專利名稱：絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型是在電氣設(shè)備上使用的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)。它特別適用于裝在帶電作業(yè)機(jī)具上。(以下有時(shí)將絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)簡(jiǎn)稱為“系統(tǒng)”)在帶電作業(yè)機(jī)具上，常常要使用絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)。過(guò)去，它是這樣構(gòu)成的在一條長(zhǎng)1米至幾米的套管里面有一條長(zhǎng)度與套管近似的傳動(dòng)軸，套管和傳動(dòng)軸全部由硬質(zhì)絕緣材料制造，兩端鑲有金屬軸承。工作時(shí)，傳動(dòng)軸旋轉(zhuǎn)，整個(gè)系統(tǒng)的兩端分別接觸兩種不同的電位。這一系統(tǒng)的作用是在保證絕緣的前提下傳遞功率和轉(zhuǎn)矩。通常，這一系統(tǒng)還要承受橫向外力的作用。天津電力局正在研制的旋轉(zhuǎn)式帶電清掃刷初期采用的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)就是這種結(jié)構(gòu)，它在系統(tǒng)的一端安裝上電動(dòng)機(jī)，另一端安裝上毛刷頭，用來(lái)執(zhí)行帶電清掃任務(wù)。(以下有時(shí)將“絕緣傳動(dòng)軸”簡(jiǎn)稱為“軸”)對(duì)于這種細(xì)長(zhǎng)的系統(tǒng)，在一般加工精度時(shí)，軸的旋轉(zhuǎn)會(huì)使軸產(chǎn)生彎曲變形和振動(dòng)，并由軸承將振動(dòng)傳遞給套管。橫向外力的作用會(huì)使套管以至于整個(gè)系統(tǒng)產(chǎn)生彎曲變形。這幾種變形還會(huì)降低傳輸效率、加劇軸承磨損。變形若過(guò)大，會(huì)使軸和套管內(nèi)壁發(fā)生局部直接接觸而無(wú)法工作。
在過(guò)去的結(jié)構(gòu)中，設(shè)計(jì)者是采用降低套管和軸的長(zhǎng)細(xì)比(柔度)，提高它們的抗彎剛度來(lái)克服上述缺點(diǎn)的。這種作法的缺點(diǎn)是浪費(fèi)材料、加大重量、對(duì)振動(dòng)的減輕作用不強(qiáng)。
本實(shí)用新型的任務(wù)是針對(duì)上述缺點(diǎn)發(fā)明出一種新結(jié)構(gòu)的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)，使用較少的材料制造，但可以傳遞同樣的功率和轉(zhuǎn)矩，而且還能大幅度減輕振動(dòng)。
本實(shí)用新型的方案是a、用絕緣材料制造軸承；b、軸承不僅裝置在系統(tǒng)的兩端。而是每隔一段軸向距離就裝置一套。這樣既使選用較大長(zhǎng)細(xì)比(柔度)的軸，在旋轉(zhuǎn)時(shí)也不會(huì)產(chǎn)生過(guò)大的彎曲和振動(dòng)。相鄰兩軸承之間的距離(附


圖1中的c)可以在0.04～1.2米之間選擇，對(duì)于電動(dòng)旋轉(zhuǎn)毛刷之類的一般機(jī)具，選擇0.3～0.6米時(shí)經(jīng)濟(jì)技術(shù)效果最好；c、絕緣傳動(dòng)軸采用多段短硬軸柔性聯(lián)接的組合形式。整個(gè)傳動(dòng)軸分為多段，每段都由硬質(zhì)絕緣材料制造，各段之間用橡膠或塑料等柔性材料聯(lián)接，組成整個(gè)傳動(dòng)軸。這樣，當(dāng)套管受到橫向外力的作用而產(chǎn)生彎曲變形時(shí)，傳動(dòng)軸可以適應(yīng)這種變形而仍能滑快地旋轉(zhuǎn)，由此可以選用輕型薄壁的套管。
綜合采用以上3個(gè)特點(diǎn)是本實(shí)用新型的方案。當(dāng)然，只采用特點(diǎn)a及b也會(huì)產(chǎn)生比過(guò)去的結(jié)構(gòu)較佳的技術(shù)效果。
