一种转子轴轴承润滑结构、电机和控制方法与流程

本发明属于润滑技术领域，具体涉及一种转子轴轴承润滑结构、电机和控制方法。

背景技术：

电动机运行过程中，轴承承受着轴向力和径向力的作用，滚动体在旋转的过程中与轴承的内外套摩擦产生热量和磨损，轴承室内须存有一定量的润滑脂，对轴承进行润滑和散热。小型电机多采用封闭型轴承，大中型电机轴承为开放式轴承，需要保证润滑脂的清洁，及时补充新油。

电机的转子轴进行传动时，由于离心力容易将滚动轴承轴承室中的油脂甩出，造成滚动轴承的滚动体和轨道表面油膜不均匀，滚动体运转时与轨道面产生摩擦，从而产生轴承异音。同时，滚动体与轨道面摩擦将导致滚动体和轨道磨损，并使得轴承温升升高，最终将导致轴承损坏。如果有一种能够合理有效的方式来保持滚动体和轨道表面具有均匀的表面油膜，就可以延长电机轴承的寿命，提高电机的可靠性。

现有电机转子轴轴承台上安装的轴承，设置在轴承两侧分别与轴承外套固定的轴承内盖及轴承外盖，在轴承外盖及轴承外套内部开有与轴承内盖空腔贯通的注油通道。目前多数电机轴承注油结构是在电机端盖中分别设有注油通道及排油通道，注油通道与注油腔连接，注油腔与轴承滚珠道轨的一端连接，轴承滚珠道轨的另一端与排油腔连接，排油腔与排油通道连接，排油通道的端头装置油塞，注油通道的端口装置油封头。途中箭头方向即润滑油的油路。端盖上为注油口，端盖侧向(与正上方相隔120°)为排油口。该注油方式在更换油脂的时候不易控制轴承室的油量，润滑油脂容易堆积在注油口处，油脂分布不均匀。

由于现有技术中的电机轴承注油结构容易使得油脂堆积在注油口处、使得油脂分布不均，且更换油脂时不易控制轴承室的油量等技术问题，因此本发明研究设计出一种新的转子轴轴承润滑结构、电机和控制方法。

技术实现要素：

因此，本发明要解决的技术问题在于克服现有技术中的电机轴承注油结构存在油脂易堆积在注油口处、使得油脂分布不均的缺陷，从而提供一种转子轴轴承润滑结构、电机和控制方法。

本发明提供一种转子轴轴承润滑结构，其包括：

转子轴；

轴承，所述轴承设置于所述转子轴上；

供油通道，所述供油通道设置在所述转子轴的内部，所述供油通道连接到所述轴承上、以能够将油导入至所述轴承上。

优选地，所述供油通道包括注油通道和喷油通道，所述转子轴外部的油通过所述注油通道被注入所述转子轴的内部，所述喷油通道的一端与所述注油通道连通、另一端连接到所述轴承上。

优选地，所述注油通道为圆柱形通道：

所述注油通道与所述转子轴同心设置，所述注油通道的轴线与所述转子轴的轴线之间相重合；

或者，所述注油通道与所述转子轴之间偏心地设置，所述注油通道的轴线与所述转子轴的轴线相平行。

优选地，所述注油通道的直径d与转子轴的直径d之间满足关系：d/5≦d≦d/3。

优选地，所述喷油通道与所述注油通道均为圆柱形通道，所述喷油通道的轴线与所述转子轴的轴线不平行。

优选地，所述喷油通道的轴线与所述转子轴的轴线相交并有倾斜夹角θ，且所述θ的角度范围为50°≦θ≦90°。

优选地，所述喷油通道的直径d1与所述注油通道的直径d和转子轴的直径d之间满足关系：d/5≦d1≦2d/3。

优选地，沿所述转子轴的轴线方向、所述喷油通道距离轴承之间的最小距离设为l，且满足3mm≦l≦8mm。

优选地，沿着所述转子轴的轴线方向，在所述轴承两侧中的至少一侧设置有所述喷油通道。

优选地，还包括位于所述转子轴外部的注油设备，所述注油设备能够将油注入所述注油通道中。

优选地，所述转子轴包括第一自由端和第二自由端，且在所述转子轴内部位于所述第一自由端和/或所述第二自由端的位置还设置有注油嘴，所述注油嘴的一端与所述注油设备连通、另一端与所述注油通道连通。

