CN102788084A - 直线轴承 - Google Patents

Abstract

有相对运动就有摩擦，滚动摩擦远小于滑动摩擦，为减少摩擦而设计的轴承，多为旋转运动，不适宜直线运动。现有的滚珠滑轨或滚柱滑轨，都不是为直线运动设计的通用部件，直线轴承将填补此空白。目前，“轴承”已为人们认可，而这些轴承不适宜直线运动。用“直线轴承”一词区别于旋转运动的“轴承”。机床的滑轨，是常用的直线运动设备，但多是滑动摩擦。专用支架4将滚针轴承3围成多边形，隔在直线轴承杆1和直线轴承套2之间，使1和2作滚动摩擦的直线运动，大减滑轨运动的摩擦损耗。“直线轴承”用于各种机床，使精度提高、重量大减、价格降低。设计的“长直线轴承副”能用于重型机械，也可能有军事用途。

Description

直线轴承

技术领域：

一切有相对运动的设施，都存在摩擦，而滚动摩擦远小于滑动摩擦，所以，将滑动摩擦变为滚动摩擦的轴承产业，得到快速发展。但是，大多数轴承，都是为减小旋转运动的摩擦而设计的。因为直线运动的轴承较难制造。虽然有人设计滚珠导轨或滚柱导轨，但是，都不是为直线运动设计的通用部件——直线轴承。本专利的“直线轴承”产品，将填补这个空白。

鉴于目前“轴承”一词，广为人们认可，而这类轴承只适用于旋转运动，不能用于直线运动。本专利只得用“直线轴承”这个词组，区别于人们习惯的“轴承”这个词。

背景技术：

车床刀架的导轨，刨床的导轨等等，都是广泛使用的直线运动设备，但多是滑动摩擦。

各种设施中的直线运动，多是往复直线运动，行程为几厘米到几米的有限值。可以利用为旋转运动设计的滚针轴承或滚柱轴承，按照直线运动的要求，设计直线滚针(滚柱)支架、直线轴承杆和直线轴承，实现滚动摩擦的直线运动，大大减少直线滑动摩擦的损耗。

制造直线轴承的零件、钢材，大多是标准件，只有几种材料需要定购。在试制阶段，有些非标钢材可以用标准钢材拼焊而成，能够减少研制费用。

发明内容：

直线轴承的工作原理用图1叙述：1-直线轴承杆，简称直线杆(下同)，为钢管制造横断面是多边形。2-直线轴承套，简称轴承套(下同)，也是钢管制造，断面形状与直线杆相同。3-滚针、滚珠或滚柱，安置在轴承套和直线杆之间，变滑动摩擦为滚动摩擦。4-专用支架，将滚针、滚珠或滚柱均匀排布，并使它们的轴线垂直于直线杆。各边支架围成与直线杆和轴承套断面相同的多边形。2、3、4组成直线轴承。于是，直线杆在直线轴承内做直线运动时，因滚针、滚珠或滚柱形成滚动摩擦。

用于不同条件的直线轴承，因为行程、负荷、震动、用途……不同，需要设计不同型号的直线杆、直线轴承。下面列举用直线轴承取代常见滑轨的办法。

行程1至2米的直线运动，用图2的“两支点直线轴承副”。直线杆两端各套一个直线轴承，每个直线轴承就是1个支点，每个支点的直线轴承都与图1相似，属于可互换的通用标准件。

在两根平行的“两支点直线轴承副”上，可固定一个工作台板。图3有大、小“两支点直线轴承副”各两套，分别支承大工作台板和小工作台板。直线杆两端分别用轴承座固定，轴承座也是可互换的通用标准件。图3是直线轴承的一种应用原理图，图中的大工作台板相当于普通车床的床鞍，小工作台板相当于普通车床的中滑板，车床的滑轨却被直线轴承取代。如果工作台重量很大，可用3至5根平行的“两支点直线轴承副”(共6至10个支点)，取代大型普通车床的笨重滑轨。因为是大批量生产，专业机具加工，不仅产品精度高，价格也低廉，更比滑轨省力轻活。滚动摩擦因数远远小于滑动摩擦因数，速度的变化对滚动摩擦因数的影响很小，“两支点直线轴承副”不会发生滑轨上常有的“爬行现象”，因此使机床制造精度提高，产品质量也随之提高。

