CN102788083B - 一种机械－流体耦合驱动供应润滑油的轴承系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种机械—流体耦合驱动供应润滑油的轴承系统，包括外圈、滚动体、柔性体、支撑体、储油容积和连通油道。支撑体为一圆环类零件，内部设计有一圆孔，外部设计有一定数量的圆柱形支撑面；柔性体为薄壁圆环类零件，工作时产生微小弹性变形，柔性体的内圆面与支撑体的支撑面组成储油容积；沿柔性体的圆周方向和轴向方向设置有若干用于连接储油容积和外圈的连通油道；滚动体把工作载荷传递到柔性体并使其发生弹性变形；外圈为一旋转类零件，其内圆面与滚动体接触。本发明公布的轴承系统利用零件之间的相互作用，柔性体变形并产生谐波运动，使润滑油的压力发生变化，从而把润滑油经连通油道供应到摩擦表面。

Description

一种机械-流体耦合驱动供应润滑油的轴承系统

技术领域

本发明涉及一种液体润滑的轴承系统，具体涉及一种机械—流体耦合驱动供应润滑油的空间轴承系统，属于空间液体润滑系统技术领域。 

背景技术

国内外空间机械设备基本上都采用固体润滑方式，但其使用寿命较短，循环次数小于1×10⁸，无法满足空间长寿命中高速滚动轴承的要求。因此，中高速滚动轴承通常要采用液体润滑方式。目前，空间机械设备的液体润滑主要采用浸入润滑油的多孔保持架和辅助储油器共同构成，除装配时在轴承的摩擦面上涂抹少量润滑油外，绝大部分的润滑油来自保持架。在这种保持架的内部加工有相互连通的微孔，装配前在微孔内浸入润滑油。当轴承运转时，浸入保持架微孔内的润滑油在离心力的作用下溢向保持架表面，并随着轴的转动流至摩擦表面而实现液体润滑。由于在保持架的微孔内润滑油储量较少，且随着使用时间的延长，浸入微孔内的润滑油不断挥发和劣化，当无法维持摩擦面上的正常润滑时系统即失效。这种液体润滑方式的轴承使用寿命与保持架微孔内的润滑油储量直接相关，由于保持架内储油量受微孔体积的限制不能太大，所以该润滑方式的轴承不能满足长寿命要求。为解决这一问题，常采用辅助储油器以补充供油，辅助储油器的供油方式主要是通过毛细效应、加热和振动等，它们的共同特点是需要外界能源的驱动，即消耗额外的能量，这对于携带能量有限的航天器机械设备无疑是不利的。 

发明内容

1.目的：本发明的目的是针对上述空间液体润滑系统存在的润滑油供应问题提供一种机械-流体耦合驱动供应润滑油的轴承系统。 

2.技术方案：本发明公开一种机械—流体耦合驱动的供应润滑油的空间液体润滑轴承系统。它包括外圈、滚动体、柔性体、支撑体、储油容积以及连通油道等。它们之间的位置连接关系是：支撑体位于系统内部，其内部的圆孔为承载轴轴孔，外部设计有一定数量的圆柱形支撑面；柔性体位于支撑体外部，其内圆面与支撑体的圆柱形支撑面接触，工作时产生弹性变形；柔性体的内圆面与支撑体的圆柱形支撑面共同组成储油容积；沿柔性体的径向开设若干小孔作为连通油道；滚动体布置在柔性体外部，与柔性体的外圆面接触，并沿圆周方向分布；外圈是轴承系统的最外层零件，外圈的内圆面与滚动体接触，并作为滚动体滚道的外壁面。 

所述支撑体为一圆环类零件，在其内部设计有一圆孔，该圆孔即为承载轴轴孔，在其外 部设计有一定数量的圆柱形支撑面； 

所述柔性体为薄壁圆环类零件，沿其圆周方向和轴向方向分别加工有一定数量的径向小孔； 

所述连通油道为沿柔性体的圆周方向和轴向方向分布的径向小孔，其孔径大小与润滑油的供应有关； 

所述储油容积为柔性体的内圆面与支撑体的圆柱形支撑面共同组成的容积； 

所述滚动体为圆柱形零件，安装在外圈与柔性体之间，其主要作用是把外圈旋转产生的径向作用力传递到柔性体并使其发生弹性变形； 

所述外圈为一旋转体零件，其内圆面与滚动体接触，是滚动体的滚道外壁； 

3.结构和原理分析：本发明所述液体润滑供油方式是外圈转动，为系统的主动件；工作时产生的载荷通过滚动体作用于柔性体，使其发生弹性变形；柔性体的变形在一定条件下转化为谐波运动；支撑体安装于柔性体和承载轴之间，为柔性体变形提供支撑；连通油道是润滑油从储油容积供应到摩擦表面的通道。本发明公布的液体润滑供油的轴承系统是利用系统内部零件之间的相互作用，使柔性体变形并产生谐波运动，在机械—流体耦合作用下，把谐波运动传递到储油容积内的润滑油，使润滑油的压力发生变化。由于液体具有不可压缩性，当储油容积内的润滑油压力大于摩擦表面压力时，润滑油即经连通油道流向摩擦表面。 

