CN102829068A

CN102829068A - 一种承重铰支座

Info

Publication number: CN102829068A
Application number: CN2012103029549A
Authority: CN
Inventors: 刘文冬; 崔明宝; 张蔚萍; 王宝奇
Original assignee: BEIJING MOJI INNOVATION TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: BEIJING MOJI INNOVATION TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2012-08-23
Filing date: 2012-08-23
Publication date: 2012-12-19

Abstract

本发明公开了一种承重铰支座，包括一种承重铰支座，包括轴承座（1）、主转轴（2）、副转轴（3）和支撑轴（4），所述主转轴（2）包括彼此连接的承载轴和非承载轴，所述非承载轴（22）设置于所述承载轴（21）的两端，其端部与所述轴承座（1）连接，沿所述承载轴（21）的径向成型一通孔（23）；所述副转轴（3）贯穿所述通孔，其两端伸出所述承载轴（21）的外侧；所述支撑轴（4）与所述副转轴（3）的两端连接，且绕所述通孔的中线旋转，所述承载轴位置处的轴径大于所述非承载轴位置处的直径。本发明通过改变铰支座承重主转轴的结构，使其在承重时受力更加合理，在增强主转轴承重能力的同时，还不会明显增加铰支座的重量，可提高主转轴的使用寿命。

Description

一种承重铰支座

技术领域

本发明涉及一种承重铰支座。

背景技术

标准两自由度运动铰支座设计的载荷都相对较小，根据其结构，要增大承重载荷时，需将其转轴直径相应增大，势必造成材料的较大浪费，同时，铰支座重量增大在一定程度上可能也增加了负载，造成能耗加大。

中国专利文献CN201723926U公开了一种六自由度机电运动平台，包括平台上底板、平台下底板、以及连接于平台上底板和平台下底板之间的六支电动缸组件。电动缸组建的一端与上铰支座组件连接后，通过上铰支座连接座连接至平台上底板，电动缸组件的另一端通过下铰支座组件连接至平台下底板，上述专利文献中所用到的铰支座采用等径主转轴，根据对图6中所作的等径主转轴受力情况的分析，可以看出，铰支座在工作时其各部位受力差别较大，在主转轴的承受载荷点具有较大的作用力，这也是引起主转轴产生弯曲变形的主要作用力，在靠近主转轴两端则受力较小，在增大承重载荷时，若采用等径增加整个主转轴直径的方式，可在一定程度上增强主转轴的支撑强度；同时，这种等径增加主转轴结构方式，无形中将大幅增加了整个主转轴的重量及主转轴端与滑动轴承之间的接触面积，从而增大了摩擦力。由于主转轴与其两端的轴承座之间采用滑动配合，再加上运动平台上的物体可产生十多吨的支撑重量，若要操纵主转轴使其旋转以改变支撑角度，需要克服在主转轴端上所产生的较大的作用力，这样就会消耗较大的驱动力。

同时，上述的轴支座重载荷轴承采用传统的润滑油膜，运行时间长时易于失效，且会造成轴与滑动轴承之间的磨损，进而影响轴端的支撑能力，导致承载能力降低，影响轴与滑动轴承的使用寿命。

发明内容

为了解决现有技术的问题，发明人发现，在重载作用力相同的情况下减少主转轴与滑动轴承间的接触面积，进而可以降低作用力于主转轴两端所产生的摩擦力，使主转轴更易于驱动，同时不会降低主转轴本身承受载荷的能力，基于这样的一个发现，本发明提供了一种承重铰支座。

所述技术方案如下：

一种承重铰支座，包括轴承座、主转轴、副转轴和支撑轴，所述主转轴包括彼此连接的承载轴和非承载轴，所述非承载轴设置于所述承载轴的两端，其端部与所述轴承座连接，沿所述承载轴的径向成型一通孔；所述副转轴贯穿所述通孔，其两端伸出所述承载轴的外侧；所述支撑轴与所述副转轴的两端连接，且绕所述通孔的中线旋转，所述承载轴位置处的轴径大于所述非承载轴位置处的直径。这样可以明显减少非承载轴两端的接触面积，克服摩擦力所需的驱动力也大大降低，使主转轴更易于驱动。

所述承载轴的母线呈对称的外凸弧形结构，其中部位置的轴径大于其两侧位置的轴径，所述承载轴与所述非承载轴间通过圆弧过渡连接。此种圆弧过渡的结构形式，可以防止承载轴与非承载轴连接端的所产生的应力集中，提高主转轴的使用寿命。

所述承载轴的外圆面成型一对称的切削平面，所述通孔垂直贯穿两所述切削平面。由于支承轴的两个叉耳与切削平面配合，在承载轴上对称成型两个切削平面更便于支承轴上两叉耳的定位。

