專利名稱：輪式無潤(rùn)滑直線運(yùn)動(dòng)軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無潤(rùn)滑直線運(yùn)動(dòng)軸承，特別涉及一種能承受單向和/或雙向軸向推力、提供直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的輪式無潤(rùn)滑直線運(yùn)動(dòng)軸承。
由圓柱形表面與軸瓦構(gòu)成的無潤(rùn)滑軸承可在無潤(rùn)滑油(或脂)的磨擦表面狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)，提供對(duì)旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的支承。其特點(diǎn)是軸承的圓柱形表面與軸瓦發(fā)生磨擦，磨擦表面面積大，為了減小磨擦，常采用減磨材料制作。設(shè)計(jì)時(shí)還應(yīng)該考慮合適的寬徑比以便散熱和排出磨屑。這種無潤(rùn)滑軸承的磨擦造成的溫升會(huì)對(duì)運(yùn)轉(zhuǎn)速度和載荷形成限制，還會(huì)因磨擦造成對(duì)軸承損傷或使軸承失效，如刮傷、磨粒磨損、咬粘、疲勞、剝落、腐蝕、侵蝕等等，此外，它通常不用于對(duì)直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的支承。
公知的能提供直線運(yùn)動(dòng)的軸承有滾動(dòng)支承，即軸承中的滾球或滾子在軸瓦中作循環(huán)或非循環(huán)的直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)。這種軸承以滾動(dòng)磨擦代替滑動(dòng)磨擦，滾動(dòng)磨擦的磨擦力雖小于滑動(dòng)磨擦，但它仍需要潤(rùn)滑，而且在作高頻往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，滾球或滾子可能會(huì)發(fā)生滾動(dòng)失效并對(duì)軸承造成劃傷而影響軸承支承。滾動(dòng)軸承的失效形式主要有疲勞剝落、過量的永久變形和磨損。
公知的能提供直線運(yùn)動(dòng)的無潤(rùn)滑無磨損直線運(yùn)動(dòng)軸承，有一種由表面帶有螺旋通槽的彈性平板組成的平板式無潤(rùn)滑無磨損直線運(yùn)動(dòng)軸承。這種平板式無潤(rùn)滑無磨損直線運(yùn)動(dòng)軸承的徑向剛度大、軸向尺度小、軸向柔性好，而且彈性平板組成的平板式無磨損直線運(yùn)動(dòng)軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、無功耗。但它提供的行程受到直徑的限制，一般都比較小。如果需要較大的運(yùn)動(dòng)行程，必須將軸承的直徑做得很大，從而加大了軸承的重量。而且這種軸承在運(yùn)動(dòng)中每片彈性平板的應(yīng)變量相同，都等于行程，對(duì)大行程工況和/或在作高頻往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)時(shí)，螺旋通槽處的應(yīng)力應(yīng)變力集中，易發(fā)生彈性平板的撕裂而造成軸承的失效。這種軸承的失效形式主要有疲勞斷裂、過量的永久變形等。
公知的能夠提供直線運(yùn)動(dòng)的無潤(rùn)滑無磨損直線運(yùn)動(dòng)軸承還有靜電軸承、磁力軸承等，前者利用電場(chǎng)力使得軸懸浮，后者利用磁場(chǎng)力使得軸懸??；前者需要非常大的電場(chǎng)強(qiáng)度，結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，應(yīng)用受到限制，目前僅在陀螺儀等儀表中應(yīng)用；后者也有一些不足，例如需要控制回路、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、體積較大等等。此外，它們主要用于轉(zhuǎn)動(dòng)軸承。
本發(fā)明的目的在于克服上述軸承的不足，而提供一種能承受單向和/或雙向軸向推力、提供直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)的輪式無潤(rùn)滑直線運(yùn)動(dòng)軸承，它不僅能做到無需潤(rùn)滑油或脂，而且能提供對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的支承，軸承具有極高的疲勞壽命。此外，還能做到精確的定位，并可根據(jù)需要提供彈性和/或良好的導(dǎo)電性能。
