CN1081760C - 流体支承装置 - Google Patents

Abstract

一种装有动压均匀分布的止推轴承的流体支承装置，通过均匀分配产生于止推轴承的动压槽内的流体压力，有效地支撑轴向载荷。在止推轴承中，至少反复形成可产生最大流体压力的两个弯曲点，以聚集不同方向的流体。

Description

流体支承装置

本发明涉及一种流体支承装置，尤其是涉及一种至少设有二个弯曲部分以产生流体压力而从旋转体的支撑件上抬起旋转体的动压均匀分布的流体支承装置。

目前，随着计算机相关工业的不断发展，各种装备的驱动电机，如磁带录像机磁头驱动装置、激光打印机的光学多面镜驱动装置、摄像-录像组合机驱动电机等，需要高度紧凑且小型化。这些驱动装置需要精密且坚固的轴承，并且具有超强的转动性能。按照这种要求，流体支承装置已得到快速发展。

在具有动压的流体轴承中，通常，流体具有一定的粘度系数以便降低存在于旋转体和旋转体支撑件之间的摩擦力，所述旋转体支撑件承担旋转体的轴向载荷。在旋转体的支撑件上设置有动压槽以产生动压。通过以一定的速度旋转旋转体支撑件上的旋转体，在旋转体和支撑件之间产生一定的压力。

通常，动压槽有各种各样的改进。在动压槽中，最为熟知的是人字形槽和螺纹形槽。

图1表示了一种具有动压流体支承装置的磁带录像机的磁头驱动装置，该轴承装置采用了一种动压槽。

如图1所示，磁带录像机磁头驱动装置20包括：一旋转的上鼓12，在上鼓12上有一用于读录像带上记录的视频和音频信号的磁头11；一固定的下鼓13；一沿上鼓12的旋转中心固定于下鼓13上的轴14；一环形止推轴承15，它将在上鼓12和下鼓13之间由上鼓12的轴向载荷产生的摩擦力减至最小；位于轴14上且与轴14的中心隔开一定距离的定子16；位于上鼓12上与定子16隔开一定距离并产生上鼓12的旋转动力的转子17。

这里，在轴14的圆周面上设置有多个产生动压的人字形槽，以便支撑上鼓12的径向载荷。

由于磁头11位于具有上述结构的磁带录像机磁头驱动装置20的上鼓12上，在磁头11振动或摇摆的情况下，复制视频和音频信号很困难且储存信号的状态变差。因此，止推轴承的作用很重要。

标号19a和19分别表示定子变换器和转子变换器。

图2是传统止推轴承15的平面图。止推轴承15是圆环柱体形状的，有一定高度且内径与轴14紧配合。在止推轴承15与上鼓12接触的止推轴承15的上表面，设置多个动压槽15a。

通常，由于止推轴承15与上鼓12反复接触/分开，它通常用强抗磨损材料制成。

在止推轴承15上设置的动压槽15a通常被设为人字形，且多个动压槽设置在以一定的间距沿圆周环绕止推轴承15中心的圆上。

动压槽15a通过蚀刻方法以一定深度蚀刻而成。当蚀刻平面时，形成二个壁面和一个底面。在二个壁面中，一个被称为第一侧壁15c，而另一个被称为第二侧壁15b。

第一侧壁15c和第二侧壁15b产生动压，这将作详细说明。

如上面提到的，由于止推轴承15是环形的，所以它有一内径和一外径，分别被称作B和A。

从止推轴承15的中心O到外径A画一条线，这条线被叫作H。然后，在外径A和内径B之间确定一假想的同心圆D。

这时，由于动压的大小和位置取决于同心圆D，所以同心圆D的确定是以磁带录像机磁头驱动装置的上鼓12的载荷大小为根据的。

当同心圆D确定后，D和H交点h被确定。当点h确定时，从点h到外径A和内径B可画直线，因此点d和c被确定。这里，d和c的角度为θ2。连接点c、h和d形成一条线chd，成为第二侧壁15b。

