CN103939475A - 高承载性复合材料滚柱 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多层式复合材料滚柱，由不同硬度、不同弹性的材料相间层叠复合而成的圆柱体。本发明既充分保留硬质材料的接触许用应力。在低硬度高弹性体材料的撑垫下，保持高抗压强度的表层结构不受损毁。整个柱体具有一定的弹性变形，增大其承载面积,相应大大提高其承载力。从而克服了现有普通柱体在外力作用下，接触面积小导致柱体承载力小，以致降低了滚柱体使用价值与使用范围的缺陷。这种新型的叠层式复合承载柱承载力大、结构并不复杂、成本低廉、性价比高、同时，在运转过程中降噪效果明显。应用范围广。具有可观的经济、社会效益。
Description
技术领域
本发明涉及一种柱体，尤其涉及一种多层式复合承载柱。可广泛应用于高承载要求的轴承及其他旋转构件中。
背景技术
目前，承载要求高的旋转构件，一般不采用滚珠轴承，大多采用滚柱轴承。像大型的风力发电和水轮发电机；船用、大型设备用柴油发电机；电动机；工矿、隧道挖掘机；大型卷扬机；大型吊装机等等，均离不开大型甚至巨型轴承。这些轴承的滚柱，基本上采用轴承钢或特种超硬金属材料制成。应用较广的有金属滚柱和工程塑料材质结构的滚柱。不同材质的柱体，体现出各不相同的物理、机械性能，如：不同的密度、硬度、刚度、强度、弹性模量以及线性温度变形系数、延展性、导热性、导电性等等。就柱体的承载力而言，一般来说，硬度高、刚性强的材质构成的滚柱，许用接触应力高，但弹性小、脆性大，抗冲击性能差，因而承载强度并不一定高。而硬度低、刚性差的材质构成的柱体，由于超过弹性形变范围后塑性形变大，抗冲击性能好但承载能力也不强。特别是工作环境处于平面上的滚柱，由于处于近乎线接触的工作状态下，承载力更是大大降低。
发明内容
目前，承载要求高的旋转构件，一般不采用滚珠轴承，大多采用滚柱轴承。像大型的风力发电和水轮发电机；船用、大型设备用柴油发电机；电动机；工矿、隧道挖掘机；大型卷扬机；大型吊装机等等，均离不开大型甚至巨型轴承。这些轴承的滚柱，基本上采用轴承钢或特种超硬金属材料制成。应用较广的有金属滚柱和工程塑料材质结构的滚柱。不同材质的柱体，体现出各不相同的物理、机械性能，如：不同的密度、硬度、刚度、强度、弹性模量以及线性温度变形系数、延展性、导热性、导电性等等。就柱体的承载力而言，一般来说，硬度高、刚性强的材质构成的滚柱，许用接触应力高，但弹性小、脆性大，抗冲击性能差，因而承载强度并不一定高。而硬度低、刚性差的材质构成的柱体，由于超过弹性形变范围后塑性形变大，抗冲击性能好但承载能力也不强。特别是工作环境处于平面上的滚柱，由于处于近乎线接触的工作状态下，承载力更是大大降低。
附图说明
图1为空心圆柱剖面；
图2为空心圆柱剖面；
图3为实心圆柱剖面；
图4为实心圆柱剖面；
图5为实心圆球剖面。
具体实施方式
以下结合实施例对照附图对本发明进行详细说明。
实施例1：(如图1所示)
本实施例为空心柱体，由相对硬度高、弹性大的弹簧钢1与相对硬度低、弹性大的聚氨酯材料2相间三层叠层复合而成。柱体两端侧面由弹簧全钢封闭成完整的圆柱体。弹簧钢表层有了内部刚柔相济的两层内衬材料的撑垫，柱体在高载荷下会有一定的形变，从而相应增大了表面接触承载面积，继而大大提高了承载力。
实施例2：(如图2所示)
本实施例为空心柱体，由相对硬度高、弹性大的轴承钢1与相对硬度低、弹性大的改性尼龙材料2相间由内至外4层叠层复合而成。其承载机制与实施例1相同。不同的是轴承钢较弹簧钢硬度大、脆性也相对较大。将其置入内部第二层与第四层。表面层和第三层采用改性尼龙。既有韧性、弹性。又有较好的强度。进行优化设计，合理布局。该滚柱在轴承和或其他旋转机构中的降噪效果十分明显。
实施例3:(如图3所示)
本实施例为实心柱体，由相对硬度高、弹性大的不锈钢304材料1与相对硬度低、弹性较大的网络状结构的玄武岩纤维与改性PP材料熔融混合体复合材料2相间两层叠层复合而成。内部为玄武岩纤维与改性PP材料熔融混合体复合材料，该复合材料本身就是一种具有较高抗压强度的柱体。外表面又封闭包裹上硬度高、弹性大的不锈钢304材料，进一步提高了其承载能力。
实施例4：(如图4所示)
本实施例为实心柱体，由硬度高，而不是太脆的轴承钢1和相对硬度低、弹性大的橡胶弹性体EVA与网格狀碳纤维熔体结构复合材料2，相间三层层叠复合而成，其承载机制与实施例1相同。区别在实施例1中心部为空心圆柱体，而实施例4为实心圆柱体，承载力自然更大。
实施例5：(如图5所示)
本实施例为实心球体，由相对硬度高的弹簧钢1与相对硬度较低又具有较高弹性的网络状结构的碳纤纤维与聚四氟乙烯热熔成形的熔体复合材料球心2，双层层叠复合而成的球体。该 球心自身既耐高温又具有较高的强度，柔身地撑垫起具有高硬度高弹力的弹簧钢，大大提升了球体的超高承载力。
Claims (6)
1.多层式复合承载柱，其特征在于：由硬度较高、有一定的弹性而不脆的材料（1）与硬度低、弹性大的材料（2）相间层叠复合而成，所有圆柱体的两侧端面均用材料（1）封闭，整个外形为全封闭的柱体。
2.根据权利要求1所述的复合承载柱，其特征在于：复合柱体的结构可以是双层，也可以是多层不同硬度不同弹性的不同材料的层叠复合成型的柱体。
3.根据权利要求1所述的多层式复合承载柱，其特征在于：所述硬度高、弹性大而不脆的材料（1）为弹簧钢、不锈钢、轴承钢、中碳钢、高硬度却脆性不太大的合金钢及其他硬度高、弹性大的各种金属非金属及其复合材料；所述硬度低、弹性大的材料（2）为工程橡塑、弹性海绵体及其改性复合材料以及网络状碳纤、玻纤、岩纤等高强度纤维与热熔性高分子材料的熔体结构复合材料。
4.根据权利要求1所述的复合承载柱体，其特征在于：硬度高，不脆的材料（1）与硬度低，弹性大的材料（2）的复合层次的层叠位置内外可以互换，即表层可以是硬度高不脆的材料（1），也可以是硬度低弹性大的材料（2）。
5.该多层式复合承载柱，可以变形为多层式复合承载球，其基本原理、材料特征及结构工艺 基本相同。
6.根据权利要求1和5所述的多层式复合承载柱或球，其柱或球体可以是实心体，也可以是中心部空心体。
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