專利名稱：限制軸旋轉(zhuǎn)速率的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種在磁性軸承失效后限制軸急轉(zhuǎn)速率的裝置，其時軸被至少一個輔助軸承支承著。
輔助軸承的目的是要在相關(guān)的磁性軸承失效時支承轉(zhuǎn)軸，其時轉(zhuǎn)軸與輔助軸承內(nèi)環(huán)的內(nèi)側(cè)接觸，導(dǎo)致軸承的內(nèi)環(huán)加速。開始時軸在軸和輔助軸承內(nèi)環(huán)之間的間隙內(nèi)急轉(zhuǎn)，但急轉(zhuǎn)會在軸上產(chǎn)生摩擦力，摩擦力會使急轉(zhuǎn)速率增加，一直到輔助軸承也被加速到近乎轉(zhuǎn)軸的速率。這樣造成的急轉(zhuǎn)速率所引起的離心力能達(dá)到平常按軸速同步旋轉(zhuǎn)時所引起力的30-50倍。由于接觸面積和冷卻面積都很有限，通常還會引起溫度問題。
EP-0 499 310 A1曾示出一種磁性軸承和軸的組合件，其上有一軸承在磁性軸承失效時可支承轉(zhuǎn)軸。后備軸承的軸承部分具有滾珠座圈，其在徑向上為外側(cè)的滾道被固定在支座如組合件的殼體上。形式為彈性材料環(huán)形體的低剛度阻尼件也被引入到后備軸承的軸承部和支座之間。這樣，當(dāng)磁性軸承失效時，便可有利地使轉(zhuǎn)軸與后備軸承接觸而被停止，其時彈性體受到剪力，而該體具有較低的剛度，因此當(dāng)轉(zhuǎn)軸被停止時，任何要使后備軸承及/或支座損壞的傾向都可被減少，并且由于設(shè)有低剛度的阻尼件，使轉(zhuǎn)軸可有一個低的自然振蕩頻率。應(yīng)該注意的是，組合件的關(guān)鍵部分是由低剛度的阻尼件構(gòu)成的。
本發(fā)明涉及的問題是在磁性軸承失效后和在轉(zhuǎn)軸減速時如何限制轉(zhuǎn)軸的急轉(zhuǎn)運動。關(guān)于急轉(zhuǎn)的問題，重點主要放在垂直軸上。
本發(fā)明的主要目的是要提供一種裝置，它能在磁性軸承失效時減少轉(zhuǎn)軸的急轉(zhuǎn)運動。本發(fā)明的特征為，裝置具有一個盤狀部，其上設(shè)有一個外周表面和一個有內(nèi)周表面的孔，其中至少有一個周表面從圓周方向到盤狀部旋轉(zhuǎn)中心的距離是有變化的，該裝置被布置在軸和圓形元件之間，圓形元件和伸出元件被定位在垂直于軸線的一個共同平面上，裝置在操作時作為急轉(zhuǎn)速率限制機構(gòu)能在伸出元件、裝置本身、圓形元件和轉(zhuǎn)軸之間任何兩項發(fā)生沖撞時使急轉(zhuǎn)速度受到影響。


圖1示出按照本發(fā)明的裝置的一個實施例，該裝置具有一個盤狀部，其上設(shè)有一個外周表面和一個有內(nèi)周表面的孔。
圖2示出按照本發(fā)明的裝置的一個實施例處在操作環(huán)境內(nèi)的情況。
圖3示出按照本發(fā)明的裝置的一個實施例，為一不對稱的環(huán)。
圖4示出按照本發(fā)明的裝置的一個實施例處在操作環(huán)境內(nèi)的情況，其中互相作用的表面為圓錐形表面。
圖1示出按照本發(fā)明的裝置1的一個較優(yōu)實施例。裝置1具有一個盤狀部，其上設(shè)有一個外周表面2和一個有內(nèi)周表面4的孔3。為了完成本發(fā)明的目的，盤狀部可布置在不同位置上，其中之一在圖2中示出。裝置1用來在磁性軸承失效后限制軸5的急轉(zhuǎn)速率，其時軸5通常被至少一個輔助軸承6支承著。本發(fā)明主要重點放在垂直軸上，但所附權(quán)利要求的范圍包括任何一種軸布置。軸5設(shè)有一個基本上沿徑向從軸5伸出的表面7，而機械元件8設(shè)有一個在朝向表面7的方向上伸出的伸出元件9。表面7在面向伸出元件9的側(cè)邊上設(shè)有至少一個與軸5的中心線同心的圓形元件10。另外，裝置1具有一個在圖1中說明過的盤狀部，其周表面2、4中至少有一個從圓周方向到盤狀部旋轉(zhuǎn)中心的距離是有變化的。裝置1被布置在軸5和圓形元件10之間，而圓形元件10和伸出元件9被定位在一個垂直于軸5中心線的共同平面上。裝置1在操作時作為急轉(zhuǎn)速率限制機構(gòu)能在伸出元件9、裝置本身1、圓形元件10和轉(zhuǎn)軸5之間任何兩項發(fā)生沖撞時使急轉(zhuǎn)速度受到影響。在這個較優(yōu)實施例中，當(dāng)伸出元件9與軸5或裝置1接觸時，急轉(zhuǎn)速率便會受到影響。因此對這個實施例的功能成為關(guān)鍵的是伸出元件9要被布置得既能與轉(zhuǎn)軸5接觸又能與裝置1接觸。本發(fā)明是依據(jù)在轉(zhuǎn)動零件(例如軸5)和原來不轉(zhuǎn)動零件(例如伸出元件9)之間進(jìn)行的接觸有兩個可能性而作出的，其中一個可能性會造成急轉(zhuǎn)速度降低而另一個可能性則會使急轉(zhuǎn)速度增加。順次陸續(xù)進(jìn)行上述型式的接觸便可達(dá)到本發(fā)明的目的。
