[发明专利]凹轴承

说明书

这是关于凹形轴承的发明。属于机械傅动技术领域。

基本结构如示意图图1、图2所示。图1中1是轴颈。2是轴承座，3是轴瓦，即半边滑动轴承。1只被支承半边（180°），2、3是敝口的，不是通常的环形封闭的，而是只有半环的，以其形状命名，故叫做“凹轴承”。图2中，4是轴颈，6是滚动轴承，以半环（180°）支承在凹轴承座5内。

凹轴承之原理如示意图图3。7是轴颈，8是轴承，P是轴颈径向作用力，P是方向不变的，在P作用下，轴颈与轴承实际只在P指向上接触，若考虑赫兹变形，也只在P指向上很窄一个角度内接触。故轴承8之虚线所示的半边可以省去。而轴承的支承同样是稳定有效的。基于此原理，凹轴承可使用之范围是：轴颈径向作用力方向固定或其变化之范围不超过凹轴承所支承的180°的角度。凹轴承一般是半环的，即包角180°的。但工艺上也可做到包角略大于180°，当需要时，也可做成包角小于180°，仅在作用力指向上支承一段弧度。凹轴承应用于轴颈径向作用力方向基本固定的场合。如皮带传动、链传动、摩擦传动、多数液压传动场合、多数齿轮传动场合。

凹轴承用途之一是用于轴承尺寸受单方向限制的场合。如用于内啮合齿轮特别是小齿轮的双端支承。如图4所示。与内齿轮10啮合的小齿轮9两端支承于凹轴承11、12，该凹轴承之剖视（A-A）即如图1所示形状，其中9对应轴颈1。图4的轴瓦13对应图1的3，而与机座14一体相连的凹轴承（座）11、12则对应图1的2。这样，右端凹轴承12之上部因去掉而避免与内齿轮10相碰。从而可以解决小齿轮直径很小时的内啮合齿轮双端支承问题，避免了传统的内啮合齿轮悬臂支承所带来的变形大、齿向啮合差等问题。此外，在图4那样的场合使用凹轴承，使小齿轮可方便地从径向装入轴承，给装配带来便利。

凹轴承的另一个用途是用于定轴齿轮箱，用来解决轴承定位与密封的矛盾。现行定轴齿轮箱由上、下两箱体组成，各自镗有装轴承的半孔其接合平面又要保证密封，但轴承定位精度与密封二者颇难兼顾。因此或定位不良或漏油成为定轴齿轮箱之传统难题。利用凹轴承的便于使齿轮轴从径向装入的特点，可以经济地解决这个难题。原理如示意图图5那样，齿轮15两端轴颈分别支承凹轴承16、17、18、19是轴瓦（对应图1之3）。16、17以锣钉固装于铸造底座20上，当然也可以是与底座铸成一体的，虚线所示齿轮22显示它与齿轮15啮合之方位，此方位与凹轴承开口指向相适应。即啮合力之径向分力B（实线箭头）与凹轴承开口方向相反，指向凹轴承轴瓦底部，而啮合力之切向分力（B之虚线箭头）无论指向上或下，其与径向分力之合力的指向是在凹轴承支承轴颈的180°范围的。以这种方式设置的凹轴承，可以可靠有效地支承各齿轮的啮合。由于各齿轮以上述方式支承并可从径向装入凹轴承，则轴承定位与密封二问题可分开来解决。密封可用一个罩，扣装于图5中铸造底座的竖边21上。由于没有定位问题，这个罩子与底座，出轴间的密封可以常规手段容易地解决。罩子可用薄铁皮冲制，或用尼龙制造，用薄铝皮冲制可有良好之散热功效，这样的薄皮罩子取代笨重之铸造箱体，可使齿轮箱重量大为减轻。当然，这种轴承座与底座一体而另加罩子的方法，其轴承座也可用通常的可分式环形闭合轴承座来代替，但制造成本会增加，定位精度也不易保证。

凹轴承的再一个用途是配合阻尼材料，消除齿轮啮合时可能有的齿向偏斜。如示意图图6，与齿轮22′啮合的齿轮23因加工或装配误差而相对22′有齿向歪斜（夸张地如图6所示）。23两端支承在凹轴承24、25内，26、27是轴瓦（与图1之3相应），而在轴瓦背部，分别衬有阻尼材料（一般为非金属弹性材料）28、29。如图6示之齿向歪斜时，啮合力合力F偏于中线右边，使右凹轴承1之支承力T₂大于左凹轴承之支承为T₁，因而右阻尼材料29得到较大压缩，而28则压缩较小，故齿轮23右端后退较多而左端后退较少，从而自动消除了齿向歪斜，恢复沿齿向均匀啮合。由于是凹轴承结构，故轴瓦26、27才有可能做单向径向直线位移，因此设置阻尼材料才起到齿向均衡之作用。按此原理设置的凹轴承阻尼材料，还兼有减振、吸收冲击、降低噪音及减小间隙提高传动精度之作用，并在轴瓦、轴颈磨损后有靠弹性补偿这一磨损的作用。在多轮匀布传动场合还有均载作用，可用于多点柔性啮合系统。受力较大齿轮后退较多从而减轻其受力，起到在各匀布分流传动的齿轮间均匀分配载荷的作用。

两个凹轴承对合起来就可使轴颈有反向的双向位移自由度，如示意图图7所示。对合在一起的轴瓦31、32（各自相当于图1之3）背后各衬有弹性阻尼材料33、34，从而允许轴颈35向左位移或向右位移，可以在相反作用力下（例如当齿轮转向变换时）都起到前述齿向均衡及均载等作用。可用于行星传动中行星齿轮的均载机构。这是把两个凹轴承开口相向地对合起来放于一个轴承座30之内。