所述非承载轴与所述轴承座通过滑动轴承旋转配合，沿所述滑动轴承的径向成型有注油孔和多个石墨小孔，所述石墨小孔内填充有石墨填料；

所述轴承座上成型有与所述注油孔相连通的注油通道，所述注油通道的进油口与油杯连通。这里采用了两种润滑方式，可以很好的保护轴与滑动轴承，提高铰支座的使用寿命。

进一步，所述副转轴固定于所述通孔内，所述支撑轴套置于所述副转轴的两端，所述支撑轴与所述副转轴之间设有第一滑动轴承，用于实现所述支撑轴与副转轴间的相对旋转。

进一步优选，沿所述第一滑动轴承的径向成型有注油孔和多个石墨小孔，所述石墨小孔内填充有石墨填料；

所述副转轴上成型有与所述第一滑动轴承的注油孔相连通的注油通道，所述注油通道的进油口与油杯连接。

或进一步，所述通孔内设有第二滑动轴承，所述副转轴与所述第二滑动轴承旋转配合，所述支撑轴固定于所述副转轴的两端。

再进一步优选，沿所述第二滑动轴承的径向成型有注油孔和多个石墨小孔，所述石墨小孔内填充有石墨填料；

所述副转轴上成型有与所述第二滑动轴承的注油孔相连通的注油通道，所述注油通道的进油口与油杯连接。

最优选所述注油通道的进油口设置于所述副转轴的中部。

本发明提供的技术方案带来的有益效果是：

A．通过对主转轴承重及其变形量进行受力分析，确定主转轴所受载荷处的截面直径大于位于两轴承座间的其余各处的主转轴直径，保证主转轴满足在其承重处具有最小直径后，根据两端部的受力情况，适当消减两端非承重载荷处的直径，使铰支座的主转轴的结构变得更加合理，同时也不会使铰支座变得笨重，增加其驱动能耗。

B.本发明通过对滑动轴承、第一滑动轴承、第二滑动轴承均采用石墨自润滑和润滑脂共同作用的润滑方式，达到重载条件下减少轴间磨损，延长轴承寿命的目的。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明所提供的承重铰支座结构示意图；

图2是主转轴端部结构示意图；

图3是本发明所提供的一种铰支座结构示意图；

图4是本发明所提供的另一种铰支座结构示意图；

图5是对本发明所提供的主转轴所进行的受力形变分析图；

图6是对传统主转轴结构所进行的受力形变分析图。

图中：

1、轴承座，11、注油通道；2、主转轴，21、承载轴，22、非承载轴，23、通孔，24、切削平面；3、副转轴，31、注油通道；

4、支撑轴；5、支座；6、滑动轴承，61、注油孔，62、石墨小孔；7、石墨填料；

8、油杯；

9、第一滑动轴承；91、注油孔，92、石墨小孔；

10、第二滑动轴承，101注油孔，102、石墨小孔。

20、端盖。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

如图1、图2和图3所示，本发明提供了一种承重铰支座，包括轴承座1、主转轴2、副转轴3、支撑轴4和支座5，轴承座1固定于支座5的两端，主转轴2包括彼此连接的承载轴和非承载轴，非承载轴设置于所述承载轴的两端，其端部与轴承座1连接，沿所述承载轴的径向成型一通孔23；非承载轴22的两端分别与轴承座1旋转配合，非承载轴22径向成型一通孔23，副转轴3贯穿通孔23，其两端伸出非承载轴22的外侧，支撑轴4与副转轴3的两端连接，且绕通孔23的中线旋转，承载轴位置处的轴径大于所述非承载轴位置处的直径。

优选地，承载轴21的母线呈对称的外凸弧形结构，其中部位置的轴径大于其两侧位置的轴径，承载轴21与非承载轴22间通过圆弧过渡连接。承载轴21的轴向长度要大于通孔23的直径，由于增大载荷作用方向上的结构尺寸即可阻止主转轴2的弯曲，因此，在图中将承载轴21的外圆面成型一对称的切削平面24，通孔23垂直贯穿两切削平面24，可以降低材料的使用，同时还便于支撑轴4上两叉耳的装配。

其中在轴承座1内固定一滑动轴承6，主转轴2与滑动轴承6构成旋转配合，在主转轴2与沿滑动轴承6的径向成型有注油孔61和多个石墨小孔62，石墨小孔62内填充有石墨填料7；在轴承座1上成型有与注油孔61相连通的注油通道11，注油通道11的进油口与油杯8连通，轴承座1的端部设置有防止滑动轴承6轴向移动的端盖20。

这里的副转轴3设置在通孔23内，二者之间的配合方式有以下两种，一种为固定连接，另一种为旋转配合。

其一：如图3所示，副转轴3固定于通孔23内，支撑轴4上的两叉耳套置于副转轴3的两端，支撑轴4与副转轴3之间设有第一滑动轴承9，用于实现支撑轴4与副转轴3间的相对旋转；沿第一滑动轴承9的径向成型有注油孔91和多个石墨小孔92，石墨小孔92内填充有石墨填料7，在副转轴3上成型有与第一滑动轴承9的注油孔91相连通的注油通道31，注油通道31的进油口与油杯8连接。