如上所述，可能有不同的位置可供裝置1在操作環(huán)境下布置。應(yīng)該注意到可能將裝置1布置在這些位置中的一個或多個位置上。裝置1可被固定地布置在外部圓形元件10和伸出元件9的外側(cè)之間，或在轉(zhuǎn)軸5和伸出元件9之間的其中一個表面上。在這第一個實施例中，裝置1被布置在圓形元件的內(nèi)側(cè)而機械元件8由輔助輛承6的內(nèi)環(huán)構(gòu)成。當(dāng)該軸快速旋轉(zhuǎn)時，沖撞會雜亂地發(fā)生，或是在裝置1的內(nèi)側(cè)和伸出元件9的外側(cè)之間，或是在轉(zhuǎn)軸5和伸出元件9的內(nèi)側(cè)之間。應(yīng)該注意到伸出元件9可與輔助軸承6的內(nèi)環(huán)整體制出。如果軸5與伸出元件9的內(nèi)側(cè)接觸，那么急轉(zhuǎn)速度就會得到負(fù)的影響；在其他情況下，將會得到正的影響。這樣，急轉(zhuǎn)速率就被限制。急轉(zhuǎn)速率是急轉(zhuǎn)速度的模數(shù)。應(yīng)該注意到能夠在數(shù)個與達(dá)到本發(fā)明目的有關(guān)的參與零件上使用多個裝置1而不是只使用一個，這是因為本發(fā)明的關(guān)鍵裝置與零件之間的不對稱關(guān)系有關(guān)。
還可能這樣布置伸出元件9使它與軸5的自由端接合。在這種情況下，伸出元件9可被布置在兩個同心圓形元件10之內(nèi)，而按照本發(fā)明的裝置1最好布置在兩個同心圓形元件10之間?；蛘?，裝置1可被布置在伸出元件9上。
應(yīng)該注意到，環(huán)狀部可將其圓周范圍縮小成為至少兩個扇形體合適地布置在圓周方向上。這種宛如叉子的扇形體的目的是使它成為能對急轉(zhuǎn)速度施加影響。在采用兩個扇形體時，它們最好在角度上間隔開90度。
圖3示出本發(fā)明的第二較優(yōu)實施例。在該實施例中采用一個不對稱的環(huán)來得到裝置1所需的偏心度。這個不對稱環(huán)是從環(huán)件生產(chǎn)出來的，在兩個點上將環(huán)件切開，然后沿切線方向移動切開的端頭，使在端頭之間形成一個空檔，用分開的零件12填入空檔將切開的端頭固定地連接起來便成。不用說，環(huán)件可在多個點被切開。另一個實現(xiàn)本發(fā)明的方法是采用一個環(huán)，使它相對于旋轉(zhuǎn)中心而被偏心地布置著。另一個完成同樣效果的方法是采用一個橢圓環(huán)。
圖3和2所示實施例不同之處在于，圖3的實施例是按每轉(zhuǎn)接觸兩次設(shè)計的，與只接觸一次的圖2的實施例相比，這樣可更快地限制急轉(zhuǎn)。當(dāng)然也可這樣設(shè)計使每轉(zhuǎn)有更多次接觸。
為了限制軸向的運動，可這樣布置伸出元件9使它能與表面7接觸，這樣便可達(dá)到目的。
而且，為了延長軸承的使用，在伸出元件9、裝置本身1、圓形元件10、表面7和轉(zhuǎn)軸5的表面中至少有一個表面被安排有摩擦減少設(shè)施，其目的就是要通過減少磨損和摩擦來增加軸承的使用壽命，并通過延長軸承的加速時間來減少軸承的高峰溫度和軸承的間隙變化。
由于圖2中說明的本發(fā)明的不對稱的特點，布置需要適當(dāng)?shù)赜枰云胶?。平衡的方法可以有好多種。一種方法是在圓形元件10的徑向外側(cè)增加平衡設(shè)施。另一種方法可在元件10上安排孔眼。總之，有好幾種與本文有關(guān)的平衡方案可供本行業(yè)的行家選用。
本發(fā)明可用各種不同的途徑整體制出。例如軸5和其上布置有表面7的零件可整體制出。不對稱的環(huán)11可在表面7上整體制出，圓形元件10和裝置1可整體制出。另外，裝置1可在伸出元件9的一個徑向表面上整體制出。裝置1也可在軸5上整體制出。
圖4示出第三實施例，由于它與圖2的第一實施例有很多相似之處，這里只說明其不同點。為了在磁性軸承失效后，能在軸向支承轉(zhuǎn)軸，伸出元件9、裝置本身1、圓形元件10或轉(zhuǎn)軸5的相互作用表面安排有配合部13，這些部分13是要在一個沿軸線的方向上作為運動限制機構(gòu)。但在安排配合部時也可能采用凹進(jìn)/凸出配合部使運動限制機構(gòu)能在兩個方向上起作用。
權(quán)利要求