优选地，所述注油嘴安装设置于所述第一自由端的位置，且所述第一自由端为非驱动轴端。

优选地，还包括端盖，所述端盖设置于所述轴承的径向外侧，且在所述端盖上位于所述转子轴竖直下方的位置还沿竖直方向开设有排油通道，所述排油通道与所述轴承的内部相连通。

优选地，所述轴承为滚珠轴承，包括内圈、外圈、位于所述内圈和外圈之间的滚珠，且所述供油通道连接到所述内圈和所述外圈之间。

本发明还提供一种电机，其包括前述的转子轴轴承润滑结构。

本发明还提供一种转子轴轴承润滑结构的控制方法，其使用前述的转子轴轴承润滑结构，对所述轴承的供油和排油过程进行控制。

优选地，当对轴承进行供油时，将转子轴的转速调节为200rpm-600rpm范围内；

当对轴承进行排油时，将转子轴的转速调节为200rpm-600rpm范围内。

优选地，当包括注油设备时：

且对轴承进行供油时，控制注油设备使得注油通道内的油压维持在3-5mpa范围内；

且对轴承进行排油时，控制注油设备使得注油通道内的油压维持在5-10mpa范围内。

本发明提供的一种转子轴轴承润滑结构、电机和控制方法具有如下有益效果：

1.本发明的转子轴轴承润滑结构、电机和控制方法，通过将在所述转子轴的内部还设置有供油通道，所述供油通道与所述轴承端面连通，能够通过轴内部的供油通道将油供至轴承内部、从而对轴承进行充分的润滑，相对于现有技术中的从端盖中从上部供油至轴承的方式而言，本发明的润滑结构不会使得油脂堆积在注油口处，能够使得轴承滚珠表面被油脂均匀地覆盖，使得油脂在轴承中分布得更加均匀，还能深度清理滚珠与轴承沟道中的废弃油脂，从而有效地延长电机转子轴轴承的寿命，提高电机的运行可靠性；

2.本发明的转子轴轴承润滑结构、电机和控制方法，通过将供油通道包括注油通道和喷油通道，能够将油通过注油和喷油的两个连续的步骤和动作被供至轴承中，且还由于注油通道与转子轴之间偏心设置，还能够利用转子轴旋转时离心力的作用将油有效地喷射至轴承中，从而降低了采用注油压力将油压至轴承的压力大小，进而有效地节省了动力，提高了转子轴轴承润滑的效果；

3.本发明的转子轴轴承润滑结构、电机和控制方法，通过将端盖上位于转子轴竖直下方开设排油通道的方式，能够将轴承中的润滑油在废弃需要排出时通过端盖上的排油通道竖直向下的排出，这样有效地利用了重力的作用、且也不会存在油脂堆积或堵塞的情况，实现油脂的有效且顺利的排出，相对于沿轴线方向排出的形式有效地节省了动力、提高了能源利用率；

4.本发明的转子轴轴承润滑结构、电机和控制方法，对轴承供油时采用转子轴旋转时进行供油并赋予转子轴具有一定的转速，能够使得转子轴在旋转时对不转的轴承起到360度周向方向的均匀涂覆油的作用，实现轴承滚动体和轨道表面的均匀油膜覆盖，降低了电机温升，延长了电机轴承的使用寿命，提高了电机的可靠性；同时对轴承排油时也采用转子轴旋转时进行排油并赋予转子轴具有一定的转速，能够使得转子轴在旋转时对不转的轴承起到360度周向方向的均匀排油的作用，实现轴承滚动体和轨道表面等处的油能被有效的排净。