其二：如图4所示，通孔内设有第二滑动轴承10，副转轴3与第二滑动轴承10旋转配合，支撑轴4固定于副转轴3的两端；沿第二滑动轴承10的径向成型有注油孔101和多个石墨小孔102，石墨小孔102内填充有石墨填料7；在副转轴3上成型有与第二滑动轴承10的注油孔101相连通的注油通道31，注油通道31的进油口与油杯8连接。

上述所描述的注油通道31的进油口设置于副转轴3的中部。

图5和图6分别对本发明所提供的主转轴结构形式与传统的主转轴结构形式进行受力分析，分别在两种轴中间受力同为100000N的条件下，图4主转轴的最大形变为2.0x10^-5mm，图2直轴变形为2.6x10^-5mm。其中本发明的主转轴两端直径为100mm，重约38kg，传统主转轴结构直轴直径为120mm，重约40kg。以下为载荷截面处直径的计算公式。

d = 21.68 \times \sqrt{\frac{M}{σ_{P}}}

其中M为轴受力截面所受弯矩，铰支座中的M＝F×l(F为受力截面所受合力，l为受力截面到支撑点距离)；

σ_P为材料需用弯曲应力；

40Cr需用弯曲应力为70MPa。

铰支座工作前，通过油杯8注入润滑脂。

工作时负载绕主轴和副轴进行二自由度旋转运动。

上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种承重铰支座，包括轴承座（1）、主转轴（2）、副转轴（3）和支撑轴（4），所述主转轴（2）包括彼此连接的承载轴（21）和非承载轴（22），所述非承载轴（22）设置于所述承载轴（21）的两端，其端部与所述轴承座（1）连接，沿所述承载轴的径向成型一通孔（23）；所述副转轴（3）贯穿所述通孔（23），其两端伸出所述承载轴的外侧；所述支撑轴（4）与所述副转轴（3）的两端连接，且绕所述通孔（23）的中线旋转，其特征在于，所述承载轴（21）位置处的轴径大于所述非承载轴（22）位置处的直径。

2.根据权利要求1所述的承重铰支座，其特征在于，

所述承载轴（21）的母线呈对称的外凸弧形结构，其中部位置的轴径大于其两侧位置的轴径，所述承载轴（21）与所述非承载轴（21）间通过圆弧过渡连接。

3.根据权利要求1或2所述的承重铰支座，其特征在于，

所述承载轴（21）的外圆面成型一对称的切削平面（24），所述通孔（23）垂直贯穿两所述切削平面（24）。

4.根据权利要求3所述的承重铰支座，其特征在于，

所述非承载轴（22）与所述轴承座（1）通过滑动轴承（6）旋转配合，沿所述滑动轴承（6）的径向成型有注油孔（61）和多个石墨小孔（62），所述石墨小孔（62）内填充有石墨填料（7）；

所述轴承座（1）上成型有与所述注油孔（61）相连通的注油通道（11），所述注油通道（11）的进油口与油杯（8）连通。

5.根据权利要求4所述的承重铰支座，其特征在于，

所述副转轴（3）固定于所述通孔（23）内，所述支撑轴（4）套置于所述副转轴（3）的两端，所述支撑轴（4）与所述副转轴（3）之间设有第一滑动轴承（9），用于实现所述支撑轴（4）与副转轴（3）间的相对旋转。

6.根据权利要求5所述的承重铰支座，其特征在于，

沿所述第一滑动轴承（9）的径向成型有注油孔（91）和多个石墨小孔（92），所述石墨小孔（92）内填充有石墨填料（7）；

所述副转轴（3）上成型有与所述第一滑动轴承（9）的注油孔（91）相连通的注油通道（31），所述注油通道（31）的进油口与油杯（8）连接。

7.根据权利要求4所述的承重铰支座，其特征在于，

所述通孔内设有第二滑动轴承（10），所述副转轴（3）与所述第二滑动轴承（10）旋转配合，所述支撑轴（4）固定于所述副转轴（3）的两端。

8.根据权利要求7所述的承重铰支座，其特征在于，

沿所述第二滑动轴承（10）的径向成型有注油孔（101）和多个石墨小孔（102），所述石墨小孔（102）内填充有石墨填料（7）；

所述副转轴（3）上成型有与所述第二滑动轴承（10）的注油孔（101）相连通的注油通道（31），所述注油通道（31）的进油口与油杯（8）连接。

9.根据权利要求5或7所述的承重铰支座，其特征在于，

所述注油通道（31）的进油口设置于所述副转轴（3）的中部。