专利名称：一种高速电动旋转机械的转子支承结构及该旋转机械的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于高速电动旋转机械的转子支承结构，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动机驱动的空气制冷机、空气压縮机等的转子支承，其中转子以例如不小于每分钟数万转的高速旋转。
背景技术：
大功率、高转速的高速电动机(20kw，60000/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。 本发明提供了一种适用于安装在交通运输工具上的由高速电动机驱动的空气制冷机、空气压縮机等应用的半浮动式滚-滑动双重轴承支承结构，对系统可靠运行起到了至关重要的作用。
发明内容
发明采用的技术方案是，考虑到高速电动机驱动的空气制冷机、空气压縮机运转时的转速虽然很高，但外载荷比较均匀，且对转子系的运转精度要求不是很高，因此，设计一种对电机运转精度要求不是很高而可靠性高、轴承摩擦损失小、运行寿命长的复合式轴承，即滚_滑动双重轴承由此提出；另一方面，由于安装在交通运输工具上的高速电动机驱动的空气制冷机、空气压縮机工作中无法避免振动，以及转子长时间工作的各种原因，动平衡精度有可能有所破坏，除了要求转子在初始就具有一定的动平衡精度外，更为重要的是使轴承要能够吸收振动能量，以保证轴承可靠地工作。因此，对滚-滑动双重轴承采取整体半浮动式的结构设计，就可以形成对转子系的弹性支承和工作中的油膜减振，也是本发明采取的主要技术方案之一。 本发明的有益效果是，由于转子系采用半浮动式滚-滑动双重轴承，电机高速运行时，转子轴 一滚-滑动双重轴承——浮动套三者相互支承间的相对转速大为降低，摩擦功耗减小，轴承寿命得以很大程度上的提高；并且转子的轴颈与径向滑动轴承为非刚性接触，以及浮动套与轴承座孔之间形成的弹性支承和油膜减振，很大程度上吸收了转子的振动能量。当高速电动旋转机械的转子在60000r/min以上运转时，系统运行稳定可靠。
图1是一种作为包括本发明的转子支承结构的高速电动旋转机械的空气制冷机实施例的主视图。 图2是本发明的半浮动式滚_滑动双重轴承实施例的主视图。图3是图2中的径向滑动轴承的视图。
具体实施例方式
下面结合附图描述本发明的具体实施例。图l表示为一种空气制冷机l的主视图，该制冷机1由一台包括本发明的半浮动式滚_滑动双重轴承5的电动机4直接驱动。图1中，空气制冷机1在其中部包括一台电动机4。电动机4包括转子2和定子3。转子2两侧对置半浮动式滚_滑动双重轴承5。左端的轴承座6与左水套盖12组成左冷却水套，右端的轴承座6与右水套盖7组成右冷却水套。钎焊有散热翅片10的定子外套9与本体11组成定子3的冷却水套。制冷叶轮13和压气叶轮8固定在转子2的两个轴端部上。从涡轮机出口引出部分冷气进入电动机4内部冷却。 图2表示上述空气制冷机1右侧的半浮动式滚_滑动双重轴承5。
图2中，转子2轴颈上的径向滑动轴承26两端部上，嵌套一对复合陶瓷球角接触球轴承15a、15b且呈背对背安装方式，球轴承15a旁设有喷油衬圈117，球轴承15b旁设有喷油衬圈1121，碟形弹簧27置于喷油衬圈117与喷油衬圈1121之间，对两球轴承实施定压预紧和补偿轴向游隙，整体以滑配方式嵌入浮动套14内。轴位螺钉19限制喷油衬圈117仅作轴向移动，止动螺钉20将喷油衬圈1121固定在浮动套14内。 球轴承15b与径向滑动轴承26组合后的外侧端面25，与推力滑动轴承24共同构成内层推力滑动轴承副。 浮动套14的外圆两端部上各设有两道O形橡胶密封圈16，外侧端上设置轴用弹性挡圈22和挡块23，以限制浮动套14轴向移动和转动，使其装入图1中的具有一定配合间隙的左右端轴承座6孔内整体处于半浮动状态，形成弹性支承和工作中的油膜减振，总体构成转子2两端对置、双向限位的半浮动式滚-滑动双重轴承5。 图2中，球轴承15a、15b的内外环大端一侧，滚道边缘的圆周上开有1_3个直径为0. 7mm的径向小孔，形成球轴承的环下润滑油道；喷油衬圈117和喷油衬圈1121靠球轴承15a、 15b —侧的端面圆周上开有1-3个直径为0. 7mm的小孔，形成喷射润滑油道。这样做的有益效果是，球轴承在环下润滑和喷射润滑的共同作用下，球轴承的dj!