專利名稱：整體壓縮式無潤滑無磨擦直線運動軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種無潤滑無磨損直線運動軸承，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整體壓縮式無潤滑無磨損直線運動軸承.
由圓柱形表面與軸瓦構(gòu)成的無潤滑軸承可在無潤滑油(或脂)的磨擦表面的狀態(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(shè)計時還應(yīng)該考慮合適的寬徑比以便散熱和排出磨屑。這種無潤滑軸承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的支承。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，而且由彈性平板組成的平板式無潤滑無磨損直線運動軸承結(jié)構(gòu)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(yīng)變相同，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(yīng)力應(yīng)變量集中，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(jié)構(gòu)也比較復雜，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整體壓縮式無潤滑無磨損直線運動軸承，它不僅能做到無需潤滑油或脂，無磨擦，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)明提供的整體壓縮式無潤滑無磨擦直線運動軸承，其特征在于包括固定端蓋、間隔塊、板彈簧片及運動端蓋，板彈簧片為空心環(huán)形彈性片，多片空心環(huán)形板彈簧片呈疊迭狀排列并固定于固定端蓋和運動端蓋之間，固定端蓋、運動端蓋及各板彈簧片之間由間隔塊連接固定或呈整體結(jié)構(gòu)，每一板彈簧片一側(cè)側(cè)面上均勻固定的間隔塊與另一側(cè)面上均勻固定的間隔塊相對板彈簧片中心交錯放置，交錯的角度≤60°，各板彈簧片在相同方向的側(cè)面上固定的間隔塊縱向?qū)R；固定端蓋、運動端蓋和/或板彈簧片采用良導電材料制造和/或在其表面上涂覆良電材料。
使用時，把需要實現(xiàn)直線運動的機件與運動端蓋固定連接，從而成為動子(用作軸頸)；把固定端蓋與固定機件固定連接，從而成為定子(用作軸瓦)。定子與動子件的相互運動由兩端蓋之間的多片板彈簧片支承，直線運動的位移量即是板彈簧片的軸向應(yīng)變量及軸向位移量累積，板彈簧片通過軸向位移及徑向彎曲滿足動子與定子的相對位移。該軸承各組件之間無磨損，不需潤滑，不會造成因溫升而影響軸承的支承性能。兩端蓋和板彈簧片可采用良導電材料制作和/或于其表面上涂覆良導電材料。
使用中可通過調(diào)整固定端蓋與固定機件的相對位置，使運動機件與固定機件間實現(xiàn)精確定位，滿足某些精確定位的特殊要求；使得相對運動機件之間無磨損，無潤滑；并且通過采用合適的連接方式，可以實現(xiàn)動子的自動定心功能。
本發(fā)明提供的整體壓縮式無潤滑無磨擦直線運動軸承，由于采用多層板彈簧片疊合結(jié)構(gòu)，總位移為每個板彈簧片位移量的疊加，因此幾乎可以用任意數(shù)量的彈簧片疊合，從而在維持每個板彈簧片的應(yīng)變都很小的情況下，使得軸承可以有極大的軸向直線往復運動行程，使得這種無潤滑無磨擦直線運動軸承可以有極高的抗疲勞壽命。
這種整體壓縮式無潤滑無磨損直線運動軸承，無磨擦不需潤滑，并可根據(jù)需要提供彈性和/或良好的動態(tài)導電性能；而且這種直線運動軸承結(jié)構(gòu)簡單、無磨損、體積小、行程大、不需潤滑、不消耗外施功率，不需控制回路、可以實現(xiàn)精確定位。特別適合航天、空間等低溫制冷系統(tǒng)中的超凈環(huán)境的機械設(shè)備中使用。此外通過采用合適的彈簧材料可以滿足某些對彈性的要求。通過采用合適的固定件材料及彈簧材料，還可以提供所需的電性能。例如要求絕緣時，端蓋采用絕緣材料制造；需要導電性能時，端蓋和/或板彈簧片均采用良導電材料制造和/或在其表面上涂覆良導電材料；用以滿足某些動態(tài)導電性能的要求，實現(xiàn)無電刷或電拖引線。