附图说明

图1是本发明的转子轴轴承润滑结构的正面剖视结构示意图；

图2是图1中的a部分的放大结构示意图；

图3是图1中的b部分的放大结构示意图；。

图中附图标记表示为：

1、转子轴；2、轴承；3、供油通道；31、注油通道；32、喷油通道；4、注油嘴；5、端盖；51、排油通道；6、定子。

具体实施方式

实施例1

如图1-3所示，本发明提供一种转子轴轴承润滑结构，其包括转子轴1和设置于所述转子轴1上的轴承2，在所述转子轴1的内部还设置有供油通道3，所述供油通道3与所述轴承2端面连通、以能够将油导入至所述轴承2的内部。通过将在所述转子轴的内部还设置有供油通道，所述供油通道与所述轴承端面连通，能够通过轴内部的供油通道将油供至轴承内部、从而对轴承进行充分的润滑，相对于现有技术中的从端盖中从上部供油至轴承的方式而言，本发明的润滑结构不会使得油脂堆积在注油口处，能够使得轴承滚珠表面被油脂均匀地覆盖，使得油脂在轴承中分布得更加均匀，还能深度清理滚珠与轴承沟道中的废弃油脂，从而有效地延长电机转子轴轴承的寿命，提高电机的运行可靠性。

本发明适用于中大型开启式轴承电机中。进一步优选在转子轴中心轴线加工注油通道，注油通道非贯通，在非驱动轴伸端的轴承档位置截止。

本发明解决的如下技术问题：1、开启式轴承滚珠表面的润滑油脂持续包覆。2、控制注入油脂的用量适中。3、深度清理滚珠与轴承沟道中的废弃油脂。

有益效果：

本发明的技术效果：提高滚动体和轨道表面均匀油膜覆盖,降低电机温升，提高电机轴承使用寿命，进而延长电机的可靠性寿命。

优选地，所述供油通道3包括注油通道31和喷油通道31，所述转子轴1外部的油通过所述注油通道31被注入所述转子轴1的内部，所述喷油通道31的一端与所述注油通道31连通、另一端连接到所述轴承2上。通过将供油通道包括注油通道和喷油通道，能够将油通过注油和喷油的两个连续的步骤和动作被供至轴承中，先将润滑油通过注油通道从转子轴外部引入轴内部、进一步再通过喷射通道导至轴承内部，以对轴承尤其是滚珠轴承的滚珠和轨道之间进行油膜润滑。

优选地，所述注油通道31为圆柱形通道：

所述注油通道31与所述转子轴1同心设置，所述注油通道31的轴线与所述转子轴1的轴线之间相重合；

或者，所述注油通道31与所述转子轴1之间偏心地设置，所述注油通道31的轴线与所述转子轴1的轴线相平行(这里的平行不包括重合的情况)。

这是本发明的注油通道的两种不同的设置方式，将注油通道与转子轴同心设置能够通过与转子轴同心的注油通道供给润滑油至轴承中，此时推动注油通道中油流动的动力主要来自于灌注进的油的油压，而将注油通道与转子轴偏心设置除了能够通过油压使得油被驱动流动至轴承中、还能够利用转子轴的旋转产生的偏心力而将润滑油甩至轴承的位置，从而保证油的供给，这样还能有效地节省了动力，提高了能源的利用效率，润滑效果也很好。

优选地，所述注油通道31的直径d与转子轴1的直径d之间满足关系：d/5≦d≦d/3。将注油通道的直径限定为在d/5到d/3之间，能够使得注油通道的直径不至于做的过大或不至于做的过小，避免因为做的过大时而影响转子轴的结构强度、也有效地避免因为做的过小时而无法保证注油通道的通畅性，使得注油通道能够畅通地流动油，保证注油通道的有效供油的作用。这是为了保证注油通道的通畅性与转子轴的结构强度做出的结构改进。