值会得到进一步提高，若在此条件下再采用半浮动式滚_滑动双重轴承5降低其工作转速，就会很大程度上延长球轴承的使用寿命。 图2中的浮动套14、喷油衬圈117上还设置有引入涡轮机出口冷气的通孔18，对轴承内部进行强制冷却。 图3中，径向滑动轴承26的内孔两端作为转子2的轴颈支承面，每端的轴颈支承面上均布三个8-12mm的方形浅油腔，中间部位设计成空腔并开有三排径向通孔，形成排油通道；由喷油衬圈117和喷油衬圈1121引入的低压滑油，通过径向滑动轴承26外圆两侧上的环道油槽和连通环道油槽的径轴向均布的小孔引入径向滑动轴承26内，分别向径向滑动轴承26和球轴承15a、15b的内环提供压力滑油；径向滑动轴承26的外侧端面上还开有1-3个连通方形油腔的小孔，向推力滑动轴承24提供压力滑油。 由于图2中的半浮动式滚_滑动双重轴承5的转子支承结构，由图1所表示的空气制冷机l，高速运行时效果是显著的。
权利要求
一种高速电动旋转机械的转子支承结构，包括转子(2)两端轴颈上的径向滑动轴承(26)两端部上嵌套一对复合陶瓷球角接触球轴承(15a、15b)且呈背对背安装方式，球轴承(15a)旁设有喷油衬圈I(17)，球轴承(15b)旁设有喷油衬圈II(21)，碟形弹簧(27)置于喷油衬圈I(17)与喷油衬圈II(21)之间，对两球轴承(15a、15b)实施定压预紧和补偿轴向游隙，整体以滑配方式嵌入浮动套(14)内，轴位螺钉(19)限制喷油衬圈I(17)仅作轴向移动，止动螺钉(20)将喷油衬圈II(21)固定在浮动套(14)内；球轴承(15b)与径向滑动轴承(26)组合后的外侧端面(25)，与推力滑动轴承(24)共同构成内层推力滑动轴承副；浮动套(14)的外圆两端部上各设有两道O形橡胶密封圈(16)，外侧端上设置轴用弹性挡圈(22)和挡块(23)，限制浮动套(14)轴向移动和转动，使其装入具有一定配合间隙的左右端轴承座(6)孔内整体处于半浮动状态，形成弹性支承，总体构成转子(2)两端对置、双向限位的半浮动式滚一滑动双重轴承(5)。
2. 根据权利要求l所述的半浮动式滚-滑动双重轴承(5)，其特征是，球轴承(15a、15b)的内外环大端一侧，滚道边缘的圆周上开有l-3个直径为0. 5-1. Omm的径向小孔，形成球轴承的环下润滑油道；喷油衬圈1(17)和喷油衬圈11(21)靠球轴承(15a、15b) —侧的端面圆周上开有1-3个直径为0. 5-1. Omm的小孔，形成喷射润滑油道。
3. 根据权利要求l所述的半浮动式滚-滑动双重轴承(5)，其特征是，径向滑动轴承(26)的内孔两端作为转子(2)的轴颈支承面，每端的轴颈支承面上均布三个8-12mm的方形浅油腔，中间部位设计成空腔并开有数排径向通孔，形成排油通道；由喷油衬圈1(17)和喷油衬圈11(21)引入的低压滑油，通过径向滑动轴承(26)外圆两侧上的环道油槽和连通环道油槽的径轴向均布的小孔引入径向滑动轴承(26)内，分别向径向滑动轴承(26)和球轴承(15a、15b)的内环提供压力滑油；径向滑动轴承(26)的外侧端面上还开有l-3个连通方形油腔的小孔，向推力滑动轴承(24)提供压力滑油。
4. 根据权利要求l所述的半浮动式滚-滑动双重轴承(5)，其特征是，浮动套(14)、喷油衬圈1(17)上设置有引入外界冷气的通孔(18)，对轴承内部进行强制冷却。
5. —种高速电动旋转机械，包括一个由权利要求1所述的半浮动式滚-滑动双重轴承(5)的转子支承结构。
全文摘要
一种根据本发明的用于高速电动旋转机械的转子支承结构，采用在转子两端轴颈上的径向滑动轴承两端部上，嵌套一对角接触球轴承，两球轴承之间采用定压预紧，整体嵌入浮动套内；浮动套的外侧端设置挡圈和挡块，以限制浮动套轴向移动和转动，使其装入具有一定配合间隙的轴承座孔内整体处于半浮动状态，构成半浮动式滚-滑动双重轴承。当采用本发明的转子支承结构的大功率高速电动旋转机械安装在车辆上以60000r/min以上的高速运行时，由于半浮动式滚-滑动双重轴承的作用，系统运行稳定可靠。
文档编号H02K7/08GK101771307SQ200810237258
公开日2010年7月7日 申请日期2008年12月26日 优先权日2008年12月26日
发明者伍怀秋, 何君, 何应明 申请人:何君;伍怀秋;何应明