下面結(jié)合附圖和實施例進一步描述本發(fā)明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為板彈簧片兩側(cè)面上固定的間隔塊相對位置示意圖。
其中固定端蓋1、間隔塊2、板彈簧片3、運動端蓋4。
由圖1可知，本發(fā)明提供的整體壓縮式無潤滑無磨損直線運動軸承，包括固定端蓋1、間隔塊2、板彈簧片3、運動端蓋4，板彈簧片3為空心環(huán)形彈性片，多片空心環(huán)形板彈簧片3呈疊迭狀排列并固定于固定端蓋1和運動端蓋4之間，固定端蓋1、運動端蓋4及各板彈簧片3之間連接固定間隔塊2或呈整體結(jié)構(gòu)；由圖2可知，每一板彈簧片3一側(cè)側(cè)面上均勻固定的間隔塊2與另一側(cè)面上均勻固定的間隔塊2相對板彈簧片中心交錯放置，交錯的角度≤60°，各板彈簧片在相同方向的側(cè)面上固定的間隔塊縱向?qū)R固定端蓋1、運動端蓋4和/或板彈簧片3采用良導電材料制造和/或在其表面上涂覆良導電材料。
本實施例中，板彈簧片3為圓環(huán)形彈簧片，數(shù)量為9片，固定端蓋1、運動端蓋4及各板彈簧片3之間連接固定的間隔塊2各為三塊，每一板彈簧片3一側(cè)側(cè)面上均勻固定的三塊間隔塊2之間，相對板彈簧片3的中心呈120°夾角，與另一側(cè)面上均勻固定的三塊間隔塊2相對于板彈簧片3的中心交錯放置，交錯角度等于60°，各板彈簧片在相同方向的側(cè)面上固定的間隔塊縱向?qū)R。固定端蓋1、固定端蓋與運動端蓋之間可實現(xiàn)相對直線運動。
圖2為板彈簧片兩側(cè)面上固定的間隔塊相對位置示意圖。由圖2可知，板彈簧片一側(cè)側(cè)面上相對于板彈簧片3中心均勻固定有三個間隔離塊2，用實線表示；另一側(cè)面上相對于板彈簧片中心3均勻固定有三個間隔塊2，用虛線表示，兩側(cè)面上固定的間隔塊2相對于板彈簧片3中心交錯放置，交錯的角度為60°。當然間隔塊2可根據(jù)需要為四塊或五塊等，為四塊時，兩側(cè)面上分別固定的間隔塊2的交錯角度為45°；為五塊時，兩側(cè)面上分別固定的間隔塊2的交錯角度為36°。
權(quán)利要求
1.一種整體壓縮式無潤滑無磨損直線運動軸承，其特征在于，包括固定端蓋、間隔塊、板彈簧片及運動端蓋，板彈簧片為空心環(huán)形彈性片，多片空心環(huán)形板彈簧片呈疊迭狀排列并固定于固定端蓋和運動端蓋之間，固定端蓋、運動端蓋及各板彈簧片之間由間隔塊連接固定或呈整體結(jié)構(gòu)，每一板彈簧片一側(cè)側(cè)面上均勻固定的間隔塊與另一側(cè)面上均勻固定的間隔塊相對板彈簧片的中心交錯放置，交錯的角度≤60°。
2.按權(quán)利要求1所述的整體壓縮式無潤滑無磨損直線運動軸承，其特征在于各板彈簧片在相同方向的側(cè)面上固定的間隔塊縱向?qū)R。
3.按權(quán)利要求1所述的整體壓縮式無潤滑無磨損直線運動軸承，其特征在于固定端蓋、運動端蓋和/或板彈簧片采用良導電材料制造和/或在其表面上涂覆良導電材料。
全文摘要
本發(fā)明涉及整體壓縮式無潤滑無磨損直線運動軸承:包括固定端蓋、間隔塊、板彈簧片及運動端蓋,板彈簧片為空心環(huán)形彈性片,多片空心環(huán)形板彈簧片呈疊迭狀排列并固定于固定端蓋和運動端蓋之間,固定端蓋、運動端蓋及各板彈簧片之間由間隔塊連接固定,每一板彈簧片兩側(cè)面上均勻固定的間隔塊相對板彈簧片中心交錯放置,交錯的角度≤60°,固定端蓋、運動端蓋和/或板彈簧片采用良導電材料和/或在其表面上涂覆良導電材料,其結(jié)構(gòu)簡單、無磨損、體積小、行程大、無需潤滑。
文檔編號F16C29/00GK1281104SQ9910983
公開日2001年1月24日 申請日期1999年7月16日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月16日
發(fā)明者陶中達, 楊健慧 申請人:中國科學院低溫技術(shù)實驗中心