抗偏磨潜水电机.pdf

本发明公开了一种抗偏磨潜水电机，底座、调压膜盖、调压膜、外壳、转子、定子和转轴，在转轴一端设置由推力盘、锥形筒状止推轴承、第一内轴承座和第一外轴承座构成的第一抗偏磨轴承结构，另一端设置由推力盘、锥形筒状止推轴承、第二内轴承座和第二外轴承座构成的第二抗偏磨轴承结构，推力盘包括一个梯形回转体，锥形筒状止推轴承为水润滑轴承材料，锥形筒状止推轴承与推力盘的锥形配合面具有较好的导向性，当电机卧式使用时，保证了转轴在有轴向力作用下的径向定位，锥形推力盘和锥形筒状止推轴承相互压紧，自动定心，保证了转子在使用过程中径向无位移、转子与定子同心，可防止电机内偏磨现象产生。

权利要求书1.  一种抗偏磨潜水电机，其特征在于：包括底座（1）、调压膜盖（2）、调压膜（3）、外壳（4）、转子（5）、定子（6）和转轴（10），其特征在于：所述转轴（10）两端均设有一组抗偏磨轴承结构，分别为第一抗偏磨轴承结构（12）和第二抗偏磨轴承结构（7），所述第一抗偏磨轴承结构（12）包括套装在转轴（10）上端部的推力盘（8）、锥形筒状止推轴承（9）、第一外轴承座（101）和第一内轴承座（102），所述第二抗偏磨轴承结构（7）包括套装在转轴（10）下端部的推力盘（8）、锥形筒状止推轴承（9）和第二内轴承座（103）及第二外轴承座（104），所述推力盘（8）包括一个梯形回转体，使推力盘（8）上下两面形成圆锥面，所述锥形筒状止推轴承（9）结构为选用水润滑轴承材料形成的锥形筒状，所述锥形筒状止推轴承（9）分别与推力盘（8）、第一外轴承座（101）、第一内轴承座（102）、第二内轴承座（103）及第二外轴承座（104）为锥面配合。2.  根据权利要求1 所述的抗偏磨潜水电机，其特征在于：所述第一外轴承座（101）、第一内轴承座（102）、第二内轴承座（103）及第二外轴承座（104）均设有与锥形筒状止推轴承（9）配合的锥形凹面，所述锥形筒状止推轴承（9）固定在锥形凹面内，所述第一外轴承座（101）与转轴（10）的配合面间设有密封件，所述第一内轴承座（102）与第二内轴承座（103）的结构相同，均设有与转轴（10）配合的筒体、且筒体与转轴(10)之间设有导轴承（13），所述第二外轴承座（104）中部里侧设有沉槽(18)、外侧设有与底座（1）中部紧固螺栓（21）配合的弧形槽，所述沉槽(18)用于容纳转轴（10）端部。3.  根据权利要求2 所述的抗偏磨潜水电机，其特征在于：所述锥形筒状止推轴承（9）均通过螺钉（11）分别固定在第一外轴承座（101）、第一内轴承座（102）、第二内轴承座（103）及第二外轴承座（104）内，所述推力盘（8）与转轴（10）通过键联接，与锥形筒状止推轴承（9）转动配合的推力盘（8）外表面具有耐磨层，所述耐磨层选用耐磨材料，所述耐磨材料为3Cr13。4.  根据权利要求3 所述的抗偏磨潜水电机，其特征在于：所述水润滑轴承材料为碳石墨材料，所述推力盘（8）整体为3Cr13材料，所述密封件为油封（14）。5.  根据权利要求4所述的抗偏磨潜水电机，其特征在于：所述锥形筒状止推轴承（9）的筒壁沿母线方向均布设有开口槽（90）、且开口槽（90）朝向锥形筒状止推轴承（9）的小径端，所述螺钉（11）贯穿锥形筒状止推轴承（9）部位设置在开口槽（90）处。6.  根据权利要求5所述的抗偏磨潜水电机，其特征在于：所述第一抗偏磨轴承结构（12）的推力盘（8）与油封（14）之间设有与转轴（10）配合的止动螺母（15），所述转轴（10）下部轴肩与第二抗偏磨轴承结构（7）的推力盘（8）端面配合。7.  根据权利要求6 所述的抗偏磨潜水电机，其特征在于：所述第一外轴承座（101）和第二外轴承座（104）的锥形凹面上均设有锥形环槽（20），所述第二外轴承座（104）的底部设有环形凸台（17）、且其沉槽(18)底部设有通孔（19），所述底座（1）中部里侧设有与凸台（17）配合的环形内卡槽（16），所述紧固螺栓（21）与内卡槽（16）底部中心的螺纹孔配合。