一般的震动，不太大的负荷，直线轴承内的滚动体是滚针。震动较大，或者负荷较大，直线轴承内的滚动体是滚柱。

大型龙门刨床或大型龙门铣床，工作台很重，行程又很长，选用“长直线轴承”。几米至几十米长的直线杆上，套多个直线轴承，组成“长直线轴承副”，如图4所示。但是，直线杆和直线轴承都与图1不同，直线杆1的横断面，既与工字钢相似又与钢轨相似，必须单独设计订货。直线轴承的轴承套2为槽形，扣在直线杆上，槽的下平面与直线杆的上平面之间，安置滚柱3，滚柱轴线垂直于直线杆轴线。槽内两侧与直线杆对应的两侧之间，安置滚针4，滚针轴线垂直于直线杆轴线，于是，直线杆和直线轴承之间的三个接触面都是滚动摩擦。多根平行的“长直线轴承副”，可以承受很大的负荷，除大型龙门刨床、镗床、铣床、磨床之外，还有其他应用场所。例如，航空母舰上飞机的起飞跑道，使用多根平行“长直线轴承副”后，弹射起飞的阻力减少，能使跑道长度缩短，从而减少舰艇吨位，降低国防开支。又如，卡秋莎火箭炮的轨道，改用“长直线轴承副”轨道后，可以增加射程。……“长直线轴承”的直线杆因为太长，运输时容易变形损坏，可以现场将几根短杆拼接为长的。中级以上的技工，能够组装百米以上又平、又直的“长直线轴承副”。

行程只有十几、二十几厘米的短程直线运动，用图5的“板式直线轴承”。直线杆1是一块平板或矩形钢管，直线轴承套2的横断面是长方形的钢管，直线杆上下安置滚柱或滚针3，两侧各置1至3串滚珠4，能保持直线杆与直线轴承间的四面都是滚动摩擦。

所有直线轴承，都要按不同使用情况，设计限制销，防止直线轴承从直线杆上滑出。在设计时，都要尽量选用标准线材，力图降低造价

直线轴承能够在直线运动方向传递能量，一般不传递扭力，使用图1结构的直线轴承副可以传递适量的扭力。图1结构的直线轴承，整体沿纵轴旋转45°角，可以提高直线轴承的导向精度，但是必须保证足够的强度，特别是支架的强度。

附图说明：

图1是直线轴承原理图，图中1——直线轴承杆，

2——直线轴承套，

3——滚针，

4——专用支架。

图2是“两支点直线轴承副”的原理图

图3是直线轴承的一种应用原理图，

图4是“长直线轴承副”的原理图

图中1——直线杆，

2——轴承套，

3——滚柱，

4——滚针。

图5是“板式直线轴承”的原理图，图中1——直线杆，

2——直线轴承套，

3——滚针，

4——滚珠。

具体实施方案：

所有直线轴承的多数另、部件，能利用现有轴承厂的设备，进行批量生产，也可以外包加工。当然，非标钢材需要单独订货。精密拉削机床和特殊刀具，也需要单独订货。

起初，可以与某轴承厂签订合作协议，试制“两支点直线轴承”。再与某机床厂签订合作协议，试制新式车床，在出售新式车床的同时，研制各种利用“直线轴承”的车床、刨床、铣床、镗床、磨床，扩大“直线轴承”知名度。然后，寻找各种利用“直线轴承”场所，合作开发各种新设备，增加“直线轴承”需求量。最后，成立股份制专业工厂，将直线轴承标准化、系列化，设计直线轴承专业机床，进行大批量自动化生产，占领市场。

Claims (5)

1.直线轴承。

2.多边形直线轴承杆和与之配套的多边形直线轴承组成滚动直线运动装置。

3.用“两支点直线轴承副”类似滑轨的性能(已将滑动摩擦改成滚动摩擦)，可以按需要组成各种移动平台。

4.长直线轴承的结构：直线轴承杆的特殊横断面，槽形直线轴承，是重型机械的移动平台。

5.“板式直线轴承”的结构：直线轴承杆是平板或矩形管，侧边开槽，轴承套的对应边也对准开槽。 

Images