本发明的优点在于： 

（1）供油方式新颖：本发明所公开的液体润滑供油方式，利用系统内部零件之间的相互作用，外圈旋转时的工作载荷使柔性体变形并产生谐波运动。在机械—流体耦合作用下，柔性体的谐波运动传递到储油容积内的润滑油，使润滑油的压力发生变化，实现润滑油的供应； 

（2）能量消耗降低：本发明所涉及的液体润滑供油方式，利用旋转运动零件工作时产生的载荷作为系统内润滑油供应的动力源，不需要外部动力的驱动，节省能源； 

（3）使用寿命延长：与广泛使用的空间液体润滑系统储油结构保持架相比，本发明公布的供油方式能够实现摩擦面润滑油的补充，延长使用寿命； 

（4）使用成本降低：本发明所涉及的液体润滑供油方式，不需要润滑油泵的驱动。结构简单，可靠性提高，大大简化了整个润滑系统的部件，有效地降低了使用成本。 

附图说明

图1为本发明公开的一种机械—流体耦合驱动供应液体润滑油的轴承系统示意图； 

图2为本发明公开的供油方式原理示意图。 

图中： 

1.外圈；2.滚动体；3.柔性体；4.支撑体；5.连通油道；6.储油容积；7.承载轴轴孔；8.圆柱形支撑面；9.工作载荷；10.储油容积内的润滑油压力；11.摩擦表面润滑油压力 

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细说明。 

如图1所示，是本发明的整体结构示意图。其主体部分由外圈1、滚动体2、柔性体3、支撑体4、连通油道5、储油容积6、承载轴轴孔7和圆柱形支撑面8等几部分构成。外圈1也就是轴套，设计为圆环形零件，是该轴承系统的主动件；滚动体2为圆柱形零件，安装在外圈与柔性体之间；柔性体3为薄壁圆环，对材料有较高要求；支撑体4为圆环类零件，在其外部设计有一定数量的圆柱形支撑面，对柔性体3起支撑作用；在支撑体的内部设计有一圆孔，该圆孔即为承载轴轴孔；柔性体的内圆面与支撑体的圆柱形支撑面共同组成储油容积6；用于储存润滑油，储油容积6的容积大小与设计寿命和需要润滑的摩擦面积有关；连通油道5分布于柔性体3上，连接储油容积6和外圈1，构成润滑油的循环回路，实现对外圈内圆面（摩擦面）的润滑。 

如图2所示为本发明的工作原理示意图。工作时，外圈1由外力驱动绕其中心线旋转，由于摩擦力的作用带动滚动体2滚动，滚动体2同时还绕其自身轴线转动。外圈1转动时产生的工作载荷9经滚动体2作用于柔性体3。由于柔性体为一薄壁圆环零件，中性面内沿圆周方向不伸长，在工作载荷作用下产生变形，且沿圆周不同位置处柔性体变形不同，产生谐波运动。在机械—流体耦合驱动下，柔性体的谐波运动传递到储油容积6内部的润滑油，使润滑油的压力发生变化。由于液体具有不可压缩性，当储油容积内的润滑油压力10大于摩擦表面压力11时，润滑油即经连通油道5流向摩擦表面，实现润滑油供应的目的。 

Claims (2)

1.一种机械－流体耦合驱动供应润滑油的轴承系统，包括外圈、滚动体、柔性体、支撑体、储油容积以及连通油道，其特征在于：所述支撑体为一圆环类零件，在其内部设计有一圆孔，该圆孔为承载轴的轴孔；支撑体位于所述轴承系统的内部，其外部设计有一定数量的圆柱形支撑面；所述柔性体为薄壁圆环类零件，其位于所述支撑体外部，柔性体的内圆面与所述支撑体的圆柱形支撑面接触，柔性体在工作时产生弹性变形；所述柔性体的内圆面与所述支撑体的圆柱形支撑面共同组成储油容积；滚动体布置在所述柔性体的外部，与柔性体的外圆面接触，并沿圆周方向分布，其主要作用是把外圈旋转产生的径向作用力传递到柔性体并使其发生弹性变形；外圈是所述轴承系统的最外层零件，所述外圈为一旋转体零件，外圈的内圆面作为滚动体滚道的外壁面与滚动体接触。沿柔性体的圆周方向和轴向方向设置有若干用于连接储油容积和外圈的连通油道。

2.如权利要求1所述的一种机械－流体耦合驱动供应润滑油的轴承系统，其特征在于：所述柔性体上的所述连通油道为若干径向小孔，其孔径大小与润滑油的供应有关。