一种带回流孔平衡内压的液态金属轴承的制作方法

本发明属于轴承，具体涉及一种带回流孔平衡内压的液态金属轴承。

背景技术：

1、传统ｘ射线管转子轴承采用镀银或镀铅轴承，耐热性较差，当轴承温度达到400~500℃时，镀层存在脱落现象，致使轴承出现损伤，导致卡转现象，球管报废。这将导致ｘ射线管阳极输入功率和阳极热容量受到限制。目前提高散热速率的主要措施是采用液态金属轴承，液态金属轴承技术采用镓基金属合金（ｇａｌｉｎｓｔａｎ的专利合金质量分数：68.5％的镓，21.5％的铟和10％的锡），在低温和高温状态下，均呈液态，不存在损伤现象，从而能够提高阳极输入功率和热容量；镓基液态金属不仅有低蒸汽压、高热导率、良好的流动性等优点，而且无毒、热物理性质稳定，将其用作滑动轴承润滑剂也是一个新的方向。极压高载条件下采用镓基液态金属润滑可有效阻止滑动界面焊合。螺旋槽轴承是一种具有自密封性能的轴承，无需外部供油设备，通过螺旋槽的泵压效应和周期阶梯效应形成动压油膜以实现承载，结构紧凑、稳定性好、振动噪声小、摩擦功耗低、磨损小、工作寿命长，与传统用于ｃｔ球管阳极靶支承球轴承相比，可以更好地满足阳极靶高速稳定旋转的需求。目前的液态金属轴承都是采用人字槽设计提供旋转的动压，使轴承套悬浮于液态金属上，但此种设计会导致轴向平面的液态金属产生压力差，导致紊流滑移和层流滑移。该专利可避免或减轻以上影响，使液态金属轴承运行更稳定，不会产生轴承内部向外漏液或因为高温膨胀低温收缩导致溢出的液态金属无法回流至轴承内部。设计回流孔和改变螺旋槽内外侧数量，可大幅提高液态金属轴承寿命和稳定性。

技术实现思路

1、本发明的目的是在于克服现有技术中存在的不足，提供了一种带回流孔平衡内压的液态金属轴承，具有寿命长、稳定性高、对装配灌液要求低的优点。本发明采用的技术方案是：

2、一种带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其中，包括轴套和中轴，所述轴套上表面设置隔圈，所述隔圈上表面设置限位环，所述中轴一端部从上至下依次穿过限位环、隔圈并延伸至轴套的底部，所述中轴另一端部延伸至限位环外；所述轴套靠近隔圈的端面上设置螺旋槽一，螺旋槽一外周的轴套端面上设置螺旋槽二，螺旋槽二的数量大于内侧的螺旋槽一的数量；限位环靠近隔圈的端面上设置螺旋槽三，螺旋槽三外周的限位环端面上设置螺旋槽四，所述螺旋槽四的数量大于螺旋槽三的数量；螺旋槽四外侧边缘对称设置回流孔；将隔圈置于轴套螺旋槽平面上，对准中心，放入中轴，依靠自身重力缓慢下降，再将限位环螺旋槽朝下套入中轴并固定获得液态金属轴承，液态金属从轴套底部从下往上注入轴承中，随后将注入口密封，轴承运转时由于内部压力和温度的升高，会导致液态金属的膨胀，回流孔可有效平衡轴承内外部的压力，轴承内部压力大时，液态金属可通过回流孔向外溢出，轴承降温时液态金属可通过回流孔向轴承内部回流。

3、优选的是，所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其中，所述轴套靠近隔圈的端面上设置内侧逆时针渐开的螺旋槽一，螺旋槽一外周的轴套端面上设置外侧顺时针渐开的螺旋槽二，内侧螺旋槽与外侧螺旋槽相交。

4、优选的是，所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其中，所述限位环靠近隔圈的端面上设置内侧顺时针渐开的螺旋槽三，螺旋槽三外周的限位环端面上设置外侧逆时针渐开的螺旋槽四，螺旋槽三与螺旋槽四相交。

5、优选的是，所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其中，所述中轴对应轴套位置外表面上从下至上具有第一人字槽与第二人字槽的沟槽结构形式的表面结构，所述第一人字槽与第二人字槽以其纵向延伸在中轴的圆周方向上。

6、优选的是，所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其中，所述内侧螺旋槽一和外侧的螺旋槽二均包括设置在轴套端面圆周方向上的若干条第一沟槽，所述第一沟槽的宽度为0.15~0.5mm，深度为0.1~0.3mm。

7、优选的是，所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其中，所述内侧的螺旋槽三和外侧的螺旋槽四均包括设置在限位环端面圆周方向上的若干条第二沟槽，所述第二沟槽的宽度为0.15~0.5mm，深度为0.1~0.3mm，限位环与隔圈的接触面设置氧化铝涂层。

8、优选的是，所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其中，回流孔的直径为0.2~0.6mm，所述限位环远离隔圈的一端内周对称设置凹槽，回流孔内侧与填充的液态金属相通，外侧与限位环的凹槽相通。

9、优选的是，所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其中，所述第一人字槽与第二人字槽均包括纵向延伸在中轴的圆周方向上的若干条第三沟槽，所述第三沟槽的宽度为0.3-0.8mm，深度为0.1-0.3mm。

