]固定裝置58的軸向剛度小于外部襯套組30和36的軸向剛度以及圓板56的軸向剛度。因此，在外部襯套36施加在圓板56上的軸向應(yīng)變下，吸收力的是固定裝置58。在所述軸向應(yīng)變下，固定裝置58相對于圓板56的軸向變形更大。
[0064]特別地，在滾動元件16和18的熱膨脹期間，固定裝置58向襯套30和36施加一定程度的軸向間隙。
[0065]在未示出的一種變型中，固定裝置58是焊接點(diǎn)，以便將板56焊接到底盤20上。
[0066]在未出的另一種變型中，圓板56的外直徑對應(yīng)于圓柱形壁52的內(nèi)直徑，其中圓板56具有與圓柱形壁52中設(shè)置的孔對齊的螺紋。
[0067]此外，一個或多個軸向彈簧，例如錐形彈簧墊圈或螺旋彈簧，可以置于圓板56與外部襯套36之間。
[0068]在這種情況下，每個軸向彈簧可以設(shè)置在設(shè)置在圓板56中的軸向腔內(nèi)，襯套所述軸向腔對外部襯套36開放。
[0069]當(dāng)處于其收緊狀態(tài)中的固定裝置58將圓板56朝向或逆著外部襯套56推動時，圓板56與底盤20之間存在軸向間隙I。此軸向間隙J1不是空值。
[0070]阻尼器22圍繞底盤20設(shè)置。阻尼器22的徑向剛度小于角接觸軸承16和18的徑向剛度。在這種情況下，阻尼器22是波紋板。波紋周向延伸，如圖3所示。
[0071]在未示出的一種變型中，所述波紋軸向延伸。
[0072]例如，所述波紋板由金屬板構(gòu)成。
[0073]阻尼器22與底盤20直接接觸，并與外殼4接觸。
[0074]或者，阻尼器22省略并且底盤20與外殼4直接接觸。
[0075]在未示出的變型中，主要外部襯套30和輔助外部襯套36以彼此緊鄰的方式布置在底盤20中。在這種情況下，主要外部襯套30和輔助外部襯套36以插入中間元件的方式，例如插入中間環(huán)置于底盤20內(nèi)。中間元件與外部軸承30和36接觸。中間元件的軸向剛度大于固定裝置58的軸向剛度并且大于底盤的軸向剛度，特別是大于底壁54的軸向剛度。此中間元件的軸向剛度也大于主要外部襯套30和輔助外部襯套36的軸向剛度。
[0076]電動機(jī)2按以下方式工作。
[0077]當(dāng)軸6安裝在主軸承上時并且當(dāng)主軸承12支撐軸6時，軸6以及主要內(nèi)部襯套32和輔助內(nèi)部襯套38限定端隙j2。軸6不與軸承組14接觸，因此不與內(nèi)部襯套32和38接觸。
[0078]當(dāng)一個或兩個主軸承12故障時，特別是當(dāng)轉(zhuǎn)子8轉(zhuǎn)動時，軸6與相關(guān)軸承組的內(nèi)部襯套32和38接觸。之后，轉(zhuǎn)子8和軸6由軸承元件16和18承載。
[0079]由于主要外部襯套30和輔助外部襯套36的并排定位，當(dāng)與軸6接觸時，施加到滾動元件上的軸向力和徑向力分布減小。此外，將角接觸軸承16和18直接安裝到底盤上能夠確保兩個滾動元件16和18的軸向?qū)?zhǔn)得以維持。底盤20圍繞垂直于X-X的軸的角偏移能夠形成兩個滾動元件16和18的限定角偏移。
[0080]此外，阻尼器22圍繞底盤20的定位能夠簡便地將兩個滾動元件組裝到底盤上。
[0081]直接將主要外部襯套30和輔助襯套36直接安裝到壁52上能夠極大地促進(jìn)組裝。
[0082]阻尼器22圍繞底盤20的定位也有助于簡便組裝，并且確保主要角接觸軸承16和輔助角接觸軸承18在與軸6接觸時維持共軸。
[0083]本發(fā)明還能夠普遍地適用于旋轉(zhuǎn)機(jī)器，例如，適用于諸如發(fā)電機(jī)或電動機(jī)等旋轉(zhuǎn)電機(jī)。旋轉(zhuǎn)機(jī)器的一種變型可以是壓縮機(jī)。
【權(quán)利要求】
