專利名稱：一種運轉穩定可靠的立式高速轉動系統的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種立式高速轉動系統。
傳統的這類高速轉動系統一般采用聯軸節或齒輪傳動，如
圖1所示的是一種常見的小型臺式離心機的轉動系統。該轉動系統采用齒輪傳動，齒輪帶動剛性軸20轉動，再通過聯軸節帶動柔性軸2；圖2所示的小型離心機是由電機直接驅動的，但它也有兩根軸，即空心軸20和柔性軸2，兩軸通過聯軸節聯接；圖3是大型碟式離心機的轉動系統結構示意圖，它也具有多轉軸，靠齒輪傳動。以上各種高速轉動系統具有共同的缺陷，即具有多根轉軸，結構復雜，制造困難，造價高，運行中轉動部件磨損嚴重，壽命短，能耗也往往比較高。
本發明的目的就是針對上述現有技術的不足，提供一種結構簡單、制造方便、造價低廉、能耗低、壽命長，且運轉穩定，可靠性高的高速轉動系統。
本發明所說的高速轉動系統包括驅動轉子、轉軸、支撐轉軸的軸承系統以及阻尼器，其特征是該高速轉動系統只有一個柔性轉軸，驅動轉子固定在該柔性轉軸上，上軸承位于驅動轉子的近下部，下軸承裝在轉軸的最下端，并被固定在阻尼器中。
本發明所說的阻尼器由內套、外套和若干彈性支撐元件構成，內外套均為空心筒體，彈性支撐元件位于內、外套之間，內、外套之間還裝有粘性阻尼流體。
本發明所說的驅動轉子可以是各式驅動電機的轉子，也可以是皮帶輪。所說的電機可以采用高效節能異步電機、同步電機、無刷直流電機或其它特種電機。所說的驅動轉子可做成杯式，并使上軸承位于其杯體內腔中支承柔性轉軸。
本發明采用單一的柔性軸實現高速轉動，原來固定在剛性軸上的各轉動零部件都直接固定在柔性軸上，因而結構簡單、制造方便、造價低廉；且單軸減少了摩擦，也使得轉動系統的能耗降低，壽命延長；特殊設計的軸承及阻尼系統還使得本發明運轉穩定，可靠性高。
下面結合實施例，附圖進一步說明本發明。
圖1，現有小型臺式離心機轉動系統結構示意圖；圖2，現有電機直接驅動小型臺式離心機轉動系統結構示意圖；圖3，現有碟式離心機轉動系統結構示意圖；圖4，本發明用于小型臺式離心機時結構示意圖；圖5，本發明用于小型離心機或離心紡錠的結構示意圖；圖6，本發明用于碟式離心機的結構示意圖；圖7，本發明用于馬達直接驅動的環錠式紡錠的結構示意圖；圖8，本發明用于另一種馬達直接驅動的環錠式紡錠的結構示意圖；圖9，本發明用于皮帶傳動的環錠式紡錠的結構示意圖；圖10，本發明用于另一種皮帶傳動的環錠式紡錠的結構示意圖。
圖中1-轉頭、轉鼓或紗管2-柔性軸3-驅動轉子4-電機定子5-上軸承6-彈性元件7-下軸承 8-密封組件 9-電機外殼10-阻尼器 12-鋼套及隔板 13-大齒輪14-小齒輪 20-空心軸或剛性軸30-皮帶輪 50-輔助軸承實施例1、圖4是該實施例結構示意圖，它是在小型或臺式離心機中采用本發明的實例。由圖可見，高速轉動的柔性軸2是該結構中唯一的轉軸，它的頂端安裝有一個用于容納被分離物的轉頭或轉鼓1，該轉動系統采用電機直接驅動。在轉頭或轉鼓1底部與電機之間設有密封組件8，以實現動密封，防止外界有害氣體和液體進入電機內腔。電機是高效節能異步電機，其轉子3是杯式轉子，該轉子固定于柔性轉軸2上。上軸承5被安置在電機下端蓋上面的圓柱形套筒上，并且在電機的轉子杯體3的內腔中支承轉軸2。下軸承7裝在轉軸2的最下端，并被固定在阻尼器10內套中，該內套兼做下軸承7的潤滑杯，阻尼器10由內套、外套及彈性支承元件6構成，內、外套均為空心筒體，阻尼器10內套和外套之間裝有若干彈性支承元件6，既允許內外套之間在受力時產生彈性位移，又保證它們能恢復同心位置。在上述阻尼器10內套和外套之間還裝有粘性阻尼流體，使形成一層環形的擠壓膜，以便阻尼轉子系統的振動和進動。阻尼器10外套被固定在電機下蓋的下端面上，在本實施例中，上、下軸承5和7均采用全膜潤滑的螺旋槽軸承。實驗結果證明，在工作條件下，這樣設計的高速轉動系統，整個轉子系統可完全被螺旋槽軸承產生的高壓油膜浮起，因而避免了軸承和軸之間的直接接觸，提高了整個轉動系統的穩定性和可靠性。本實施例提供的新型高速轉動系統具有運轉穩定可靠、耗能低、壽命長、結構簡單、制造方便及成本低廉等優點。