本發(fā)明實(shí)施方案如下本發(fā)明提供的輪式無潤(rùn)滑直線運(yùn)動(dòng)軸承，其特征在于包括圓環(huán)形內(nèi)固定件、圓環(huán)形外固定件和至少二根圓柱型螺旋拉伸彈簧，圓環(huán)形內(nèi)固定件同心地位于圓環(huán)形外固定件之中，所述的至少二根圓柱型螺旋拉伸彈簧呈輻射狀、其兩端分別連接在圓環(huán)形內(nèi)固定件和圓環(huán)形外固定件上，并且每一根圓柱型螺旋拉伸彈簧至少一端與圓環(huán)形內(nèi)固定件或圓環(huán)形外固定件采用旋轉(zhuǎn)活動(dòng)連接；圓環(huán)形內(nèi)、外固定件和/或圓柱型螺旋拉伸彈簧采用良導(dǎo)電材料制作和/或在其表面涂覆良導(dǎo)電材料。
使用時(shí)有兩種形式1.圓環(huán)形外固定件作為定子固定在機(jī)件(相當(dāng)于軸瓦)，作直線運(yùn)動(dòng)的軸或部件與圓環(huán)形內(nèi)固定件固定聯(lián)接成為動(dòng)子(相當(dāng)于軸頸)；2.圓環(huán)形內(nèi)固定件作為定子固定在機(jī)件上，作直線運(yùn)動(dòng)的軸或部件與圓環(huán)形外固定件固定聯(lián)接成為動(dòng)子。在使用中，定子與動(dòng)子件的相互運(yùn)動(dòng)由連接圓環(huán)形內(nèi)、外固定件的數(shù)根螺旋拉伸彈簧支承，直線運(yùn)動(dòng)的位移量即是圓柱型螺旋拉伸彈簧作為懸臂的軸向應(yīng)變量，圓柱型螺旋拉伸彈簧通過徑向拉伸及軸向彎曲滿足動(dòng)子與定子的相對(duì)位移。圓柱型螺旋拉伸彈簧與圓環(huán)形內(nèi)、外固定件之間均采用點(diǎn)或線滑動(dòng)聯(lián)接，使用中點(diǎn)或線磨擦在相互的磨損極小，不會(huì)產(chǎn)生溫升或磨損而影響性能。
由于采用上述方案，可以大大減小磨擦面積，不需油或脂潤(rùn)滑，并實(shí)現(xiàn)對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的支承。其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，體積小，不需潤(rùn)滑。此外可通過采用不同的圓環(huán)形內(nèi)、外固定件的材料和/或圓柱型螺旋拉伸彈簧材料時(shí)，還可以提供所需的電性能。例如要求絕緣時(shí)，內(nèi)、外固定件采用絕緣材料制造；需要導(dǎo)電性能時(shí)，圓環(huán)形內(nèi)、外固定件和圓柱型螺旋拉伸彈簧采用良導(dǎo)電材料制作或在其表面涂覆良導(dǎo)電材料。
下面結(jié)合附圖及實(shí)施例進(jìn)一步描述本發(fā)明附

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；附圖2為圓柱型螺旋拉伸彈簧與圓環(huán)形內(nèi)、外固定件采用旋轉(zhuǎn)活動(dòng)連接的一種形式示意圖。
圓環(huán)形外固定件1圓環(huán)形內(nèi)固定件2螺旋拉伸彈簧 3半圓環(huán)11端鉤31由圖1知，本發(fā)明提供的輪式無潤(rùn)滑直線運(yùn)動(dòng)軸承，其特征在于包括圓環(huán)形外固定件1、圓環(huán)形內(nèi)固定件2和至少二根圓柱型螺旋拉伸彈簧3，圓環(huán)形內(nèi)固定件2同心地位于圓環(huán)形外固定件1之中，所述的至少二根圓柱型螺旋拉伸彈簧3呈輻射狀、其兩端分別連接在圓環(huán)形外固定件1和圓環(huán)形內(nèi)固定件2上，每一圓柱型螺旋拉伸彈簧3至少有一端與圓環(huán)形外固定件1或圓環(huán)形內(nèi)固定件2采用活動(dòng)旋轉(zhuǎn)連接。
圓柱型螺旋拉伸彈簧數(shù)量可為2條或多條，為保證可靠運(yùn)行，最好用3條以上。