1.一種滾子軸承組，所述滾子軸承組由旋轉(zhuǎn)機(jī)器的軸承座構(gòu)成；所述滾子軸承組包括: 主要角接觸軸承(16)，所述主要角接觸軸承具有主要外部襯套(30)、主要內(nèi)部襯套(32)和主要滾動元件(34)； 輔助角接觸軸承(18)，所述輔助角接觸軸承具有輔助外部襯套(36)、輔助內(nèi)部襯套(38)和輔助滾動元件(40)； 底盤(20)，所述主要角接觸軸承和所述輔助角接觸軸承安裝在所述底盤中， 其特征在于，所述主要外部襯套和所述輔助外部襯套設(shè)置于所述底盤內(nèi)，并且彼此緊鄰; 其中兩者之間設(shè)有中間元件，特別是一個單件中間元件，所述中間元件的徑向剛度大于所述底盤(20)的徑向剛度并且大于所述主襯套和所述輔助襯套的徑向剛度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的滾子軸承組，其中，所述主要外部襯套(30)與所述輔助外部襯套(36)接觸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的滾子軸承組，其中，所述主要內(nèi)部襯套(32)與所述輔助內(nèi)部襯套(38)接觸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1到3任一項(xiàng)所述的滾子軸承組，其中，所述主要外部襯套和輔助外部襯套各自包括軌道(42)，所述軌道由半圓柱形軌道(44)和半環(huán)形軌道(46)限定。
5.根據(jù)權(quán)利要求1到4中任一權(quán)利要求所述的滾子軸承組，其中，所述滾子軸承組包括軸向緊固裝置(26)，所述軸向緊固裝置借助于所述緊固裝置在所述輔助外部襯套(36)施加的軸向力作用下的軸向剛度將所述主要外部襯套和輔助外部襯套(30、36)向所述底盤軸向緊固，其中所述緊固裝置的軸向剛度小于或等于所述兩個外部襯套(30、36)在此軸向力下的剛度。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的滾子軸承組，其中，所述軸向緊固裝置(26)包括固定裝置(58)和圓板(56)，并且其中所述固定裝置(58)的軸向剛度比所述兩個外部襯套(30、36)和所述圓板(56)的軸向剛度小10倍或以上。
7.根據(jù)權(quán)利要求1到6中任一權(quán)利要求所述的滾子軸承組，其中，所述滾子軸承組包括阻尼器(22)，所述阻尼器圍繞所述底盤設(shè)置，所述阻尼器的徑向剛度小于所述主要角接觸軸承和輔助角接觸軸承(16、18)的徑向剛度。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的滾子軸承組，其中，所述阻尼器是波紋板，特別是金屬波紋板，其中波紋是周向或軸向的。
9.根據(jù)權(quán)利要求1到8中任一權(quán)利要求所述的滾子軸承組，其中，所述滾子軸承組包括外殼(4)，其中所述底盤(20)設(shè)置于所述外殼(4)內(nèi)，特別地，其中所述底盤與所述外殼接觸，或者，必要時，所述阻尼器與所述底盤和所述外殼接觸。
10.一種旋轉(zhuǎn)機(jī)器，尤其是一種電動旋轉(zhuǎn)機(jī)器，具體來說，一種電動機(jī)(2),所述電動機(jī)包括轉(zhuǎn)子軸出)、主軸承(12)，即磁性軸承以及滾子軸承組(14)，其特征在于，所述軸承組如上所述，其中所述軸承組形成輔助軸承，所述輔助軸承在所述主軸承故障的情況下支撐所述轉(zhuǎn)子軸，并且其特征在于，所述轉(zhuǎn)子(6)以不與所述輔助軸承接觸的方式安裝在所述主軸承上。
【文檔編號】F16C39/02GK104254699SQ201380009173
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2013年2月7日 優(yōu)先權(quán)日:2012年2月13日
【發(fā)明者】X.德勒平, Y.拉庫爾 申請人:通用電氣能源能量變換技術(shù)有限公司