一種空間液體密封潤滑裝置制造方法
【專利摘要】一種空間液體密封潤滑裝置，它包括支撐體、內擋板、緊定螺釘、彈性體、儲油腔、第一組迷宮密封、第二組迷宮密封、油孔、滾動體、保持架以及軸承外圈；支撐體位于該裝置內部；內擋板位于支撐體一側并與支撐體固連；彈性體位于支撐體與滾動體之間；彈性體的內圓面、內擋板的內端面與支撐體的相鄰表面共同組成儲油腔；彈性體邊緣雙凸臺與內擋板內側面的雙凹槽、彈性體邊緣雙凸臺與支撐體圓盤內側面的雙凹槽組成第一組迷宮密封；該軸承外圈左、右兩端的凹槽分別與內擋板外圓面的凸臺、支撐體圓盤外圓面的凸臺組成第二組迷宮密封；滾動體布置在彈性體外部沿周向均布；保持架連接各滾動體且位于彈性體與軸承外圈之間；軸承外圈的內圓面與滾動體接觸。
【專利說明】一種空間液體密封潤滑裝置
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種空間液體密封潤滑裝置，屬于空間液體密封潤滑【技術領域】。
【背景技術】
[0002]空間飛行器通常在500km以上高空工作，其環(huán)境壓力通常為1.33 X KT8Pa以上的高真空。在高真空環(huán)境下，兩個相互接觸的光滑金屬表面會產生冷焊和摩擦焊，這對運動部件是致命的。因此，高真空環(huán)境對潤滑有特殊要求。此外，高空中微重力環(huán)境也使得傳統(tǒng)的地面液體潤滑系統(tǒng)不能正常工作，如潤滑油呈球狀漂浮在油箱的某處，使油泵在缺油狀態(tài)下工作而損壞；且潤滑油的蒸發(fā)和爬移也是空間潤滑面臨的主要問題，因此必須設計可靠的密封潤滑裝置。目前，空間機械設備的液體潤滑主要采用浸入潤滑油的多孔保持架和輔助儲油器共同構成，然后通過毛細效應、加熱和振動等將潤滑油從輔助儲油器中補充到待潤滑表面，不僅質量大，而且結構復雜，其密封裝置主要是耐油橡膠密封圈。

【發(fā)明內容】

[0003]1.目的:本發(fā)明的目的是針對空間高真空和微重力環(huán)境下潤滑油的密封和供應問題，提供一種空間液體密封潤滑裝置。它克服了現(xiàn)有技術的不足，是一種節(jié)省儲油空間、減少潤滑油揮發(fā)、延長工作壽命的密封潤滑裝置。
[0004]2.技術方案:本發(fā)明一種空間液體密封潤滑裝置。它包括支撐體、內擋板、緊定螺釘、彈性體、儲油腔、第一組迷宮密封、第二組迷宮密封、油孔、滾動體、保持架以及軸承外圈。它們之間的位置連接關系是:該支撐體位于該裝置內部；該內擋板位于支撐體一側，并通過緊定螺釘與支撐體固連；該彈性體位于支撐體與滾動體之間，其內圓面與支撐體的支撐面接觸，外圓面與滾動體接觸，工作時產生周期性振動變形；該彈性體的內圓面、內擋板的內端面與支撐體的相鄰表面共同組成儲油腔；該彈性體邊緣雙凸臺與內擋板內側面上的雙凹槽、彈性體邊緣雙凸臺與支撐體圓盤內側面上的雙凹槽共同組成第一組迷宮密封；該軸承外圈內圓面中部的凹槽作為滾動體的滾道，左、右兩端的凹槽分別與內擋板外圓面上的凸臺、支撐體圓盤外圓面上的凸臺共同組成第二組迷宮密封；且沿彈性體的圓周方向設置有數(shù)目與支撐體的支撐波數(shù)相匹配的小孔作為油孔；該滾動體布置在彈性體外部，與彈性體的外圓面接觸，并沿圓周方向均布；該保持架連接各滾動體且位于彈性體與軸承外圈之間，用于保證滾動體在周向方向均布；該軸承外圈是該軸承系統(tǒng)的最外層零件，軸承外圈的內圓面與滾動體接觸。