实施例2

如图2所示，本实施例是在实施例1的基础上做的进一步的改进，优选地，所述喷油通道32与所述注油通道31均为圆柱形通道，所述喷油通道32的轴线与所述转子轴1的轴线不平行。将喷油通道的轴线加工为与转子轴轴线不平行的方式，能够使得与转子轴轴线平行的注油通道之间形成夹角，从而能够将注油通道中的油沿径向方向而通过喷油通道被输送至轴承中，以完成对轴承结构的润滑作用，如果平行的话无法实现上述的效果。

优选地，所述喷油通道32的轴线与所述转子轴1的轴线相交并有倾斜夹角θ，且所述θ的角度范围为50°≦θ≦90°。将喷油通道的轴线与转子轴轴线之间的夹角设置在50°到90°的范围内，一方面有效地防止该夹角过小而使得喷油通道的路径长度过长而增大流动阻力和损失，另一方面还有效地防止夹角过小而降低油的流动速度、使得喷射速度降低，将该角度设置为尽可能大倾斜角度甚至到垂直的程度，能够快速地将油喷射至轴承的位置，提高喷射效率，减小能量损失。

优选地，所述喷油通道的直径d1与所述注油通道31的直径d和转子轴1的直径d之间满足关系：d/5≦d1≦2d/3。将注油通道的直径限定为在d/5到d/3之间，能够使得喷油通道的直径不至于做的过大或不至于做的过小，避免因为做的过大时而影响转子轴的结构强度同时影响喷射速度(直接越小喷射速度越大)、也有效地避免因为做的过小时而无法保证注油通道的通畅性，使得注油通道能够畅通地流动油，保证注油通道的有效供油的作用。

优选地，沿所述转子轴的轴线方向、所述喷油通道32距离轴承之间的最小距离设为l(喷油通道的该位置优选为位于转子轴的径向外端面处、与轴承径向内侧端面平齐)，且满足3mm≦l≦8mm。将喷油通道与轴承的最小距离设置为满足上述范围内，能够防止距离不至于过大而无法将油喷射到轴承的位置处、也防止了距离过小而在轴承端面位置处产生堆积的情况、以至于无法进入轴承内部(由于轴承滚珠与轨道相接的位置才是需要润滑的位置，因此需要跨过轴承的外圈端面的高度才可以使得油能够起到润滑作用)。

优选地，沿着所述转子轴1的轴线方向，在所述轴承2两侧中的至少一侧设置有所述喷油通道32。通过在轴承的两侧中的至少一侧设置喷油通道，能够使得润滑油通过轴承的一侧或两侧喷射至轴承处，通过两侧进行喷射的方式、能够进一步更好地提高对轴承的润滑效果(轴承滚珠)。

优选地，还包括位于所述转子轴1外部的注油设备(图中未示出)，所述注油设备能够将油注入所述注油通道31中。通过设置的注油设备，能够产生注油压力而将油注入进注油通道中，并使得油也具有一定的油压，进而使其能够被输送进入到轴承的位置处，从而为润滑油的供油提供了有效的动力。

优选地，所述转子轴1包括第一自由端和第二自由端，且在所述转子轴1内部位于所述第一自由端和/或所述第二自由端的位置还设置有注油嘴4，所述注油嘴4的一端与所述注油设备连通、另一端与所述注油通道31连通。通过在转子轴的两个自由端中的其中一个设置注油嘴并使其与注油设备和注油通道分别连通，能够通过注油嘴完成接洽注油设备和注油通道、完成二者的连接，使得油能够顺利地从注油设备灌注至注油通道中。

优选地，所述注油嘴4安装设置于所述第一自由端的位置，且所述第一自由端为非驱动轴伸端。通过将安装注油嘴的第一自由端选择为非驱动轴端(说明：转子轴用于驱动负载运动的一端为驱动端，不驱动负载的一端为非驱动端)，能够在保证注油的可操作性的同时，还可以保证电机驱动端连接锁紧后，无须再拆卸联轴器。