實施例2、圖5是本發明應用于小型離心機或應用于采用濕法紡絲工藝的離心式紡錠的實施例。由于固液分離過程中要不斷排出液體，必須將這些液體妥善地收集起來，尤其是采用酸性濕法紡絲工藝的離心式紡錠，紡絲過程中連續排出腐蝕性很強的酸液及氣體，為防止腐蝕馬達零部件及污染環境，必須增大離心轉鼓與電機轉子之間的距離以便設置結構比較復雜的動密封，因而大大增加了軸承--轉子動力學的設計難度。本發明很好地解決了這一問題。本實施例上軸承采用滾動軸承，下軸承采用螺旋槽軸承，其它結構特征同實施例1。實驗證明，本實施例具有很好的運轉穩定性和可靠性，并具有明顯的節能效果。
實施例3、如圖6所示，該實施例是本發明在碟式離心機上的應用。依據設備容量的大小不同，本實施例既可以采用單獨的馬達驅動(采用杯式馬達轉子3)，也可以采用皮帶驅動(采用杯式皮帶輪30)。上軸承5可以采用滾動軸承，也可以采用螺旋槽軸承，下軸承7則優先選用螺旋槽軸承，并使它和阻尼器10的浮動元件接合成一個整體。采用本實施例的大型碟式離心機，和小型離心機一樣，同樣可以得到運轉穩定可靠的效果。
實施例4、圖7、圖8是本發明應用于單獨馬達直接驅動的環錠式紡錠的實施例。圖7方案上下軸承全采用螺旋槽軸承，它們可使軸完全浮起。而圖8方案中則上下軸承全采用常規的紡錠軸承--即上軸承采用無內圈的滾柱軸承，下軸承采用頂尖式滑動軸承。在這兩種方案中都采用了本發明特殊設計的阻尼器。通過改變彈性元件6的結構尺寸和材料成分以及改變阻尼器的其它特征尺寸可方便地調整阻尼器的質量及彈性和阻尼參數，從而使其性能得到優化。采用本實施例的環錠式細紗錠子可在每分鐘10000-40000轉條件下長期穩定可靠地運轉，振動很小。
實施例5、圖9、圖10是本發明應用于皮帶傳動的環錠式紡錠的實施例。圖9方案上下軸承全采用螺旋槽軸承。圖10方案則采用常規的紡錠軸承--即上軸承采用無內圈滾柱軸承，下軸承采用頂尖式滑動軸承。兩種方案都采用了本發明特殊設計的阻尼器，因而具有與實施例4相同的優良性能。這樣的細紗錠子可在每分鐘10000-40000轉條件下長期穩定可靠地運轉。
權利要求
1.一種運轉穩定可靠的立式高速轉動系統，包括轉頭、驅動轉子、轉軸、支撐轉軸的軸承系統以及阻尼器，其特征是該高速轉動系統只有一個柔性轉軸(2)，驅動轉子固定在該柔性轉軸(2)上，上軸承(5)位于驅動轉子的近下部，下軸承(7)裝在轉軸(2)的最下端，并被固定在阻尼器(10)中。
2.根據權利要求1所述的立式高速轉動系統，其特征是驅動轉子可以是驅動電機的轉子(3)或是皮帶輪(30)。
3.根據權利要求2所述的立式高速轉動系統，其特征是所說的轉子為杯式轉子，上軸承(5)在該轉子的杯體內腔中支承轉軸(2)。
4.根據權利要求2或3所述的立式高速轉動系統，其特征是所說的阻尼器(10)由內套、外套及若干彈性支承元件(6)構成，內、外套均為空心筒體，彈性支承元件(6)裝在內、外套之間，內、外套之間還裝有粘性阻尼流體；下軸承(7)被固定在該阻尼器的內套中。
5.根據權利要求2或3所述的立式高速轉動系統，其特征是軸承(5)、(7)可都采用全膜潤滑的螺旋槽軸承，也可上軸承(5)采用滾動或滑動軸承，下軸承(7)采用全膜潤滑的螺旋槽軸承。
6.根據權利要求4所述的立式高速轉動系統，其特征是軸承(5)、(7)可都采用全膜潤滑的螺旋槽軸承，也可上軸承(5)采用滾動或滑動軸承，下軸承(7)采用全膜潤滑的螺旋槽軸承。
全文摘要
本發明提供一種立式高速轉動系統，可應用于各種離心機、各類紡錠及其它相似的高速轉動機械。它的特點在于用單一的柔性軸替代了傳統的高速轉動系統中既有剛性軸又有柔性軸并通過聯軸節或齒輪傳動的復雜結構；上軸承安置在電機或皮帶輪的杯式轉子中，而下軸承則安置在轉軸的最下端并與阻尼器內套接合成一體；兩個軸承既可以都采用螺旋槽軸承，也可以采用常規的軸承或采用常規軸承與螺旋槽軸承的組合；特殊設計的阻尼器使本發明提供的立式高速轉動系統具有極好的穩定性和可靠性。
文檔編號F16H49/00GK1137105SQ96100470
公開日1996年12月4日 申請日期1996年2月2日 優先權日1996年2月2日
發明者陳弟恭, 孫毓仁, 趙鸞, 聶玉光, 趙鴻賓 申請人:清華大學