[0005]所述支撐體為一波浪形的圓環(huán)類零件，是一個激波凸輪，其內部有一圓孔，該圓孔即為安裝承載軸的軸孔；在軸孔附近設計一組預定數(shù)目且周向均布的螺紋孔，這組螺紋孔用于安裝緊定螺釘；其外部設置了一預定波數(shù)的支撐面，在激波凸輪的一端設置一個圓盤，圓盤的外圓面上有一組預定數(shù)目的用于密封的凸臺，在圓盤的內側面上設計一組預定數(shù)目的用于密封的雙凹槽。
[0006]所述內擋板為一薄壁圓環(huán)類零件，在其內部設計有一圓孔，該圓孔即為安裝支撐體的定位孔；在定位孔附近設計周向均布且數(shù)目與支撐體上螺紋孔數(shù)目相一致的圓孔，這組圓孔用于定位緊定螺釘；在內擋板外圓面上設計一組預定數(shù)目的用于密封的凸臺，在內擋板內側面上設計一組預定數(shù)目的用于密封的雙凹槽。
[0007]所述緊定螺釘為按需選購的市購件。
[0008]所述彈性體為一薄壁圓環(huán)類零件，沿彈性體的圓周方向布置數(shù)目與支撐體的支撐面波數(shù)相匹配的小孔，彈性體的邊緣設計一組預定數(shù)目的用于密封的雙凸臺。
[0009]所述儲油腔為彈性體的內圓面、內擋板的內端面與支撐體的相鄰表面共同組成的容腔；
[0010]所述第一組迷宮密封由彈性體邊緣雙凸臺與內擋板內側面上的雙凹槽、彈性體邊緣雙凸臺與支撐體圓盤內側面的雙凹槽共同組成；
[0011]所述第二組迷宮密封由軸承外圈內圓面上左、右兩端的凹槽分別與內擋板外圓面上的凸臺、支撐體圓盤外圓面上的凸臺共同組成；
[0012]所述油孔為徑向小孔，沿彈性體的圓周方向均勻分布。
[0013]所述滾動體為圓柱形零件，安裝在軸承外圈與彈性體之間，其數(shù)目與潤滑油的供應有關。
[0014]所述保持架為圓環(huán)類零件，安裝在軸承外圈與彈性體之間且連接各滾動體。
[0015]所述軸承外圈為圓環(huán)類零件，由一對相同的半軸承外圈零件組成；其內圓面與滾動體接觸，在其內圓面中部加工有作為滾動體滾道的凹槽；在其內圓面左、右端設計一組預定數(shù)目的凹槽。
[0016]3.本發(fā)明原理及工況簡介如下:本發(fā)明公布的空間液體密封潤滑裝置的原理及工況是利用裝置內各零件之間的相互作用，通過相鄰零件的接觸把外載荷傳遞給彈性體，彈性體發(fā)生彈性變形并轉化為諧波運動，進而把能量傳遞到潤滑油而使其壓力發(fā)生變化。該壓力遠小于潤滑油的體積彈性模量，因此潤滑油具有不可壓縮性，當儲油腔內的潤滑油壓力大于摩擦表面壓力時，潤滑油即經油孔流向摩擦表面。本發(fā)明公布的空間液體密封潤滑裝置采用雙重的迷宮密封，即第一組迷宮密封和第二組迷宮密封。根據(jù)公式U=(P1-P2)C(式中U為迷宮密封中逸出的流體流量，(P1-P2)為迷宮密封內外密封面兩端的壓力差，C為迷宮密封的氣導)可知，從迷宮密封中逸出的流體流量與內外密封面兩端的壓力差和氣導有關。在軸承不工作時，存儲在儲油腔里的潤滑油需要穿過第一組和第二組迷宮密封才能逸出；在軸承工作時，第一組迷宮密封兩側均充滿潤滑油，內外密封面的壓力基本相同，能有效抑制儲油腔中的潤滑油逸出。同時，若選擇低飽和蒸汽壓的潤滑油，密封效果更好。
[0017]4、本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0018](I)供油方式:本發(fā)明所公開的空間液體密封潤滑裝置，是利用系統(tǒng)內部各零件之間的相互作用，將外載荷傳遞給彈性體，使彈性體產生彈性變形并轉化為諧波運動，進而把能量傳遞到潤滑油而使其壓力發(fā)生變化。該壓力遠小于潤滑油的體積彈性模量，因此潤滑油具有不可壓縮性，當儲油腔內的潤滑油壓力大于摩擦表面壓力時，潤滑油即經油孔流向摩擦表面，實現(xiàn)潤滑油的供應；
