[发明专利]轮式无润滑直线运动轴承

说明书

本发明涉及一种无润滑直线运动轴承，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轮式无润滑直线运动轴承。

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。这种无润滑轴承的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。这种平板式无润滑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，而且弹性平板组成的平板式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量相同，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力集中，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轮式无润滑直线运动轴承，它不仅能做到无需润滑油或脂，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：

本发明提供的轮式无润滑直线运动轴承，其特征在于：包括圆环形内固定件、圆环形外固定件和至少二根圆柱型螺旋拉伸弹簧，圆环形内固定件同心地位于圆环形外固定件之中，所述的至少二根圆柱型螺旋拉伸弹簧呈辐射状、其两端分别连接在圆环形内固定件和圆环形外固定件上，并且每一根圆柱型螺旋拉伸弹簧至少一端与圆环形内固定件或圆环形外固定件采用旋转活动连接；圆环形内、外固定件和/或圆柱型螺旋拉伸弹簧采用良导电材料制作和/或在其表面涂覆良导电材料。

使用时有两种形式：1.圆环形外固定件作为定子固定在机件(相当于轴瓦)，作直线运动的轴或部件与圆环形内固定件固定联接成为动子(相当于轴颈)；2.圆环形内固定件作为定子固定在机件上，作直线运动的轴或部件与圆环形外固定件固定联接成为动子。在使用中，定子与动子件的相互运动由连接圆环形内、外固定件的数根螺旋拉伸弹簧支承，直线运动的位移量即是圆柱型螺旋拉伸弹簧作为悬臂的轴向应变量，圆柱型螺旋拉伸弹簧通过径向拉伸及轴向弯曲满足动子与定子的相对位移。圆柱型螺旋拉伸弹簧与圆环形内、外固定件之间均采用点或线滑动联接，使用中点或线磨擦在相互的磨损极小，不会产生温升或磨损而影响性能。

由于采用上述方案，可以大大减小磨擦面积，不需油或脂润滑，并实现对直线运动的支承。其特点是结构简单，体积小，不需润滑。此外可通过采用不同的圆环形内、外固定件的材料和/或圆柱型螺旋拉伸弹簧材料时，还可以提供所需的电性能。例如：要求绝缘时，内、外固定件采用绝缘材料制造；需要导电性能时，圆环形内、外固定件和圆柱型螺旋拉伸弹簧采用良导电材料制作或在其表面涂覆良导电材料。

下面结合附图及实施例进一步描述本发明：

附图1为本发明的结构示意图；

附图2为圆柱型螺旋拉伸弹簧与圆环形内、外固定件采用旋转活动连接的一种形式示意图。

圆环形外固定件1    圆环形内固定件2

螺旋拉伸弹簧  3    半圆环11

端钩31