实施例3

如图3，本实施例是在实施例1和/或2的基础上做出的进一步改进，优选地，还包括端盖5，所述端盖5设置于所述轴承2的径向外侧，且在所述端盖5上位于所述转子轴1竖直下方的位置还沿竖直方向开设有排油通道51，所述排油通道51与所述轴承2的内部相连通。通过将端盖上位于转子轴竖直下方开设排油通道的方式，能够将轴承中的润滑油在废弃需要排出时通过端盖上的排油通道竖直向下的排出，这样有效地利用了重力的作用、且也不会存在油脂堆积或堵塞的情况，实现油脂的有效且顺利的排出，相对于沿轴线方向排出的形式有效地节省了动力、提高了能源利用率。

优选地，所述轴承2为滚珠轴承，包括内圈、外圈、位于所述内圈和外圈之间的滚珠，且所述供油通道3连接到所述内圈和所述外圈之间。这是本发明的轴承的优选结构形式和供油通道在该优选轴承结构上的具体供油位置，能够有效地对滚珠轴承的内外圈之间以及滚珠上进行供油，增强滚珠与内、外圈之间的润滑效果，保证轴承的安全可靠的运行。

实施例4

本发明还提供一种电机，其包括前述的转子轴轴承润滑结构。通过包括前述的润滑结构，将在所述转子轴的内部还设置有供油通道，所述供油通道与所述轴承端面连通，能够通过轴内部的供油通道将油供至轴承内部、从而对轴承进行充分的润滑，相对于现有技术中的从端盖中从上部供油至轴承的方式而言，本发明的润滑结构不会使得油脂堆积在注油口处，能够使得轴承滚珠表面被油脂均匀地覆盖，使得油脂在轴承中分布得更加均匀，还能深度清理滚珠与轴承沟道中的废弃油脂，从而有效地延长电机转子轴轴承的寿命，提高电机的运行可靠性。

本发明适用于中大型开启式轴承电机中。

1、在转子轴中心轴线加工注油通道，注油通道非贯通，在非驱动轴伸端的轴承档位置截止。为保证注油通道的通畅性与转子轴的结构强度，注油通道的直径d与轴的直径d满足此要求：d/5≦d≦d/3。

2、注油通道加工为壳内置注油嘴的结构，注油时使用压力注油设备。

3、为了实现油脂对轴承滚珠的喷射，转子轴上的喷油通道直径d/5≦d1≦2d/3，并且喷油通道的倾斜角度为50°≦θ≦90°。

4、为了更好对轴承滚珠做油脂润滑，转子喷油通道在轴承两侧设置一处或两处。保证注油通道的油脂直接喷射到滚珠表面，喷射通道距离轴承的位置l，要3mm≦l≦8mm。

5、轴承注油时通过皮带或其他联接装置将转轴速度调整为200rpm-600rpm，注油机的油压设定为3-5mpa，实现轴承滚珠润滑脂的均匀涂覆。

6、轴承室排出废弃油脂时将转轴速度加速到200rpm-600rpm，从注油嘴通入压缩空气5～10mpa,受压缩空气作用废弃的油脂会从排油孔挤压出去。

本发明的中大型开启式轴承电机转子轴直径在25mm以上，便于将轴加工成中空非贯通形式，采用本发明提及的轴承注油润滑新结构有助于提高滚动体和轨道表面均匀油膜覆盖，延长电机轴承的使用寿命。新方案的注油嘴位置安装在轴的中心孔内，其位置隐蔽，转轴旋转时注油嘴不存在偏心的状态，因此注油设备无须跟随轴旋转，只需要保证注油设备与注油嘴贴合压紧即可。注油时通过皮带或其他联接装置将转轴速度调整至200rpm-600rpm，注油机的油压设定为3-5mpa，由于轴在不停地旋转，油脂受压力的作用顺着注油通道喷射至滚珠表面。采用此种方式仅需要较少的油脂就可以在滚珠及沟道表面形成一层均匀的油膜。