说明书抗偏磨潜水电机
技术领域
本发明涉及潜水电机技术领域。
背景技术
井用潜水泵特别是高扬程潜水泵产品是深井提水的重要设备，将地下水提升到地表，是生活用水、矿山抢险、工业冷却、农田灌溉、海水提升等等的重要工具。潜水泵的外径受其安装尺寸的限制呈细长型，但在如矿井抢险等特殊场合正常的立式使用这种潜水泵并不合适，需要卧式使用或有一定倾斜角度使用。但潜水泵的卧式使用会导致水泵电机内转子由于重力作用与导轴承之间产生偏磨现象，水泵在这种状态长时间运行后转子相对于定子产生偏心，上下磁极间间隙不均匀，电机内部形成不平衡的磁拉力（单边磁拉力），使轴承的一侧始终受力加速其磨损，产生震动和噪声，最终发生定转子相互摩擦直至烧毁电机。这样使用大大降低了水泵的使用寿命，制约了潜水泵的使用场合和环境。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种抗偏磨潜水电机，其结构简单、可防止电机内偏磨现象产生、保证电机转子与定子同心，能在卧式或有一定倾斜角度的使用条件下使用，扩大了电机的使用范围。
为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：
一种抗偏磨潜水电机，包括底座、调压膜盖、调压膜、外壳、转子、定子和转轴，其特征在于：所述转轴两端均设有一组抗偏磨轴承结构，分别为第一抗偏磨轴承结构和第二抗偏磨轴承结构，所述第一抗偏磨轴承结构包括套装在转轴上端部的推力盘、锥形筒状止推轴承、第一外轴承座和第一内轴承座，所述第二抗偏磨轴承结构包括套装在转轴下端部的推力盘、锥形筒状止推轴承和第二内轴承座及第二外轴承座，所述推力盘包括一个梯形回转体，使推力盘上下两面形成圆锥面，所述锥形筒状止推轴承结构为选用水润滑轴承材料形成的锥形筒状，所述锥形筒状止推轴承分别与推力盘、第一外轴承座、第一内轴承座、第二内轴承座及第二外轴承座为锥面配合。
优选的，所述第一外轴承座、第一内轴承座、第二内轴承座及第二外轴承座均设有与锥形筒状止推轴承配合的锥形凹面，所述锥形筒状止推轴承固定在锥形凹面内，所述第一外轴承座与转轴的配合面间设有密封件，所述第一内轴承座与第二内轴承座的结构相同，均设有与转轴配合的筒体、且筒体与转轴之间设有导轴承，所述第二外轴承座中部里侧设有沉槽、外侧设有与底座中部紧固螺栓配合的弧形槽，所述沉槽用于容纳转轴端部。
优选的，所述锥形筒状止推轴承均通过螺钉分别固定在第一外轴承座、第一内轴承座、第二内轴承座及第二外轴承座内，所述推力盘与转轴通过键联接，与锥形筒状止推轴承转动配合的推力盘外表面具有耐磨层，所述耐磨层选用耐磨材料，所述耐磨材料为3Cr13。
优选的，所述水润滑轴承材料为碳石墨材料，所述推力盘整体为3Cr13材料，所述密封件为油封。
优选的，所述锥形筒状止推轴承的筒壁沿母线方向均布设有开口槽、且开口槽朝向锥形筒状止推轴承的小径端，所述螺钉贯穿锥形筒状止推轴承部位设置在开口槽处。