此外，将直线H绕止推轴承15的中心转过一定角度，形成直线H′。旋转角度与动压面积有关，而动压面积同动压的大小有密切的关系。

H′和同心圆D的交点为g。从点g向外径A和内径B画直线，因此，确定了点a和b。这里，a和b之间的角度为θ1。连接a、g和b形成一条线agb，成为第一侧壁15c。

在具有上述结构的产生动压的槽15a中，当向定子16和转子17传递动力而使上鼓12转动时，由于上鼓12底部和止推轴承15上表面之间的流体的边界摩擦效应，流体流入动压槽15a的第一和第二侧壁15c和15b。

参照图2说明流体的压力分布，在止推轴承15的外径和内径A和B处，流体压力非常小。当流体从A和B处流向同心圆D，流体压力逐渐增加。这是因为流体从A和B两处一齐流向D处。这里，在D处产生最大流体压力Pmax。

当最大流体压力比上鼓12的载荷大时，上鼓12脱离止推轴承15，且与止推轴承15互不接触地旋转。

然而，为了以最小摩擦力转动转动体上鼓12，传统的止推轴承15的动压槽15a仅有一个弯曲部分h和g，因此，仅产生唯一的流体压力峰值。

从而，当作用在上鼓12上的载荷的方向变化或外界施加冲击力时，上鼓12的转动稳定性降低且产生振颤和摇摆。

因此，本发明的目的是通过将一止推轴承设成多个部分，分别承受旋转体的载荷，来增加旋转体的旋转稳定性，止推轴承的每个部分都有一个峰值压力，此压力能够将旋转体从旋转体支撑件上抬起。

为实现上述目的，本发明提供了一种动压均匀分布的流体支承装置，具有一个止推面，上面形成有多个动压槽，每个动压槽包括一个第一壁和一个第二壁，其特征在于，所述第一、第二壁各自包括至少两个弯曲点，使所述两个壁的总体形状基本上为“W”形。

在一个具体实施例中，动压均匀分布的流体支承装置包括：一固定的下鼓；一固定在下鼓中心的轴；一与轴榫接的圆环形止推轴承；和一通过止推轴承支撑并可旋转地插入轴中的上鼓。动压槽设于止推轴承和上鼓接触表面上，产生流体压力并有至少两个弯曲点。从止推轴承上抬高上鼓的流体压力在止推轴承的全部面积上都是均匀的。

一种较佳情况是，在动压槽上形成的每一个弯曲点是连续连接的。

另一种较佳情况是，在动压槽上形成的每一个弯曲点是不连续连接的。

通过下面参考附图的详细描述，对本发明及其效果将会有一更全面的理解，图中相同符号表示相同或相似的部件。

图1是磁带录像机磁头驱动装置的剖视图，该装置带有采用传统动压槽的流体支承装置；

图2是图1所示动压槽的平面图；

图3是本发明的采用动压流体支承装置的磁带录像机磁头驱动装置的剖视图；

图4是本发明止推轴承的平面图；

图5是图4的局部放大图；

图6是依据本发明另一实施例的流体支承装置中动压槽的平面图。

参照附图，本发明的上述目的、特征和效果将通过最佳实施例得到更清楚的理解。

以下参照附图，描述具有均匀动压分布的流体支承装置。

图3表示了采用本发明动压流体支承装置的磁带录像机磁头驱动装置，该流体支承装置的动压均匀分布。

如图所示，具有均匀动压分布的流体支承装置包括：一可旋转的上鼓120，其上安装一用来读出录像带记录的视频和音频信号的磁头110；一固定的下鼓130；一沿着上鼓120的旋转中心固定于下鼓130的轴140；一与轴140紧配合的止推轴承150，用于支撑上鼓120的载荷；一定子160和一转子170，它们是产生旋转力的装置。

