专利名称：整体压缩式无润滑无磨擦直线运动轴承的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种无润滑无磨损直线运动轴承，特别涉及一种能承受单向和/或双向轴向推力、提供直线往复运动的整体压缩式无润滑无磨损直线运动轴承.
由圆柱形表面与轴瓦构成的无润滑轴承可在无润滑油(或脂)的磨擦表面的状态下运转，提供对旋转运动的支承。其特点是轴承的圆柱形表面与轴瓦发生磨擦，磨擦表面面积大，为了减小磨擦，常采用减磨材料制作。设计时还应该考虑合适的宽径比以便散热和排出磨屑。这种无润滑轴承磨擦造成的温升会对运转速度和载荷形成限制，还会因磨擦造成对轴承损伤或使轴承失效，如刮伤、磨粒磨损、咬粘、疲劳、剥落、腐蚀、侵蚀等等，此外，它通常不用于对直线往复运动的支承。
公知的能提供直线运动的轴承有滚动支承，即轴承中的滚球或滚子在轴瓦中作循环或非循环的直线往复运动。这种轴承以滚动磨擦代替滑动磨擦，滚动磨擦的磨擦力虽小于滑动磨擦，但它仍需要润滑，而且在作高频往复直线运动时，滚球或滚子可能会发生滚动失效并对轴承造成划伤而影响轴承的支承。滚动轴承的失效形式主要有疲劳剥落、过量的永久变形和磨损。
公知的能提供直线运动的无润滑无磨损直线运动轴承，有一种由表面带有螺旋通槽的弹性平板组成的平板式无润滑无磨损直线运动轴承。这种平板式无磨损直线运动轴承的径向刚度大、轴向尺度小、轴向柔性好，而且由弹性平板组成的平板式无润滑无磨损直线运动轴承结构简单、无功耗。但它提供的行程受到直径的限制，一般都比较小。如果需要较大的运动行程，必须将轴承的直径做得很大，从而加大了轴承的重量。而且这种轴承在运动中每片弹性平板的应变相同，都等于行程，对大行程工况和/或在作高频往复直线运动时，螺旋通槽处的应力应变量集中，易发生弹性平板的撕裂而造成轴承的失效。这种轴承的失效形式主要有疲劳断裂、过量的永久变形等。
公知的能够提供直线运动的无润滑无磨损直线运动轴承还有静电轴承、磁力轴承等，前者利用电场力使得轴悬浮，后者利用磁场力使得轴悬浮；前者需要非常大的电场强度，结构也比较复杂，应用受到限制，目前仅在陀螺仪等仪表中应用；后者也有一些不足，例如需要控制回路、结构复杂、体积较大等等。此外，它们主要用于转动轴承。
本发明的目的在于克服上述轴承的不足，而提供一种能承受单向和/或双向轴向推力、提供直线往复运动的整体压缩式无润滑无磨损直线运动轴承，它不仅能做到无需润滑油或脂，无磨擦，而且能提供对直线运动的支承，轴承具有极高的疲劳寿命。此外，还能做到精确的定位，并可根据需要提供弹性和/或良好的导电性能。
本发明实施方案如下本发明提供的整体压缩式无润滑无磨擦直线运动轴承，其特征在于包括固定端盖、间隔块、板弹簧片及运动端盖，板弹簧片为空心环形弹性片，多片空心环形板弹簧片呈叠迭状排列并固定于固定端盖和运动端盖之间，固定端盖、运动端盖及各板弹簧片之间由间隔块连接固定或呈整体结构，每一板弹簧片一侧侧面上均匀固定的间隔块与另一侧面上均匀固定的间隔块相对板弹簧片中心交错放置，交错的角度≤60°，各板弹簧片在相同方向的侧面上固定的间隔块纵向对齐；固定端盖、运动端盖和/或板弹簧片采用良导电材料制造和/或在其表面上涂覆良电材料。
使用时，把需要实现直线运动的机件与运动端盖固定连接，从而成为动子(用作轴颈)；把固定端盖与固定机件固定连接，从而成为定子(用作轴瓦)。定子与动子件的相互运动由两端盖之间的多片板弹簧片支承，直线运动的位移量即是板弹簧片的轴向应变量及轴向位移量累积，板弹簧片通过轴向位移及径向弯曲满足动子与定子的相对位移。该轴承各组件之间无磨损，不需润滑，不会造成因温升而影响轴承的支承性能。两端盖和板弹簧片可采用良导电材料制作和/或于其表面上涂覆良导电材料。
使用中可通过调整固定端盖与固定机件的相对位置，使运动机件与固定机件间实现精确定位，满足某些精确定位的特殊要求；使得相对运动机件之间无磨损，无润滑；并且通过采用合适的连接方式，可以实现动子的自动定心功能。
本发明提供的整体压缩式无润滑无磨擦直线运动轴承，由于采用多层板弹簧片叠合结构，总位移为每个板弹簧片位移量的叠加，因此几乎可以用任意数量的弹簧片叠合，从而在维持每个板弹簧片的应变都很小的情况下，使得轴承可以有极大的轴向直线往复运动行程，使得这种无润滑无磨擦直线运动轴承可以有极高的抗疲劳寿命。