1.一種在磁性軸承失效后限制轉(zhuǎn)軸(5)旋轉(zhuǎn)速率的裝置(1)，其時轉(zhuǎn)軸(5)被至少一個輔助軸承支承著；轉(zhuǎn)軸(5)設(shè)有一個基本上沿徑向從軸(5)伸出的表面(7)，而機械元件(8)設(shè)有一個在朝向表面(7)的方向上伸出的伸出元件(9)，表面(7)在面向伸出元件(9)的側(cè)邊上設(shè)有至少一個與軸(5)的軸線同心的圓形元件(10)，其特征為，裝置(1)具有一個盤狀部，其上設(shè)有一個外周表面(2)和一個有內(nèi)周表面(4)的孔(3)。周表面(2、4)中至少有一個從圓周方向到盤狀部旋轉(zhuǎn)中心的距離是有變化的，裝置(1)被布置在軸(5)和圓形元件(10)之間，圓形元件(10)和伸出元件(9)被定位在一個垂直于軸(5)軸線的共同平面上，裝置(1)在操作時作為急轉(zhuǎn)速率限制機構(gòu)能在伸出元件(9)、裝置(1)圓形元件(10)和轉(zhuǎn)軸(5)任何一個之間發(fā)生沖撞時使急轉(zhuǎn)速度受到影響。
2.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，裝置(1)被布置在軸(5)和伸出元件(9)的內(nèi)側(cè)之間。
3.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，裝置(1)被布置在圓形元件(10)的內(nèi)側(cè)和伸出元件(9)的外側(cè)之間。
4.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，裝置(1)可被縮小成為至少兩個成角度的扇形體合適地布置在圓周方向上，這些扇形體被用作對急轉(zhuǎn)速率施加影響的機構(gòu)。
5.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，裝置(1)采用一個對旋轉(zhuǎn)中心偏心布置的環(huán)。
6.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，裝置(1)為一個不對稱的環(huán)，這個環(huán)是從環(huán)件生產(chǎn)出來的，該環(huán)件在至少一個點上被切開，然后沿切線方向移動切開的端頭，使在端頭之間形成一個空檔，再用至少一個分開的零件(12)將切開的端頭固定地連接起來。
7.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，伸出元件(9)、裝置(1)、圓形元件(10)或轉(zhuǎn)軸(5)的相互作用表面安排有配合部(13)，以作為在軸向上的運動限制機構(gòu)。
8.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，機械元件(8)由輔助軸承(b)的內(nèi)環(huán)構(gòu)成。
9.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，伸出元件(9)被這樣布置，使它能接觸表面(7)，為的是限制軸向的運動。
10.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，在伸出元件(9)、裝置(1)、圓形元件(10)、表面(7)和轉(zhuǎn)軸(5)的表面中至少有一個表面被安排有摩擦減少設(shè)施。
11.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，軸(5)和其上布置有表面(7)的零件被整體制出。
12.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，不對稱的環(huán)(10)在表面(7)上被整體制出。
13.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，圓形元件(11)和裝置(1)被整體制出。
14.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，裝置(1)在伸出元件(9)的一個徑向表面上被整體制出。
15.按照權(quán)利要求1的裝置，其特征為，裝置(1)在軸(5)上被整體制出。
全文摘要
一種在磁性軸承失效后限制轉(zhuǎn)軸急轉(zhuǎn)速率的裝置,設(shè)有一個基本上沿徑向從軸伸出的表面,還在其機械元件上設(shè)有一個在朝向表面的方向上伸出的伸出元件,表面設(shè)有一個與軸中心線同心的圓形元件。其特征為:裝置具有一個盤狀部,其上設(shè)有一個外周表面和一個孔。周表面上中至少有一個從圓周方向到盤狀部旋轉(zhuǎn)中心的距離是有變化的。裝置被布置在軸和圓形元件之間。圓形元件和伸出元件被定位在一個垂直于軸中心線的共同平面上。
文檔編號F16C17/24GK1254060SQ99121559
公開日2000年5月24日 申請日期1999年10月15日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月15日
發(fā)明者布·約蘭松 申請人:Skf諾瓦股份公司