优选的，所述第一抗偏磨轴承结构的推力盘与油封之间设有与转轴配合的止动螺母，所述转轴下部轴肩与第二抗偏磨轴承结构的推力盘端面配合
优选的，所述第一外轴承座和第二外轴承座的锥形凹面上均设有锥形环槽，所述第二外轴承座的底部设有环形凸台、且其沉槽底部设有通孔，所述底座中部里侧设有与凸台配合的环形内卡槽，所述紧固螺栓与内卡槽底部中心的螺纹孔配合。
采用上述技术方案所产生的有益效果在于：由推力盘、锥形筒状止推轴承、外轴承座和内轴承座组成的抗偏磨轴承结构安装在转轴两端，由于锥形筒状止推轴承与推力盘相互配合后有较好的导向性，对转轴施加轴向反作用力的同时也施加了指向轴心的径向力，在外力的作用下易于定心，将此抗偏磨轴承结构应用在潜水电机上，当电机卧式使用时，转轴的轴向力最终经推力盘作用至锥形筒状止推轴承处，两者为锥面配合，锥形推力盘和和锥形筒状止推轴承相互压紧，保证了电机内转子在使用过程中径向无位移，确保转子与定子同心；锥形筒状止推轴承选用碳石墨材料、推力盘选用3Cr13材料，两者均可在水润滑形式下使用，与利用滚动轴承进行径向定位的抗偏磨潜水电机相比较，无需复杂的密封结构对轴承处密封，结构简单，尤为适合水冷式电机使用。本发明具有结构简单、可保证转轴径向定位的优点，可保证电机转子与定子同心，能在卧式或有一定倾斜角度的使用条件下使用，扩大了潜水电机的使用范围，减少了对潜水电机使用方式的限制。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是图1中推力盘的结构图；
图3是图1中锥形筒状止推轴承的结构示意图；
图4是图3的俯视图；
图5是第二外轴承座的结构图；
图6是普通潜水电机的结构图；
图中：1-底座，2-调压膜盖，3-调压膜，4-外壳，5-转子，6-定子，7-第二抗偏磨机构，8-推力盘，9-锥形筒状止推轴承，10-转轴， 11-螺钉，12-第一抗偏磨机构，13-导轴承，14-油封，15-止动螺母，16-内卡槽，17-凸台，18-沉槽，19-通孔，20-锥形环槽，21-紧固螺栓，101-第一外轴承座，102-第一内轴承座，103-第二内轴承座，104-第二外轴承座，90-开口槽。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1-5所示的一种抗偏磨潜水电机，包括底座1、调压膜盖2、调压膜3、外壳4、转子5、定子6和转轴10，所述转轴10两端均设有一组抗偏磨轴承结构，分别为第一抗偏磨轴承结构12和第二抗偏磨轴承结构7，所述第一抗偏磨轴承结构12包括套装在转轴10上端部的推力盘8、锥形筒状止推轴承9、第一外轴承座101和第一内轴承座102，所述第二抗偏磨轴承结构7包括套装在转轴10下端部的推力盘8、锥形筒状止推轴承9和第二内轴承座103及第二外轴承座104，所述推力盘8包括一个梯形回转体，使推力盘8上下两面形成圆锥面，所述锥形筒状止推轴承9结构为选用水润滑轴承材料形成的锥形筒状，所述锥形筒状止推轴承9分别与推力盘8、第一外轴承座101、第一内轴承座102、第二内轴承座103及第二外轴承座104为锥面配合，上述第一外轴承座101、第一内轴承座102、第二内轴承座103及第二外轴承座104均通过连接件固定在外壳4上。
