专利名称：一种运转稳定可靠的立式高速转动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种立式高速转动系统。
传统的这类高速转动系统一般采用联轴节或齿轮传动，如
图1所示的是一种常见的小型台式离心机的转动系统。该转动系统采用齿轮传动，齿轮带动刚性轴20转动，再通过联轴节带动柔性轴2；图2所示的小型离心机是由电机直接驱动的，但它也有两根轴，即空心轴20和柔性轴2，两轴通过联轴节联接；图3是大型碟式离心机的转动系统结构示意图，它也具有多转轴，靠齿轮传动。以上各种高速转动系统具有共同的缺陷，即具有多根转轴，结构复杂，制造困难，造价高，运行中转动部件磨损严重，寿命短，能耗也往往比较高。
本发明的目的就是针对上述现有技术的不足，提供一种结构简单、制造方便、造价低廉、能耗低、寿命长，且运转稳定，可靠性高的高速转动系统。
本发明所说的高速转动系统包括驱动转子、转轴、支撑转轴的轴承系统以及阻尼器，其特征是该高速转动系统只有一个柔性转轴，驱动转子固定在该柔性转轴上，上轴承位于驱动转子的近下部，下轴承装在转轴的最下端，并被固定在阻尼器中。
本发明所说的阻尼器由内套、外套和若干弹性支撑元件构成，内外套均为空心筒体，弹性支撑元件位于内、外套之间，内、外套之间还装有粘性阻尼流体。
本发明所说的驱动转子可以是各式驱动电机的转子，也可以是皮带轮。所说的电机可以采用高效节能异步电机、同步电机、无刷直流电机或其它特种电机。所说的驱动转子可做成杯式，并使上轴承位于其杯体内腔中支承柔性转轴。
本发明采用单一的柔性轴实现高速转动，原来固定在刚性轴上的各转动零部件都直接固定在柔性轴上，因而结构简单、制造方便、造价低廉；且单轴减少了摩擦，也使得转动系统的能耗降低，寿命延长；特殊设计的轴承及阻尼系统还使得本发明运转稳定，可靠性高。
下面结合实施例，附图进一步说明本发明。
图1，现有小型台式离心机转动系统结构示意图；图2，现有电机直接驱动小型台式离心机转动系统结构示意图；图3，现有碟式离心机转动系统结构示意图；图4，本发明用于小型台式离心机时结构示意图；图5，本发明用于小型离心机或离心纺锭的结构示意图；图6，本发明用于碟式离心机的结构示意图；图7，本发明用于马达直接驱动的环锭式纺锭的结构示意图；图8，本发明用于另一种马达直接驱动的环锭式纺锭的结构示意图；图9，本发明用于皮带传动的环锭式纺锭的结构示意图；图10，本发明用于另一种皮带传动的环锭式纺锭的结构示意图。
图中1-转头、转鼓或纱管2-柔性轴3-驱动转子4-电机定子5-上轴承6-弹性元件7-下轴承 8-密封组件 9-电机外壳10-阻尼器 12-钢套及隔板 13-大齿轮14-小齿轮 20-空心轴或刚性轴30-皮带轮 50-辅助轴承实施例1、图4是该实施例结构示意图，它是在小型或台式离心机中采用本发明的实例。由图可见，高速转动的柔性轴2是该结构中唯一的转轴，它的顶端安装有一个用于容纳被分离物的转头或转鼓1，该转动系统采用电机直接驱动。在转头或转鼓1底部与电机之间设有密封组件8，以实现动密封，防止外界有害气体和液体进入电机内腔。电机是高效节能异步电机，其转子3是杯式转子，该转子固定于柔性转轴2上。上轴承5被安置在电机下端盖上面的圆柱形套筒上，并且在电机的转子杯体3的内腔中支承转轴2。下轴承7装在转轴2的最下端，并被固定在阻尼器10内套中，该内套兼做下轴承7的润滑杯，阻尼器10由内套、外套及弹性支承元件6构成，内、外套均为空心筒体，阻尼器10内套和外套之间装有若干弹性支承元件6，既允许内外套之间在受力时产生弹性位移，又保证它们能恢复同心位置。在上述阻尼器10内套和外套之间还装有粘性阻尼流体，使形成一层环形的挤压膜，以便阻尼转子系统的振动和进动。阻尼器10外套被固定在电机下盖的下端面上，在本实施例中，上、下轴承5和7均采用全膜润滑的螺旋槽轴承。实验结果证明，在工作条件下，这样设计的高速转动系统，整个转子系统可完全被螺旋槽轴承产生的高压油膜浮起，因而避免了轴承和轴之间的直接接触，提高了整个转动系统的稳定性和可靠性。本实施例提供的新型高速转动系统具有运转稳定可靠、耗能低、寿命长、结构简单、制造方便及成本低廉等优点。