这种整体压缩式无润滑无磨损直线运动轴承，无磨擦不需润滑，并可根据需要提供弹性和/或良好的动态导电性能；而且这种直线运动轴承结构简单、无磨损、体积小、行程大、不需润滑、不消耗外施功率，不需控制回路、可以实现精确定位。特别适合航天、空间等低温制冷系统中的超净环境的机械设备中使用。此外通过采用合适的弹簧材料可以满足某些对弹性的要求。通过采用合适的固定件材料及弹簧材料，还可以提供所需的电性能。例如要求绝缘时，端盖采用绝缘材料制造；需要导电性能时，端盖和/或板弹簧片均采用良导电材料制造和/或在其表面上涂覆良导电材料；用以满足某些动态导电性能的要求，实现无电刷或电拖引线。
下面结合附图和实施例进一步描述本发明
图1为本发明的结构示意图；图2为板弹簧片两侧面上固定的间隔块相对位置示意图。
其中固定端盖1、间隔块2、板弹簧片3、运动端盖4。
由图1可知，本发明提供的整体压缩式无润滑无磨损直线运动轴承，包括固定端盖1、间隔块2、板弹簧片3、运动端盖4，板弹簧片3为空心环形弹性片，多片空心环形板弹簧片3呈叠迭状排列并固定于固定端盖1和运动端盖4之间，固定端盖1、运动端盖4及各板弹簧片3之间连接固定间隔块2或呈整体结构；由图2可知，每一板弹簧片3一侧侧面上均匀固定的间隔块2与另一侧面上均匀固定的间隔块2相对板弹簧片中心交错放置，交错的角度≤60°，各板弹簧片在相同方向的侧面上固定的间隔块纵向对齐固定端盖1、运动端盖4和/或板弹簧片3采用良导电材料制造和/或在其表面上涂覆良导电材料。
本实施例中，板弹簧片3为圆环形弹簧片，数量为9片，固定端盖1、运动端盖4及各板弹簧片3之间连接固定的间隔块2各为三块，每一板弹簧片3一侧侧面上均匀固定的三块间隔块2之间，相对板弹簧片3的中心呈120°夹角，与另一侧面上均匀固定的三块间隔块2相对于板弹簧片3的中心交错放置，交错角度等于60°，各板弹簧片在相同方向的侧面上固定的间隔块纵向对齐。固定端盖1、固定端盖与运动端盖之间可实现相对直线运动。
图2为板弹簧片两侧面上固定的间隔块相对位置示意图。由图2可知，板弹簧片一侧侧面上相对于板弹簧片3中心均匀固定有三个间隔离块2，用实线表示；另一侧面上相对于板弹簧片中心3均匀固定有三个间隔块2，用虚线表示，两侧面上固定的间隔块2相对于板弹簧片3中心交错放置，交错的角度为60°。当然间隔块2可根据需要为四块或五块等，为四块时，两侧面上分别固定的间隔块2的交错角度为45°；为五块时，两侧面上分别固定的间隔块2的交错角度为36°。
权利要求
1.一种整体压缩式无润滑无磨损直线运动轴承，其特征在于，包括固定端盖、间隔块、板弹簧片及运动端盖，板弹簧片为空心环形弹性片，多片空心环形板弹簧片呈叠迭状排列并固定于固定端盖和运动端盖之间，固定端盖、运动端盖及各板弹簧片之间由间隔块连接固定或呈整体结构，每一板弹簧片一侧侧面上均匀固定的间隔块与另一侧面上均匀固定的间隔块相对板弹簧片的中心交错放置，交错的角度≤60°。
2.按权利要求1所述的整体压缩式无润滑无磨损直线运动轴承，其特征在于各板弹簧片在相同方向的侧面上固定的间隔块纵向对齐。
3.按权利要求1所述的整体压缩式无润滑无磨损直线运动轴承，其特征在于固定端盖、运动端盖和/或板弹簧片采用良导电材料制造和/或在其表面上涂覆良导电材料。
全文摘要
本发明涉及整体压缩式无润滑无磨损直线运动轴承:包括固定端盖、间隔块、板弹簧片及运动端盖,板弹簧片为空心环形弹性片,多片空心环形板弹簧片呈叠迭状排列并固定于固定端盖和运动端盖之间,固定端盖、运动端盖及各板弹簧片之间由间隔块连接固定,每一板弹簧片两侧面上均匀固定的间隔块相对板弹簧片中心交错放置,交错的角度≤60°,固定端盖、运动端盖和/或板弹簧片采用良导电材料和/或在其表面上涂覆良导电材料,其结构简单、无磨损、体积小、行程大、无需润滑。
文档编号F16C29/00GK1281104SQ9910983
公开日2001年1月24日 申请日期1999年7月16日 优先权日1999年7月16日
发明者陶中达, 杨健慧 申请人:中国科学院低温技术实验中心