以下結(jié)合附圖對(duì)上述方案作詳細(xì)說(shuō)明
圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。由于本實(shí)用新型較長(zhǎng)，為了節(jié)省圖幅，對(duì)其沿長(zhǎng)度方向形狀一致的部分采用斷開(kāi)繪制，折斷處用波浪線表示。
圖1中1短段硬軸、2橡膠管、3滑動(dòng)軸承的內(nèi)圈、4滑動(dòng)軸承的外圈、5橡膠減振圈、6套管。尺寸c是相鄰兩軸承之間的距離。B－B′截面是綁扎尼龍繩或穿尼龍銷釘?shù)奈恢谩?br> 圖2是
圖1的剖視圖，其剖面位置和投影方向如
圖1中A－A′所示。
圖3是各段短硬軸之間的柔性聯(lián)接體被制造成圓柱形的結(jié)構(gòu)示意圖。其中7橡膠柱。
圖4是一種簡(jiǎn)化的軸承結(jié)構(gòu)示意圖。
圖5是一種在端部采用普通滑動(dòng)軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。
從
圖1中可以看出，整個(gè)傳動(dòng)軸是由多段短硬軸(1)組成的，每段短硬軸(1)都由環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維材料制成，各段之間由橡膠管(2)進(jìn)行聯(lián)接。橡膠管(2)的外面套有由聚四氟乙烯材料制成的圓形套圈(3)，它就是滑動(dòng)軸承的內(nèi)圈(3)。由于橡膠管(2)是被一定的外力(幾十公斤)擠壓裝配就位的，所以它和短軸(1)、內(nèi)圈(3)之間存在較大的摩擦力，工作時(shí)可以同步旋轉(zhuǎn)。必要時(shí)還可以在B－B′位置綁扎尼龍線或穿尼龍銷釘來(lái)增強(qiáng)橡膠管(2)和短軸(1)之間的同步性。內(nèi)圈(3)的外面是另一個(gè)由聚四氟乙烯制成的圓形套圈(4)，它就是滑動(dòng)軸承的外圈(4)，內(nèi)圈(3)和外圈(4)組成一套滑動(dòng)軸承，工作時(shí)，內(nèi)圈(3)在外圈(4)內(nèi)旋轉(zhuǎn)，軸承的外圈(4)和套管(6)之間鑲有一個(gè)橡膠減振圈(5)，用以減輕工作時(shí)軸的振動(dòng)向套管的傳遞。橡膠減振圈(5)也是被擠壓就位的，所以它能和軸承的外圈(4)及套管(6)保持固定，套管(6)是一個(gè)不分段的整體管，全部由環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維材料制造。
本實(shí)用新型盡管比過(guò)去的結(jié)構(gòu)增加了一些零部件，但是由于它們?nèi)渴怯山^緣材料制造的，所以整個(gè)傳動(dòng)軸系統(tǒng)的電氣絕緣性能基本沒(méi)有受到影響，這正是采用絕緣軸承(和相關(guān)零件)代替金屬軸承所產(chǎn)生的新的技術(shù)效果。
本實(shí)用新型的使用方法和過(guò)去結(jié)構(gòu)的完全一樣。
從
圖1中可以看出，本實(shí)用新型的軸承恰好裝置在各段短硬軸之間的柔性聯(lián)接體上，這是本實(shí)用新型的又一特點(diǎn)，它的優(yōu)點(diǎn)是a、可以利用柔性聯(lián)接體，即橡膠管(2)的彈性進(jìn)一步減輕軸振動(dòng)向套管的傳遞。b、可以最大限度發(fā)揮軸承的作用，這個(gè)作用是指減輕軸在旋轉(zhuǎn)時(shí)發(fā)生彎曲和振動(dòng)。若不用此方式布置軸承，整個(gè)系統(tǒng)所需要的軸承數(shù)目有可能要增加一些，才能達(dá)到同樣的技術(shù)效果。由于本實(shí)用新型在軸承布置方式上有此特點(diǎn)，不難通過(guò)
圖1看出在本實(shí)用新型中，每段短硬軸的長(zhǎng)度恰好等于相鄰兩軸承之間的距離(c)與1個(gè)軸承的軸向厚度之和(也可以比此數(shù)值略小1～2毫米)。