在转子轴中心轴线加工注油通道，注油通道非贯通，在非驱动轴伸端的轴承档位置截止。为了注油的可操作性，注油嘴的位置也可以安置到非驱动端，如此可以保证电机驱动端连接锁紧后，无须在拆卸联轴器。安装到非驱动端在注油时仅需要将风罩拆卸下，注油嘴与注油设备就可以连接进行注油。为保证注油通道的通畅性与转子轴的结构强度，注油通道的直径d与轴的直径d满足此要求：d/5≦d≦d/3。为了实现油脂对轴承滚珠的喷射，转子轴上的喷油通道直径d/5≦d1≦2d/3，并且喷油通道的倾斜角度为50°≦θ≦90°。为了更好对轴承滚珠做油脂润滑，转子喷油通道在轴承两侧设置一处或两处。保证注油通道的油脂直接喷射到滚珠表面，喷射通道距离轴承的位置l，要3mm≦l≦8mm。

电机的使用场所多为矿山、钢厂、水泥厂等环境恶劣，灰尘较多的区域,当轴承密封失效时，一些赃物、灰尘进入到轴承内部，就会导致轴承严重损伤、发热，继而发生轴承抱死，电机轴扭断，电机烧毁等严重事故。因此需要对电机轴承油脂进行定期的更换维护。排除废弃油脂时将转轴速度加速到200rpm-600rpm，从注油嘴通入压缩空气5～10mpa,受压缩空气作用废弃的油脂会从排油孔挤压出去。

本发明的电机为了利用离心力提高注油的作用效果，可将图1中对称于中心线的中空轴(注油通道)加工为偏心中空轴(注油通道与转子轴偏心)，利用油压与离心力的共同作用，增强对轴承滚珠的油脂润滑。

实施例5

本发明还提供一种转子轴轴承润滑结构的控制方法，其使用前述的转子轴轴承润滑结构，对所述轴承的供油和排油过程进行控制。通过使用前述的润滑结构，将在所述转子轴的内部还设置有供油通道，所述供油通道与所述轴承端面连通，能够通过轴内部的供油通道将油供至轴承内部、从而对轴承进行充分的润滑，相对于现有技术中的从端盖中从上部供油至轴承的方式而言，本发明的润滑结构不会使得油脂堆积在注油口处，能够使得轴承滚珠表面被油脂均匀地覆盖，使得油脂在轴承中分布得更加均匀，还能深度清理滚珠与轴承沟道中的废弃油脂，从而有效地延长电机转子轴轴承的寿命，提高电机的运行可靠性。

优选地，当对轴承进行供油时，可优选通过皮带或其他联接装置将转子轴的转速调节为200rpm-600rpm范围内；

且其对轴承进行排油时，将转子轴的转速调节为200rpm-600rpm范围内。

这是本发明的轴承供油和排油的两种不同情况时的具体的控制手段，通过将转子轴的转速调节至上述范围内能够利用转轴的旋转对不转的轴承起到360度周向方向的均匀涂覆油的作用，实现轴承滚动体和轨道表面的均匀油膜覆盖，降低了电机温升，延长了电机轴承的使用寿命，提高了电机的可靠性；同时对轴承排油时也采用转子轴旋转时进行排油并赋予转子轴具有一定的转速，能够使得转子轴在旋转时对不转的轴承起到360度周向方向的均匀排油的作用，实现轴承滚动体和轨道表面等处的油能被有效的排净。

优选地，当包括注油设备时：

且对轴承进行供油时，控制注油设备使得注油通道内的油压维持在3-5mpa范围内；

其对轴承进行排油时，控制注油设备使得注油通道内的油压维持在5-10mpa范围内。

这是本发明的轴承供油和排油的两种不同情况时的且具有注油设备时具体的控制手段，能够在供油时对注油通道施加一定的压力使得有利于其供油，能够在排油时对注油通道施加一定压力以利于将油从排油通道排出，并且优选将排油压力设置为大于注油压力，这是因为从注油端施加压力要能使得油到达轴承、再进一步从轴承排出，因此需要施加更大的压力以完成该过程。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。