[0019](2)雙重密封以減少滑潤油泄露:本發(fā)明所涉及的空間液體密封潤滑裝置，軸承不工作時，儲油腔中的潤滑油需經過第一組迷宮和第二組迷宮才能泄露；軸承工作時，第一組迷宮密封的內外密封面均充滿潤滑油，內外密封面的壓力基本相同，能有效抑制儲油腔中的潤滑油逸出。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1.1為本發(fā)明公開的空間液體密封潤滑裝置主視圖；
[0021]圖1.2為本發(fā)明公開的空間液體密封潤滑裝置剖面圖；
[0022]圖2為本發(fā)明公開的潤滑機理示意圖；
[0023]圖3.1、圖3.2為本發(fā)明公開的密封原理示意圖。
[0024]圖中:
[0025]1.支撐體；2.內擋板；3.緊定螺釘；4.彈性體；5.儲油腔；6.第一組迷宮密封；
7.第二組迷宮密封；8.油孔；9.滾動體；10.保持架；11.軸承外圈；12.外載荷；13.滾動體傳遞的力；14.儲油腔內的潤滑油壓力；15.摩擦表面潤滑油壓力；16.儲油腔內潤滑油的逸出路線；17.摩擦表面潤滑油的逸出路線；18.第一組迷宮密封內側壓力；19.第一組迷宮密封外側壓力。
【具體實施方式】
[0026]下面結合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0027]如圖1.1和圖1.2所示，是本發(fā)明的結構示意圖。本發(fā)明一種空間液體密封潤滑裝置，由支撐體1、內擋板2、緊定螺釘3、彈性體4、儲油腔5、第一組迷宮密封6、第二組迷宮密封7、油孔8、滾動體9、保持架10和軸承外圈11等幾部分構成。它們之間的位置連接關系是:支撐體I位于該裝置內部，內擋板2位于支撐體I右側，其左端面與支撐體I接觸，并通過緊定螺釘3與支撐體I固連，彈性體4位于支撐體I與滾動體9之間，其內圓面與支撐體I的支撐面接觸，外圓面與滾動體9接觸，工作時產生周期性振動變形；彈性體4的內圓面、內擋板2的左端面與支撐體I的相鄰表面共同組成儲油腔5 ;彈性體4邊緣雙凸臺與內擋板2左端面上的雙凹槽、彈性體4邊緣雙凸臺與內擋板內側面上的雙凹槽、支撐體I圓盤內側面上的雙凹槽共同組成第一組迷宮密封6 ;軸承外圈11內圓面中部的凹槽作為滾動體的滾道，左、右兩端的凹槽分別與內擋板2外圓面上的凸臺、支撐體I圓盤外圓面上的凸臺共同組成第二組迷宮密封7 ;沿彈性體4的圓周方向布置數(shù)目與支撐面波數(shù)相匹配的小孔作為油孔8 ;滾動體9布置在彈性體4外部，與彈性體4的外圓面接觸，并沿圓周方向均布；保持架10位于彈性體4與軸承外圈11之間且連接各滾動體9，用于保證滾動體9在周向方向均布；軸承外圈11是該軸承裝置的最外層零件，軸承外圈11的內圓面與滾動體9接觸，軸承外圈11內圓面中部的凹槽作為滾動體9的滾道。
[0028]在本發(fā)明中，軸承外圈11，設計為圓環(huán)類零件，其由兩個相同的半軸承外圈零件組成；工作時，外載荷12通過滾動體9作用于彈性體4 ;滾動體9為圓柱形零件，安裝在軸承外圈11與彈性體4之間，其作用是把軸承外圈11承受的外載荷傳遞到彈性體4并使其產生周期性振動變形，其數(shù)目與潤滑油的供應有關；彈性體4為一薄壁圓環(huán)類零件，沿彈性體4的圓周方向布置數(shù)目與支撐面波數(shù)相匹配的小孔，彈性體4的邊緣設計一組預定數(shù)目的用于密封的雙凸臺，彈性體4對材料有較高要求；保持架10為圓環(huán)類零件，安裝在軸承外圈11與彈性體4之間且連接各滾動體9，其作用是保持滾動體9沿彈性體4圓周方向均布；支撐體I為一波浪形的圓環(huán)類零件，是一個激波凸輪，其內部有一圓孔，該圓孔即為安裝承載軸的軸孔，在軸孔附近設計一組預定數(shù)目且周向均布的螺紋孔，這組螺紋孔用于安裝緊定螺釘3，在激波凸輪左端設計一個圓盤，圓盤外圓面上設計一組預定數(shù)目的用于密封的凸臺，圓盤內側面設計一組預定數(shù)目的用于密封的雙凹槽，在支撐體I外部設計有具有一預定波數(shù)的支撐面，對彈性體4起支撐作用；內擋板2為一薄壁圓環(huán)類零件，在其內部設計有一圓孔，該圓孔即為安裝支撐體I的定位孔，在定位孔附近設計周向均布且數(shù)目與支撐體上螺紋孔數(shù)目相一致的圓孔，這組圓孔用于定位緊定螺釘3，內擋板2外圓面上設計一組預定數(shù)目的用于密封的凸臺，內擋板2內側面上設計一組預定數(shù)目的用于密封的雙凹槽；彈性體4的內圓面、內擋板2內側面與支撐體I的相鄰表面共同組成儲油腔5，用于儲存潤滑油，儲油腔5的容積大小與設計壽命和需要潤滑的摩擦面積有關；油孔8分布于彈性體4上，連接儲油腔5和軸承外圈11，構成潤滑油的循環(huán)回路，實現(xiàn)對軸承外圈11內圓面(摩擦面)的潤滑。彈性體4邊緣雙凸臺與內擋板2內側面上的雙凹槽、彈性體4邊緣雙凸臺與支撐體I圓盤內側面上的雙凹槽共同組成第一組迷宮密封6 ;軸承外圈11內圓面上左、右兩端的凹槽分別與內擋板2外圓面上的凸臺、支撐體I圓盤外圓面上的凸臺共同組成第二組迷宮密封7 ;在軸承不工作時，存儲在儲油腔5里的潤滑油需要穿過第一組迷宮密封6和第二組迷宮密封7才能逸出；在軸承工作時，第一組迷宮密封6兩側均充滿潤滑油，內外兩側的氣壓相差不多，能有效抑制儲油腔5中的潤滑油逸出。
[0029]如圖2所示，是本發(fā)明的潤滑機理示意圖。工作時，軸承外圈11受外力驅動，繞其自身中心線旋轉，與支撐體I發(fā)生相對運動；滾動體9在摩擦力作用下被軸承外圈11帶動繞軸承外圈11的中心線旋轉，滾動體9同時還自轉；軸承外圈11傳遞的外載荷12通過相互接觸經滾動體9傳遞給彈性體4，彈性體4再通過接觸關系將外載荷12傳遞給支撐體1，由支撐體I為彈性體4提供支撐，支撐體I與彈性體4之間為線接觸；彈性體4為一薄壁圓環(huán)類零件，中性面沿圓周方向不伸長，在外載荷12作用下產生變形，且沿圓周方向彈性體4的徑向位移不同，即產生諧波運動。通過相鄰零件的接觸，彈性體4的諧波運動傳遞給儲油腔5內部的潤滑油，使?jié)櫥偷膲毫Πl(fā)生變化。由于所產生的壓力相對于潤滑油的體積彈性模量來說很小，視潤滑油在工作時具有不可壓縮性，當儲油腔內的潤滑油壓力14大于所處環(huán)境的摩擦表面潤滑油壓力15時，潤滑油即經油孔8流向摩擦表面，實現(xiàn)潤滑油供應的目的。序號13為滾動體傳遞的力。
[0030]如圖3.1和圖3.2所示，是本發(fā)明的密封原理示意圖。本發(fā)明公布的空間液體密封潤滑裝置采用雙重的迷宮密封，即第一組迷宮密封6和第二組迷宮密封7。根據(jù)公式U= (pl-p2)C可知，從迷宮密封中逸出的流體流量與內外密封面兩端的壓力差和氣導有關。在軸承不工作時，存儲在儲油腔里的潤滑油需要穿過第一組迷宮密封6和第二組迷宮密封7才能逸出；在軸承工作時，第一組迷宮密封6兩側均充滿潤滑油，內外密封面的壓力基本相同，能有效抑制儲油腔中的潤滑油逸出。同時，若選擇低飽和蒸汽壓的潤滑油，密封效果更好。序號16為儲油腔內潤滑油的逸出路線；序號17為摩擦表面潤滑油的逸出路線；序號18是第一組迷宮密封內側壓力；序號19是第一組迷宮密封外側壓力。