下面說(shuō)一下本實(shí)用新型的幾種替換結(jié)構(gòu)和替換材料一、前面已經(jīng)說(shuō)過(guò)，可以不采用多段短硬軸柔性聯(lián)接的結(jié)構(gòu)，仍然采用一支整體硬長(zhǎng)軸，但是每隔一段距離就裝置一套絕緣材料造的軸承，這樣的結(jié)構(gòu)仍然比過(guò)去的結(jié)構(gòu)有優(yōu)越性。
二、可以省去橡膠減振圈(5)不用，同時(shí)把軸承的外圈(4)的外徑加大，使之直接與套管(6)的內(nèi)壁固定。甚至可以把外圈(4)和套管(6)作成一體，采用同種材料。
三、可以采用由絕緣材料制造的滾動(dòng)軸承代替
圖1中的滑動(dòng)軸承(3)(4)。比如采用橡膠滾針軸承，其中的滾針和保持架等金屬零件改由尼龍或聚四氟乙烯材料制造，這種替換盡管在技術(shù)上有利，但會(huì)增加制造成本。
四、各段短硬軸之間的柔性聯(lián)接體可以制成圓柱形，見(jiàn)圖3，其中用橡膠柱(7)代替了
圖1中的橡膠管(2)。此外，也可以使用多種具有柔性聯(lián)接技術(shù)效果的其它聯(lián)軸方法來(lái)聯(lián)接各段短硬軸，這可以從機(jī)械零件教科書(shū)(或機(jī)械手冊(cè))的聯(lián)軸器章節(jié)里彈性聯(lián)軸器和剛性補(bǔ)償式聯(lián)軸器欄目中查到，如果使用這些聯(lián)軸器的話，當(dāng)然要用絕緣材料制造。
五、可以同時(shí)省去
圖1中的軸承外圈(4)和橡膠減振圈(5)，并且加大軸承內(nèi)圈(3)的外徑，使之直接在套管的內(nèi)壁里滑動(dòng)旋轉(zhuǎn)。見(jiàn)圖4。此時(shí)，軸承的外圈由套管(6)兼任了，但仍應(yīng)被視為一套軸承。
六、上面已經(jīng)提到，軸承可以并不恰好裝置在各段短硬軸之間的柔性聯(lián)接體上。在此種情況下，軸承的內(nèi)圈(3)與軸之間可以裝置另外一段減振橡膠管，也可以不裝置。甚至可以把內(nèi)圈(3)和軸(1)作成一體，采用同種材料。
七、可以用塑料(比如聚氯乙烯)代替橡膠制造橡膠管(2)和橡膠減振圈(5)。
八、可以用尼龍等工程塑料代替所說(shuō)的聚四氟乙烯，每個(gè)塑料行業(yè)的技術(shù)人員都能說(shuō)出多種這類代替物。
九、所說(shuō)的尼龍和聚四氟乙烯都可以添加一定比例的玻璃纖維材料，這是該行業(yè)技術(shù)人員熟知的。
十、能夠替代所說(shuō)的環(huán)氧樹(shù)脂玻璃纖維材料的材料也很多，比如聚氯乙烯等，這是塑料行業(yè)及帶電作業(yè)行業(yè)技術(shù)人員所熟悉的。
無(wú)論是采用以上十種替換當(dāng)中的一種，還是綜合采用其中的幾種，都應(yīng)被視為是本實(shí)用新型或與本實(shí)用新型等同。另外還應(yīng)說(shuō)明，本實(shí)用新型兩端的軸承和軸的結(jié)構(gòu)常常要受到與外部零件的聯(lián)接方式的影響而變化。
上面提到的研制中的旋轉(zhuǎn)式帶電清掃刷，其初期采用的傳動(dòng)軸系統(tǒng)的參數(shù)為長(zhǎng)度2.5米，套管為外徑36毫米、內(nèi)徑30毫米的環(huán)氧樹(shù)脂玻璃布管，它的傳動(dòng)軸為同種材料的、外徑21毫米、內(nèi)徑17毫米的空心軸。改用本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)后，其參數(shù)為總長(zhǎng)仍為2.5米。套管改為外徑36毫米、內(nèi)徑32毫米、材料不變。傳動(dòng)軸共分5段，每段都是直徑10毫米的實(shí)心軸，材料不變，共采用6套用聚四氟乙烯制造的滑動(dòng)軸承，每套軸承的軸向厚度為20毫米，兩端的兩套軸承與套管的端部對(duì)齊，各軸承間的距離相等。兩端的兩套軸承為聚四氟乙烯制造的普通滑動(dòng)軸承。中間的四套與
圖1所畫(huà)的結(jié)構(gòu)一樣。兩端的兩節(jié)短段硬軸比中間的長(zhǎng)20毫米，伸出套管端部之外，以便與外部零件聯(lián)接。兩個(gè)端部的結(jié)構(gòu)如圖5所示，其余部分的結(jié)構(gòu)與
圖1相同。
