[發明專利]可自適應穩定軸承內圈位置的超聲懸浮徑向軸承

在審

• 申請號: 201910036723.X
• 申請日: 2019-01-15
• 公開（公告）號: CN109780056A
• 公開（公告）日: 2019-05-21
• 發明（設計）人: 陳通;汪久根
• 申請（專利權）人: 浙江大學
• 主分類號: F16C32/04
• 分類號: F16C32/04
• 代理公司: 杭州求是專利事務所有限公司 33200
• 代理人: 林超

本發明公開了一種可自適應穩定軸承內圈位置的超聲懸浮徑向軸承。包括軸承外圈和軸承內圈，軸承內圈同軸套裝于軸頸上，軸承內圈外套裝有軸承外圈；軸承內圈外表面開設成V形環槽，軸承外圈內表面設置成V形環凸起，使得軸承內圈和軸承外圈之間的間隙呈V形，V形的尖端朝向徑向內側；在軸承內圈的V形環槽在兩側槽壁周面上設有沿周向間隔均布的多個孔槽，每個孔槽內裝有壓電換能器。本發明能夠利用近場聲懸浮效應，減少與軸徑之間的摩擦磨損，提高軸承使用壽命；形成動壓薄膜潤滑從而提高近場聲懸浮聲場承載能力及耐磨性能；提高軸承的極限轉速。

技術領域

本發明涉及一種徑向軸承，尤其是涉及了一種可自適應穩定軸承內圈位置的超聲懸浮徑向軸承。

背景技術

普通徑向軸承的軸頸與軸瓦面之間通常使用油潤滑，具有較好的潤滑效果和承載能力。這種軸承雖然構造簡單、制造方便、承載能力高、抗震性好、但是容易產生磨損，最終導致軸承失效、同時大量摩擦熱也會對潤滑油粘度產生影響，并且不適用于清潔場合，不適用與超高速工況。

發明內容

為了解決背景技術中磨損失效、發熱量大的問題，本發明的目的在于提供一種能調節軸承外圈位置的徑向軸承，在軸承內圈表面上加工有均勻分布的凹槽，凹槽內布置壓電換能器，內圈表面為軟耐磨材料，尺寸相同的壓電換能器沿殼體周向方向布置，等間距排列。

本發明采用的技術方案是：

本發明包括軸承外圈和軸承內圈，軸承內圈同軸套裝于軸頸上，軸承內圈外套裝有軸承外圈；軸承內圈外表面開設成V形環槽，軸承外圈內表面設置成V形環凸起，使得軸承內圈和軸承外圈之間的間隙呈V形，V形的尖端朝向徑向內側；在軸承內圈的V形環槽在兩側槽壁周面上設有沿周向間隔均布的多個孔槽，每個孔槽內裝有壓電換能器。

所述的V形環槽和V形環凸起的兩側表面均和軸頸呈45°夾角布置。

所述的壓電換能器包括后端蓋、壓電陶瓷和變幅桿；后蓋固定于孔槽內底部，后蓋經壓電陶瓷和變幅桿固接，變幅桿前端端面開設雪花形凹槽，變幅桿前端作為壓電換能器末端，變幅桿采用軟耐磨材料制成；雪花形凹槽由三條條形通槽以等間隔旋轉角度中央交叉布置而成，開設在變幅桿前端端面中心。

所述的變幅桿尾端和壓電陶瓷的一端固接，壓電陶瓷的另一端和后蓋固接。

所述的變幅桿采用軟耐磨材料，所述的軟耐磨材料為巴氏合金固體潤滑材料或聚四氟乙烯固體潤滑材料。

所述的軸承內圈和軸承外圈之間的間隙距離小于1mm。

本發明軸承結構能形成有效的近場聲懸浮，具備強度足夠的聲場、懸浮物體與超聲懸浮裝置的間距足夠小。形成的近場聲懸浮能很好地減少徑向軸承間的摩擦，提高軸承壽命，提高軸承極限轉速。

在本發明的近場聲懸浮壓力下，通過減小軸承內外圈之間的間隙，提高聲波角速度，能有效增強近場聲懸浮壓力，提高聲懸浮軸承的承載能力。

式中，p_ra—表示軸承外圈受到的壓力，γ—比熱容，空氣取1.4；a₀—振幅；k—波數；h—聲源與軸承外圈距離；ρ₀—空氣密度；ω—聲波角速度。

本發明的超聲致動端蓋采用軟耐磨材料且與壓電環能器相連接，使用軟性材料結合雪花形通槽能充分傳導壓電片的形變，增強超聲波。

本發明具有的有益效果是：

1、超聲懸浮。

2、減少發熱。

3、污染小。

4、提高軸承極限轉速。