所述第一外轴承座101、第一内轴承座102、第二内轴承座103及第二外轴承座104均设有与锥形筒状止推轴承9配合的锥形凹面，所述锥形筒状止推轴承9固定在锥形凹面内，所述第一外轴承座101与转轴10的配合面间设有油封14作为密封件，所述第一内轴承座102与第二内轴承座103的结构相同，均均设有与转轴10配合的筒体、且筒体与转轴之间设有导轴承13，所述第二外轴承座104中部里侧设有沉槽18、外侧设有与底座1中部紧固螺栓21配合的弧形槽，所述沉槽18用于容纳转轴10端部。锥形筒状止推轴承9分别与推力盘8锥形配合，对转轴10施加轴向反作用力的同时也给予转轴10指向轴心的径向力，使转轴10更易于定心，保证了转轴10在有轴向力作用下的径向定位。
为了便于维修、装卸，所述锥形筒状止推轴承9均通过螺钉11分别固定在第一外轴承座101、第一内轴承座102、第二内轴承座103及第二外轴承座104内，所述推力盘8与转轴10通过键联接，与锥形筒状止推轴承9转动配合的推力盘8外表面具有耐磨层，所述耐磨层可选用3Cr13一类的耐磨材料，推力盘8也可以整体采用3Cr13材料制作。锥形筒状止推轴承9选用水润滑轴承材料，水润滑轴承材料常用的有聚四氟乙烯、碳石墨、铜基合金等。锥形筒状止推轴承9优选碳石墨材料是因为其具有密度低、线胀系数小、自润滑、耐腐蚀、耐高温的优点，而耐磨层选用3Cr13材料是因为具有优良的耐腐蚀性能、较高的强度和耐磨性，其制成的推力盘8可配合锥形筒状止推轴承9利用水作为润滑介质，降低转轴10的温度，延长其使用寿命。
为了防止第一抗偏磨轴承结构12的推力盘8及第二抗偏磨轴承结构7的推力盘8发生轴向位移，在第一抗偏磨轴承结构12的推力盘8与油封14之间设置止动螺母15与转轴10配合，同时将转轴10下部轴肩与第二抗偏磨轴承结构7的推力盘8端面配合，对第一抗偏磨轴承结构12的推力盘8及第二抗偏磨轴承结构7的推力盘8进行轴向限位。
所述第一外轴承座101和第二外轴承座104的锥形凹面上均设有锥形环槽20，锥形筒状止推轴承9安装在锥形环槽20内能更好地保证转轴10的径向定位；所述第二外轴承座104的底部设有环形凸台17、且其沉槽18底部设有通孔19，所述底座1中部里侧设有与凸台17配合的环形内卡槽16，所述紧固螺栓21与内卡槽16底部中心的螺纹孔配合，通过凸台17与内卡槽16的配合可以保证第二外轴承座104的稳固性，通孔19有利于水流进入推力盘8与锥形筒状止推轴承9之间，利用水作为润滑介质。
作为一种优选结构，所述锥形筒状止推轴承9的筒壁沿母线方向均布设有开口槽90、且开口槽90朝向锥形筒状止推轴承9的小径端，所述螺钉11贯穿锥形筒状止推轴承9部位设置在开口槽9处，预留开口槽90有利于水流进入推力盘8与锥形筒状止推轴承9之间，利用水作为润滑介质。利用这种抗偏磨轴承结构的潜水电机，与利用滚动轴承进行径向定位的抗偏磨潜水电机相比较，无需复杂的密封结构对轴承处密封，结构简单，尤为适合水冷式电机使用。
当潜水电机卧式使用时，两组抗偏磨轴承结构分别安装在转轴10的两端，可借助推力盘8与锥形筒状止推轴承9间具有良好导向性的锥面配合，锥形推力盘8和锥形筒状止推轴承9相互压紧，使转轴10在外力的作用下易于定心，保证了电机内转子在使用过程中径向无位移，确保了转子与定子同心；锥形筒状止推轴承9选用碳石墨材料、推力盘8选用3Cr13材料，两者均可在水润滑形式下使用，简化了轴承结构，扩大了潜水电机的使用范围。
综上所述，本发明的抗偏磨轴承结构具有结构简单、可保证转轴无径向偏移的优点，在承载轴向力的同时也保证了转轴两端的径向定位，应用该抗偏磨轴承结构的抗偏磨潜水电机可防止电机内转子内偏磨现象产生，承载轴向力并保证电机转子与定子同心，能在卧式或有一定倾斜角度的使用条件下使用，减少了对潜水电机使用方式的限制。