專利名稱：輪式無潤滑直線運動軸承的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種無潤滑直線運動軸承，特別涉及一種能承受單向和/或雙向軸向推力、提供直線往復運動的輪式無潤滑直線運動軸承。
由圓柱形表面與軸瓦構成的無潤滑軸承可在無潤滑油(或脂)的磨擦表面狀態(tài)下運轉(zhuǎn)，提供對旋轉(zhuǎn)運動的支承。其特點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。設計時還應該考慮合適的寬徑比以便散熱和排出磨屑。這種無潤滑軸承的磨擦造成的溫升會對運轉(zhuǎn)速度和載荷形成限制，還會因磨擦造成對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，它通常不用于對直線往復運動的支承。
公知的能提供直線運動的軸承有滾動支承，即軸承中的滾球或滾子在軸瓦中作循環(huán)或非循環(huán)的直線往復運動。這種軸承以滾動磨擦代替滑動磨擦，滾動磨擦的磨擦力雖小于滑動磨擦，但它仍需要潤滑，而且在作高頻往復直線運動時，滾球或滾子可能會發(fā)生滾動失效并對軸承造成劃傷而影響軸承支承。滾動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動的無潤滑無磨損直線運動軸承，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滑無磨損直線運動軸承。這種平板式無潤滑無磨損直線運動軸承的徑向剛度大、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動軸承結構簡單、無功耗。但它提供的行程受到直徑的限制，一般都比較小。如果需要較大的運動行程，必須將軸承的直徑做得很大，從而加大了軸承的重量。而且這種軸承在運動中每片彈性平板的應變量相同，都等于行程，對大行程工況和/或在作高頻往復直線運動時，螺旋通槽處的應力應變力集中，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動的無潤滑無磨損直線運動軸承還有靜電軸承、磁力軸承等，前者利用電場力使得軸懸浮，后者利用磁場力使得軸懸浮；前者需要非常大的電場強度，結構也比較復雜，應用受到限制，目前僅在陀螺儀等儀表中應用；后者也有一些不足，例如需要控制回路、結構復雜、體積較大等等。此外，它們主要用于轉(zhuǎn)動軸承。
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、提供直線往復運動的輪式無潤滑直線運動軸承，它不僅能做到無需潤滑油或脂，而且能提供對直線運動的支承，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/或良好的導電性能。
本發(fā)明實施方案如下本發(fā)明提供的輪式無潤滑直線運動軸承，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電材料制作和/或在其表面涂覆良導電材料。
使用時有兩種形式1.圓環(huán)形外固定件作為定子固定在機件(相當于軸瓦)，作直線運動的軸或部件與圓環(huán)形內(nèi)固定件固定聯(lián)接成為動子(相當于軸頸)；2.圓環(huán)形內(nèi)固定件作為定子固定在機件上，作直線運動的軸或部件與圓環(huán)形外固定件固定聯(lián)接成為動子。在使用中，定子與動子件的相互運動由連接圓環(huán)形內(nèi)、外固定件的數(shù)根螺旋拉伸彈簧支承，直線運動的位移量即是圓柱型螺旋拉伸彈簧作為懸臂的軸向應變量，圓柱型螺旋拉伸彈簧通過徑向拉伸及軸向彎曲滿足動子與定子的相對位移。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或線滑動聯(lián)接，使用中點或線磨擦在相互的磨損極小，不會產(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，不需油或脂潤滑，并實現(xiàn)對直線運動的支承。其特點是結構簡單，體積小，不需潤滑。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，還可以提供所需的電性能。例如要求絕緣時，內(nèi)、外固定件采用絕緣材料制造；需要導電性能時，圓環(huán)形內(nèi)、外固定件和圓柱型螺旋拉伸彈簧采用良導電材料制作或在其表面涂覆良導電材料。
下面結合附圖及實施例進一步描述本發(fā)明附
圖1為本發(fā)明的結構示意圖；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)明提供的輪式無潤滑直線運動軸承，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)側壁上固定半圓環(huán)11，圓柱型螺旋拉伸彈簧3端部設有的端鉤31套在半圓環(huán)11內(nèi)，可達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)活動連接；當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)活動連接均可采用這種活動連接形式；圓環(huán)形外固定件1的內(nèi)環(huán)側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)活動連接。
本發(fā)明在提供無潤滑無磨損直線運動支承的同時，還可提供彈性和/或良好的導電性能，也可以提供精確定位功能。
使用本發(fā)明來達到彈性要求時，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)明來達到精確定位功能時，則可利用適當?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)明可以將動態(tài)電聯(lián)接(如電機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，內(nèi)、外固定件采用絕緣材料制造；需要導電性能時，圓環(huán)形內(nèi)、外固定件和圓柱型螺旋拉伸彈簧采用良導電材料制作或在其表面涂覆良導電材料。
權利要求
1.一種輪式無潤滑直線運動軸承，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)固定件采用活動旋轉(zhuǎn)連接。
2.按權利要求1所述的輪式無潤滑直線運動軸承，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電材料制作和/或在其表面涂覆良導電材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及輪式無潤滑直線運動軸承,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電材料制作或在其表面涂覆良導電材料,該軸承結構簡單,體積小,大大減小摩擦面積,不需油或脂潤滑,并實現(xiàn)對直線運動的支承。
文檔編號F16C29/00GK1281103SQ9910983
公開日2001年1月24日 申請日期1999年7月16日 優(yōu)先權日1999年7月16日
發(fā)明者李世恕, 楊健慧 申請人:中國科學院低溫技術實驗中心