实施例2、图5是本发明应用于小型离心机或应用于采用湿法纺丝工艺的离心式纺锭的实施例。由于固液分离过程中要不断排出液体，必须将这些液体妥善地收集起来，尤其是采用酸性湿法纺丝工艺的离心式纺锭，纺丝过程中连续排出腐蚀性很强的酸液及气体，为防止腐蚀马达零部件及污染环境，必须增大离心转鼓与电机转子之间的距离以便设置结构比较复杂的动密封，因而大大增加了轴承--转子动力学的设计难度。本发明很好地解决了这一问题。本实施例上轴承采用滚动轴承，下轴承采用螺旋槽轴承，其它结构特征同实施例1。实验证明，本实施例具有很好的运转稳定性和可靠性，并具有明显的节能效果。
实施例3、如图6所示，该实施例是本发明在碟式离心机上的应用。依据设备容量的大小不同，本实施例既可以采用单独的马达驱动(采用杯式马达转子3)，也可以采用皮带驱动(采用杯式皮带轮30)。上轴承5可以采用滚动轴承，也可以采用螺旋槽轴承，下轴承7则优先选用螺旋槽轴承，并使它和阻尼器10的浮动元件接合成一个整体。采用本实施例的大型碟式离心机，和小型离心机一样，同样可以得到运转稳定可靠的效果。
实施例4、图7、图8是本发明应用于单独马达直接驱动的环锭式纺锭的实施例。图7方案上下轴承全采用螺旋槽轴承，它们可使轴完全浮起。而图8方案中则上下轴承全采用常规的纺锭轴承--即上轴承采用无内圈的滚柱轴承，下轴承采用顶尖式滑动轴承。在这两种方案中都采用了本发明特殊设计的阻尼器。通过改变弹性元件6的结构尺寸和材料成分以及改变阻尼器的其它特征尺寸可方便地调整阻尼器的质量及弹性和阻尼参数，从而使其性能得到优化。采用本实施例的环锭式细纱锭子可在每分钟10000-40000转条件下长期稳定可靠地运转，振动很小。
实施例5、图9、图10是本发明应用于皮带传动的环锭式纺锭的实施例。图9方案上下轴承全采用螺旋槽轴承。图10方案则采用常规的纺锭轴承--即上轴承采用无内圈滚柱轴承，下轴承采用顶尖式滑动轴承。两种方案都采用了本发明特殊设计的阻尼器，因而具有与实施例4相同的优良性能。这样的细纱锭子可在每分钟10000-40000转条件下长期稳定可靠地运转。
权利要求
1.一种运转稳定可靠的立式高速转动系统，包括转头、驱动转子、转轴、支撑转轴的轴承系统以及阻尼器，其特征是该高速转动系统只有一个柔性转轴(2)，驱动转子固定在该柔性转轴(2)上，上轴承(5)位于驱动转子的近下部，下轴承(7)装在转轴(2)的最下端，并被固定在阻尼器(10)中。
2.根据权利要求1所述的立式高速转动系统，其特征是驱动转子可以是驱动电机的转子(3)或是皮带轮(30)。
3.根据权利要求2所述的立式高速转动系统，其特征是所说的转子为杯式转子，上轴承(5)在该转子的杯体内腔中支承转轴(2)。
4.根据权利要求2或3所述的立式高速转动系统，其特征是所说的阻尼器(10)由内套、外套及若干弹性支承元件(6)构成，内、外套均为空心筒体，弹性支承元件(6)装在内、外套之间，内、外套之间还装有粘性阻尼流体；下轴承(7)被固定在该阻尼器的内套中。
5.根据权利要求2或3所述的立式高速转动系统，其特征是轴承(5)、(7)可都采用全膜润滑的螺旋槽轴承，也可上轴承(5)采用滚动或滑动轴承，下轴承(7)采用全膜润滑的螺旋槽轴承。
6.根据权利要求4所述的立式高速转动系统，其特征是轴承(5)、(7)可都采用全膜润滑的螺旋槽轴承，也可上轴承(5)采用滚动或滑动轴承，下轴承(7)采用全膜润滑的螺旋槽轴承。
全文摘要
本发明提供一种立式高速转动系统，可应用于各种离心机、各类纺锭及其它相似的高速转动机械。它的特点在于用单一的柔性轴替代了传统的高速转动系统中既有刚性轴又有柔性轴并通过联轴节或齿轮传动的复杂结构；上轴承安置在电机或皮带轮的杯式转子中，而下轴承则安置在转轴的最下端并与阻尼器内套接合成一体；两个轴承既可以都采用螺旋槽轴承，也可以采用常规的轴承或采用常规轴承与螺旋槽轴承的组合；特殊设计的阻尼器使本发明提供的立式高速转动系统具有极好的稳定性和可靠性。
文档编号F16H49/00GK1137105SQ96100470
公开日1996年12月4日 申请日期1996年2月2日 优先权日1996年2月2日
发明者陈弟恭, 孙毓仁, 赵鸾, 聂玉光, 赵鸿宾 申请人:清华大学