转子170被固定在上鼓120的上表面，定子160被安置在轴140的末端，并离开转子170一定距离。

另一方面，在上鼓120上有设置通孔的轴套180，通孔的直径稍大于轴140，轴套180用以支撑上鼓120高速转动时产生的径向载荷。

标号195和190分别是定子变换器和转子变换器。

当磁带录像机磁头驱动装置200的上鼓120高速旋转时，在上鼓120与止推轴承150相交处需设有一动压槽150a，以便产生推开上鼓120的动压。

动压槽150a是环形的，具有一定的高度和内径，该内径与轴140紧配合，多个动压槽设置在位于止推轴承150上表面的圆上。

下面参照附图说明动压槽150a。

图4是根据本发明的止推轴承的平面图，图5是图4P处的局部放大图。另外，图6是根据本发明另一实施例的流体支承装置的动压槽的平面图。

根据本发明的动压槽150通过蚀刻方法以一定深度蚀刻而成。当蚀刻平面时，形成两壁面和一底面。两壁面中，一个被称为第一侧壁150b，另一个被称为第二侧壁150c。

为了明确确定第一和第二侧壁150b和150c的位置和形状，下面将加以详细说明。

环形止推轴承150的内径称为A，外径称为G，并确定假想的同心圆B、C、D、E和F。

首先，从止推轴承150的圆心O到外径G的假想线称为H。然后，将假想同心圆B与H相交处、假想同心圆D与H相交处和假想同心圆F与H相交处分别称为c′、b′和a′。

然后，从c′分别向假想同心圆A和C画直线，因此，点e′和f被确定。这里，e′和f之间的角为θ1。连接点c′与f形成直线c′f，同样，连接点c′和e′形成直线c′e′。

此外，依据f和b′连接形成的线b′f，从b′到同心圆E画条线，因此点g′被确定。这里f和g′之间的角为θ2(这里θ2小于180度)。通过连接确定点b′和g′，得到直线b′g′。

同样，得到直线g′a′和a′d′。连续连接直线e′c′、c′f、fb′、b′g′、g′a′和a′d′形成第一侧壁150b，第一侧壁150b的整个形状类似于连续连接的“W”形。

此外，与第一侧壁150b相似地，连续连接n′m′、m′l′、l′k′、k′j′、j′i′和i′h′得到第二侧壁150c。

同时，二侧壁也类似于连续连接的“W”形。

当动压槽的位置和形状通过第一和第二侧壁150b和150c形成时，形成多个弯曲点a′、b′、c′、d′、e′、f、g′、h′、i′、j′、k′、l′、m′和n′。这里，角θ1、θ2和θ3依据上鼓12的尺寸决定。

下面将参照附图详细说明具有止推轴承150的磁带录像机的磁头驱动装置200的工作情况，止推轴承150包括具有许多弯曲点的动压槽150a。

首先，上鼓120通过转子170和定子160沿一定方向高速旋转，在上鼓120和止推轴承150之间的流体随着上鼓120以相同的方向旋转，产生边界摩擦。

这时，流体由止推轴承150的动压槽150a的弯曲点沿预定方向聚集，且在每一弯曲点处产生最高流体压力值。

虽然，流体压力的大小不完全相同，但它们有相似的趋势，因此，在止推轴承150的上表面上形成均匀的流体压力分布。

图6是本发明的另一实施例。如图所示，通过间断地构成第一侧壁150b和第二侧壁150c的弯曲点，可以防止因流体漏损导致的流体压力减小。

虽然已说明和描述了本发明的最佳实施例，显而易见，本领域的普通技术人员在不脱离本发明实质范围的情况下可以进行各种改变和改进，并使用各种等效的零部件。另外，在不脱离本发明所述的主要范围的情况下，根据本发明的教导，可进行许多适合特殊情况的改进，因此，本发明不仅限于所揭示的用于实现本发明的最佳实施例，而且还包括所有落在所附权利要求范围之内的实施形式。

Claims (3)

1.一种动压均匀分布的流体支承装置，具有一个止推面，上面形成有多个动压槽(150a)，每个动压槽(150a)包括一个第一壁(150b)和一个第二壁(150c)，其特征在于，所述第一、第二壁(150b，150c)各自包括至少两个弯曲点(a′，b′，c′；l′，k′，i′)，使所述两个壁(150b，150c)的总体形状基本上为“W”形。

2.如权利要求1所述的流体支承装置，其特征在于，位于动压槽上的每一个弯曲点是连续连接的。

3.如权利要求1所述的流体支承装置，其特征在于，位于动压槽上的每一个弯曲点是间断连接的。

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