10、优选的是，所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其中，所述轴套和隔圈的接触面设置氧化铝涂层。

11、本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

12、本发明的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，具有寿命长、稳定性高、对装配灌液要求低的优点；回流孔内侧与填充的液态金属相通，外侧与限位环的凹槽相通，达到动态平衡；且在限位环上增加两个回流孔，以便使轴承内部的液态金属与限位环凹槽内的液态金属流通，实现内外压力平衡。

技术特征：

1.一种带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其特征在于，包括轴套（100）和中轴（400），所述轴套（100）上表面设置隔圈（200），所述隔圈（200）上表面设置限位环（300），所述中轴（400）一端部从上至下依次穿过限位环（300）、隔圈（200）并延伸至轴套（100）的底部，所述中轴（400）另一端部延伸至限位环（300）外；所述轴套（100）靠近隔圈（200）的端面上设置螺旋槽一（110），螺旋槽一（110）外周的轴套（100）端面上设置螺旋槽二（120），螺旋槽二（120）的数量大于内侧的螺旋槽一（110）的数量；限位环（300）靠近隔圈（200）的端面上设置螺旋槽三（320），螺旋槽三（320）外周的限位环（300）端面上设置螺旋槽四（330），所述螺旋槽四（330）的数量大于螺旋槽三（320）的数量；螺旋槽四（330）外侧边缘对称设置回流孔（310），将隔圈（200）置于轴套（100）螺旋槽平面上，对准中心，放入中轴（400），依靠自身重力缓慢下降，再将限位环（300）螺旋槽朝下套入中轴（4）并固定获得液态金属轴承，液态金属从轴套（100）底部从下往上注入轴承中，随后将注入口密封，轴承运转时由于内部压力和温度的升高，会导致液态金属的膨胀，回流孔可有效平衡轴承内外部的压力，轴承内部压力大时，液态金属可通过回流孔向外溢出，轴承降温时液态金属可通过回流孔向轴承内部回流。

2.根据权利要求1所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其特征在于，所述轴套（100）靠近隔圈（200）的端面上设置内侧逆时针渐开的螺旋槽一（110），螺旋槽一（110）外周的轴套（100）端面上设置外侧顺时针渐开的螺旋槽二（120），内侧螺旋槽与外侧螺旋槽相交。

3.根据权利要求2所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其特征在于，所述限位环（300）靠近隔圈（200）的端面上设置内侧顺时针渐开的螺旋槽三（320），螺旋槽三（320）外周的限位环（300）端面上设置外侧逆时针渐开的螺旋槽四（330），螺旋槽三（320）与螺旋槽四（330）相交。

4.根据权利要求3所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其特征在于，所述中轴（400）对应轴套（100）位置外表面上从下至上具有第一人字槽（410）与第二人字槽（420）的沟槽结构形式的表面结构，所述第一人字槽（410）与第二人字槽（420）以其纵向延伸在中轴（400）的圆周方向上。

5.根据权利要求2所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其特征在于，所述内侧的螺旋槽一（110）和外侧的螺旋槽二（120）均包括设置在轴套（100）端面圆周方向上的若干条第一沟槽，所述第一沟槽的宽度为0.15~0.5mm，深度为0.1~0.3mm。

6.根据权利要求3所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其特征在于，所述内侧的螺旋槽三（320）和外侧的螺旋槽四（330）均包括设置在限位环（300）端面圆周方向上的若干条第二沟槽，所述第二沟槽的宽度为0.15~0.5mm，深度为0.1~0.3mm，限位环（300）与隔圈（200）的接触面设置氧化铝涂层。

7.根据权利要求6所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其特征在于，回流孔（310）的直径为0.2~0.6mm，所述限位环（300）远离隔圈（200）的一端内周对称设置凹槽（340），回流孔（310）内侧与填充的液态金属相通，外侧与限位环（300）的凹槽（340）相通。

8.根据权利要求4所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其特征在于，所述第一人字槽（410）与第二人字槽（420）均包括纵向延伸在中轴（400）的圆周方向上的若干条第三沟槽，所述第三沟槽的宽度为0.3-0.8mm，深度为0.1-0.3mm。

9.根据权利要求1所述的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，其特征在于，所述轴套（100）和隔圈（200）的接触面设置氧化铝涂层。

技术总结
本发明提供了一种带回流孔平衡内压的液态金属轴承，包括轴套和中轴，轴套上表面设置隔圈，隔圈上表面设置限位环，中轴一端部从上至下依次穿过限位环、隔圈并延伸至轴套的底部，中轴另一端部延伸至限位环外；轴套靠近隔圈的端面上设置内侧逆时针渐开的螺旋槽一，轴套靠近隔圈的端面上设置外侧顺时针渐开的螺旋槽二，螺旋槽一与螺旋槽二相交，螺旋槽二的数量大于螺旋槽一的数量；限位环的端面上内侧设置顺时针向外渐开的螺旋槽三，外侧设置逆时针向外渐开的螺旋槽四，螺旋槽四的数量大于螺旋槽三的数量。本发明的带回流孔平衡内压的液态金属轴承，具有寿命长、稳定性高、对装配灌液要求低的优点。

技术研发人员：过俊杰,汪上杰,郑锋,陈黎明,张开龙
受保护的技术使用者：麦默真空技术无锡有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4