[发明专利]运行油环润滑液动轴承高速感应马达的独立轴承润滑系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种电动机械轴承润滑系统，并且特别地涉及用于感应马达中的油环润滑流体动力轴承的独立辅助润滑系统。

背景技术

电动机械，比如水平轴感应马达，具有由滚动元件、流体动力轴承或流体静力轴承保持的转动轴。流体动力轴承在轴承表面和相对应的轴颈之间形成独立的加压润滑液膜界面。形成润滑膜的润滑剂需要被补充以代替由于轴承/轴颈界面之间相对转动而带来的不可避免地挤出轴承/轴颈界面的润滑剂。油的补充还方便地传递所述界面内产生的热，或通过远离从轴承到比如油槽的表面之间的热梯度传递来传热。简而言之，下文将把润滑剂称为油，因为它是常用的工业润滑剂。

在感应马达领域中一般已知的是采用油环润滑流体动力轴承来支承和保持转动轴。该流体动力轴承经常保持在安装于马达的轴向两端上的轴承外壳的轴承模块部分中。该轴承外壳与马达外壳配合形成油槽，该油槽具有低于马达轴和轴承的最大流体填充水平面，以便轴不会直接与油槽接触。该轴承包括一个或多个轴向或横向保持的环状油环，其将马达轴颈捕获在其圆柱内表面内。油环在环的大约12点的上部位置直接接触马达轴颈。靠近油环的6点的下部位置浸没在油槽的油内。通常油环具有沟槽状或其他纹理结构的表面以增加与轴颈的摩擦接触。马达轴的转动驱动油环旋转。当油环旋转时，在之前浸没的部分从其6点位置转动到新的12点位置与轴颈接触时，油环承载其表面上的油膜并从油槽输送油膜，并且将油沉积在轴承内。

油环从油槽到轴颈轴承的输油率随轴旋转速度而变并与其成比例。在低转速(RPM)，高负载条件下，油环可能不能维持所希望的从油槽到轴承的输油率。相反在高转速(RPM)条件下，在从油槽到轴承的转动途中，在足够量的油达到轴承之前，由于离心力的作用，油可能被甩出油环。

其他的油环输油率方面的问题出现在感应马达运行在非静止的、相对运动的环境中，比如船舶、机车、起重机以及采矿拖引线等。在这些应用场合，油环一般不能维持在某个水平条件，以使油槽液面相对于油环、轴承和轴处在最优的高度。当马达被驱使相对于水平面转动、倾斜或偏转时，油环可能不再与油槽的油相接触，因为油在马达外壳中流到一个新的水平位置。

那么，在本领域中对于流体动力轴承油环润滑系统存在一种需求，需要提供一种从油槽到轴承的期望输油流率，其与马达轴转速或油槽内油位相对于油环的定位无关。

一种满足这些需要的曾经常用的解决方案是将油环润滑系统整个去掉，并在马达外壳和轴承外壳内替环一加压输油管路，其通常用外部油槽和泵直接将加压油馈送给轴承。这种方案增加了马达制造和维护的成本，则该马达在一些应用中可能是不被接受的。附加的轴承油管路和外部油槽系统在目前制造的已经结合油环的感应马达设计中不易被重新装配，并且对于在现场或车间里已经运行中的马达来说也不易进行改型。

过去，其他的输油解决方案一般用于流体动力轴颈轴承，而且不适于用在感应马达中。采用设置在轴承上方的油槽的毛细管已被用于补充轴承油，但当油槽空时必须通过手动维护或通过辅助泵来再填充。重力自流式毛细管不适于用在移动的车辆中，因为它们的油槽并不总是位于轴承的上方。

过去，单独并入浸油毡、岩棉等的轴颈盒或与毛细管结合的轴颈盒用在轨道车辆等的车桥轴承中，但是毛细管并不适用于移动车辆的感应马达中。轴颈盒不能维持电感应马达和其他电动机械所需的输油流率。

在美国专利No.3,720,288中描述了另外已知的用于组合式流体动力/流体静力轴承的输油系统，其作为大型研磨机中的开放式轴颈结构的润滑方案。该‘288号专利阐述了当研磨机处于正常运行模式时，油可以借助由外部油槽和低压泵供应的高架输油管直接被排放在暴露的耳轴轴颈上。在压碎机转换到启动或停止循环时，润滑系统切换到加压流体静力轴承模式。在‘288号专利中给出的这种输油系统不适于应用到封闭外壳的感应马达中，目前也不鼓励本领域技术人员将油开放地、无限制地排放到环境中。

发明内容

相应地，本发明的目的是对应用在感应马达中的已有流体动力油环轴承设计进行改进和补充，以便从马达内部油槽到轴承的供油率可以根据任何马达操作条件或由马达运动导致的油槽水平填充液面与油环之间的任意相对定位而选择性地作调整。

本发明的另一个目的是能够将本发明应用到已有的具有油环和内部油槽的感应马达设计中，而不必对马达作显著的重新设计或改动。