當(dāng)把清掃刷的傳動(dòng)軸系統(tǒng)由過(guò)去的結(jié)構(gòu)換成本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)之后，傳動(dòng)軸系統(tǒng)的重量由2.3公斤減為1.8公斤，振動(dòng)情況有很大改善，由于該工具是手持式的，所以這些改善深受使用者歡迎。
權(quán)利要求1.一種在電氣設(shè)備上使用的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)，它特別適用于裝在帶電作業(yè)機(jī)具上，它主要由軸承、絕緣材料制造的傳動(dòng)軸和絕緣材料制造的軸外套管組成，其特征在于a、所說(shuō)的軸承由絕緣材料制造；b、相鄰兩軸承之間的距離在0.04～1.2米之間。
2.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的絕緣材料制造的傳動(dòng)軸是由多段短硬軸用柔性聯(lián)接體相互聯(lián)接組合而成。
3.按照權(quán)利要求2所說(shuō)的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的柔性聯(lián)接體是用橡膠或塑料制造的管狀體。
4.按照權(quán)利要求3所說(shuō)的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的軸承恰好裝置在所說(shuō)的管狀體上。
5.按照權(quán)利要求2所說(shuō)的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的軸承恰好裝置在所說(shuō)的柔性聯(lián)接體上。
6.按照權(quán)利要求1所說(shuō)的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的軸承是由聚四氟乙烯制造的滑動(dòng)軸承。
7.按照權(quán)利要求2所說(shuō)的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的軸承是由聚四氟乙烯制造的滑動(dòng)軸承。
8.按照權(quán)利要求3所說(shuō)的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的軸承是由聚四氟乙烯制造的滑動(dòng)軸承。
9.按照權(quán)利要求4所說(shuō)的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)，其特征在于所說(shuō)的軸承是由聚四氟乙烯制造的滑動(dòng)軸承。
10.按照權(quán)利要求5所說(shuō)的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)。其特征在于所說(shuō)的軸承是由聚四氟乙烯制造的滑動(dòng)軸承。
11.按照權(quán)利要求1至10之一所說(shuō)的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)，其特征在于在所說(shuō)的軸承和軸外套管之間有一個(gè)由橡膠或塑料制造的減振圈。
專利摘要在電氣設(shè)備、特別是在帶電作業(yè)機(jī)具上使用的、傳遞功率和轉(zhuǎn)矩用的絕緣傳動(dòng)軸系統(tǒng)。過(guò)去這種系統(tǒng)采用細(xì)長(zhǎng)的硬質(zhì)絕緣軸和軸外套管。在兩端鑲金屬軸承。重量和振動(dòng)都較大。本實(shí)用新型采用絕緣材料制造軸承。而且每隔一段軸向距離就裝置一套，采用多段短硬軸柔性聯(lián)接組成整個(gè)傳動(dòng)軸。重量和振動(dòng)都有所降低。
文檔編號(hào)F16C3/00GK2043684SQ8721530
公開(kāi)日1989年8月30日 申請(qǐng)日期1987年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1987年11月6日
發(fā)明者趙輔 申請(qǐng)人:天津電力試驗(yàn)研究所