圖2示出了圓柱型螺旋拉伸彈簧3與圓環(huán)形內(nèi)、外固定件2、1采用旋轉(zhuǎn)活動(dòng)連接的一種方式，可以看出，圓環(huán)形外固定件1的內(nèi)環(huán)側(cè)壁上固定半圓環(huán)11，圓柱型螺旋拉伸彈簧3端部設(shè)有的端鉤31套在半圓環(huán)11內(nèi)，可達(dá)到圓柱型螺旋拉伸彈簧3與圓環(huán)形外連接件1間的旋轉(zhuǎn)活動(dòng)連接；當(dāng)然圓柱型螺旋拉伸彈簧3與圓環(huán)形外連接件1間以及圓柱型螺旋拉伸彈簧3與圓環(huán)形內(nèi)連接件2間的旋轉(zhuǎn)活動(dòng)連接均可采用這種活動(dòng)連接形式；圓環(huán)形外固定件1的內(nèi)環(huán)側(cè)壁上還可固定半圓環(huán)11，圓柱型螺旋拉伸彈簧3端部做成圓環(huán)端，圓環(huán)形外固定件1的內(nèi)環(huán)側(cè)壁上固定半圓環(huán)11與圓柱型螺旋拉伸彈簧3的圓環(huán)端采用環(huán)與環(huán)的套狀連接，也可以實(shí)現(xiàn)圓柱型螺旋拉伸彈簧3與圓環(huán)形內(nèi)連接件2間或與圓環(huán)形外連接件1間的旋轉(zhuǎn)活動(dòng)連接。
本發(fā)明在提供無潤(rùn)滑無磨損直線運(yùn)動(dòng)支承的同時(shí)，還可提供彈性和/或良好的導(dǎo)電性能，也可以提供精確定位功能。
使用本發(fā)明來達(dá)到彈性要求時(shí)，可根據(jù)所需的彈性要求，選擇圓柱螺旋拉伸彈簧的絲徑、彈簧參數(shù)、彈簧數(shù)量、材料等等。
使用本發(fā)明來達(dá)到精確定位功能時(shí)，則可利用適當(dāng)?shù)难b卡具、通過調(diào)整圓環(huán)形外固定件的位置及圓柱型螺旋拉伸彈簧的預(yù)緊力，使得圓環(huán)形內(nèi)固定件精確懸浮于圓環(huán)形外固定件中心。
使用本發(fā)明可以將動(dòng)態(tài)電聯(lián)接(如電機(jī)中使用的電刷或電拖引線等)轉(zhuǎn)變?yōu)殪o態(tài)電聯(lián)接，例如要求絕緣時(shí)，內(nèi)、外固定件采用絕緣材料制造；需要導(dǎo)電性能時(shí)，圓環(huán)形內(nèi)、外固定件和圓柱型螺旋拉伸彈簧采用良導(dǎo)電材料制作或在其表面涂覆良導(dǎo)電材料。
權(quán)利要求
1.一種輪式無潤(rùn)滑直線運(yùn)動(dòng)軸承，其特征在于包括圓環(huán)形外固定件、圓環(huán)形內(nèi)固定件和至少二根根圓柱型螺旋拉伸彈簧，圓環(huán)形內(nèi)固定件同心地位于圓環(huán)形外固定件之中，所述的至少二根圓柱型螺旋拉伸彈簧呈輻射狀、其兩端分別連接在圓環(huán)形外固定件和圓環(huán)形內(nèi)固定件上，并且至少有一端與圓環(huán)形外固定件或圓環(huán)形內(nèi)固定件采用活動(dòng)旋轉(zhuǎn)連接。
2.按權(quán)利要求1所述的輪式無潤(rùn)滑直線運(yùn)動(dòng)軸承，其特征在于圓環(huán)形內(nèi)、外固定件和/或圓柱型螺旋拉伸彈簧采用良導(dǎo)電材料制作和/或在其表面涂覆良導(dǎo)電材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及輪式無潤(rùn)滑直線運(yùn)動(dòng)軸承,包括圓環(huán)形外固定件、圓環(huán)形內(nèi)固定件和至少二根圓柱型螺旋拉伸彈簧,圓環(huán)形內(nèi)固定件同心地位于圓環(huán)形外固定件之中,所述的至少二根圓柱形螺旋拉伸彈簧呈輻射狀、其兩端分別連接在圓環(huán)形外固定件和圓環(huán)形內(nèi)固定件上,并且至少有一端與圓環(huán)形外固定件或圓環(huán)形內(nèi)固定件采用活動(dòng)旋轉(zhuǎn)連接,圓環(huán)形內(nèi)、外固定件和圓柱型螺旋拉伸彈簧采用良導(dǎo)電材料制作或在其表面涂覆良導(dǎo)電材料,該軸承結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,大大減小摩擦面積,不需油或脂潤(rùn)滑,并實(shí)現(xiàn)對(duì)直線運(yùn)動(dòng)的支承。
文檔編號(hào)F16C29/00GK1281103SQ9910983
公開日2001年1月24日 申請(qǐng)日期1999年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月16日
發(fā)明者李世恕, 楊健慧 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院低溫技術(shù)實(shí)驗(yàn)中心