【權利要求】
1.一種空間液體密封潤滑裝置，其特征在于:它包括支撐體、內擋板、緊定螺釘、彈性體、儲油腔、第一組迷宮密封、第二組迷宮密封、油孔、滾動體、保持架以及軸承外圈；該支撐體位于該裝置內部；該內擋板位于支撐體一側，并通過緊定螺釘與支撐體固連；該彈性體位于支撐體與滾動體之間，其內圓面與支撐體的支撐面接觸，外圓面與滾動體接觸，工作時產生周期性振動變形；該彈性體的內圓面、內擋板的內端面與支撐體的相鄰表面共同組成儲油腔；該彈性體邊緣雙凸臺與內擋板內側面上的雙凹槽、彈性體邊緣雙凸臺與支撐體圓盤內側面上的雙凹槽共同組成第一組迷宮密封；該軸承外圈內圓面中部的凹槽作為滾動體的滾道，左、右兩端的凹槽分別與內擋板外圓面上的凸臺、支撐體圓盤外圓面上的凸臺共同組成第二組迷宮密封；且沿彈性體的圓周方向設置有數(shù)目與支撐體的支撐波數(shù)相匹配的小孔作為油孔；該滾動體布置在彈性體外部，與彈性體的外圓面接觸，并沿圓周方向均布；該保持架連接各滾動體且位于彈性體與軸承外圈之間，用于保證滾動體在周向方向均布；該軸承外圈是該軸承系統(tǒng)的最外層零件，軸承外圈的內圓面與滾動體接觸； 所述支撐體為一波浪形的圓環(huán)類零件，是一個激波凸輪，其內部有一圓孔，該圓孔即為安裝承載軸的軸孔；在軸孔附近設計一組預定數(shù)目且周向均布的螺紋孔，這組螺紋孔用于安裝緊定螺釘；其外部設置了一預定波數(shù)的支撐面，在激波凸輪的一端設置一個圓盤，圓盤的外圓面上有一組預定數(shù)目的用于密封的凸臺，在圓盤的內側面上設計一組預定數(shù)目的用于密封的雙凹槽； 所述內擋板為一薄壁圓環(huán)類零件，在其內部設計有一圓孔，該圓孔即為安裝支撐體的定位孔；在定位孔附近設計周向均布且數(shù)目與支撐體上螺紋孔數(shù)目相一致的圓孔，這組圓孔用于定位緊定螺釘；在內擋板外圓面上設計一組預定數(shù)目的用于密封的凸臺，在內擋板內側面上設計一組預定數(shù)目的用于密封的雙凹槽； 所述彈性體為一薄壁圓環(huán)類零件，沿彈性體的圓周方向布置數(shù)目與支撐體的支撐面波數(shù)相匹配的小孔，彈性體的邊緣設計一組預定數(shù)目的用于密封的雙凸臺； 所述儲油腔為彈性體的內圓面、內擋板的內端面與支撐體的相鄰表面共同組成的容腔； 所述第一組迷宮密封由彈性體邊緣雙凸臺與內擋板內側面上的雙凹槽、彈性體邊緣雙凸臺與支撐體圓盤內側面的雙凹槽共同組成； 所述第二組迷宮密封由軸承外圈內圓面上左、右兩端的凹槽分別與內擋板外圓面上的凸臺、支撐體圓盤外圓面上的凸臺共同組成； 所述油孔為徑向小孔，沿彈性體的圓周方向均勻分布； 所述滾動體為圓柱形零件，安裝在軸承外圈與彈性體之間，其數(shù)目與潤滑油的供應有關; 所述保持架為圓環(huán)類零件，安裝在軸承外圈與彈性體之間且連接各滾動體； 所述軸承外圈為圓環(huán)類零件，由一對相同的半軸承外圈零件組成；其內圓面與滾動體接觸，在其內圓面中部加工有作為滾動體滾道的凹槽；在其內圓面左、右端設計一組預定數(shù)目的凹槽。
【文檔編號】F16C33/66GK103557236SQ201310575151
【公開日】2014年2月5日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權日:2013年11月15日
【發(fā)明者】姬芬竹, 杜發(fā)榮, 郭雨琛, 聶磊, 谷可帥 申請人:北京航空航天大學