CN110206993A - 一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构 - Google Patents

一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构 Download PDF

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Abstract

一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，属于主动微冗余润滑技术领域。本发明解决了现有的主动润滑机构结构复杂，难以嵌入进轴承系统内；以及现有的基于压电微喷射的主动微冗余润滑需要较为复杂的背压系统，占用空间体积大的的问题。环形定位槽的槽底同轴开设有环形油槽，微泵入口端盖沿其周向开设有若干通孔，微泵出口端盖与所述微泵入口端盖结构相同且相对设置，微泵腔体设置在微泵入口端盖上的环形定位槽与微泵出口端盖上的环形定位槽之间，铜基体及压电陶瓷由内至外依次同轴套设在微泵腔体上，微泵出口端盖上的若干通孔与轴承组件之间对应通过若干内导油管连通，轴承组件与两组润滑组件通过紧固螺母及第一轴段的端面实现轴向定位。

Description

一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构
技术领域
本发明涉及一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，属于主动微冗余润滑技术领域。
背景技术
轴承系统广泛存在于一般机械设备中，对于采用油润滑方式的轴承在长期工作而得不到补油时往往会产生磨损失效，相比于被动供油方式的易挥发、易变质、不易控制等缺点，目前主动补油广泛应用于航天航空等不易进行人工补油的领域。由于轴承失效后单次所需补油量微小，传统的致动方式难以实现较高的供油体积控制精度，且现有的主动补油润滑机构结构复杂，难以嵌入进轴承系统内。而基于压电微喷射的主动微冗余润滑机构，主要通过将润滑油液滴喷射至轴承面，虽然可以实现非接触式的喷射润滑，但存在非接触润滑的低响应、低效率缺点，以及存在需要较为复杂、体积较大的背压系统进行供油的问题。
发明内容
本发明是为了解决现有的主动润滑机构结构复杂，难以嵌入进轴承系统内；以及现有的基于压电微喷射的主动微冗余润滑需要较为复杂的背压系统，占用空间体积大的问题，进而提供了一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构。
本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：
一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，它包括芯轴、轴承组件及两组润滑组件，芯轴包括同轴固接的第一轴段与第二轴段，所述轴承组件以及两组润滑组件均配合套设在第二轴段上，且两组润滑组件分别设置在轴承组件的两端，
每组所述润滑组件均包括微泵入口端盖、微泵出口端盖、微泵腔体、铜基体、压电陶瓷、若干输油管及若干内导油管，其中微泵入口端盖、微泵出口端盖、微泵腔体、铜基体及压电陶瓷均为回转体结构，微泵入口端盖的一端面上同轴开设有环形定位槽，环形定位槽的槽底同轴开设有环形油槽，微泵入口端盖沿其周向开设有若干通孔，且每个通孔的一端均与所述环形油槽贯通设置，所述微泵出口端盖与所述微泵入口端盖结构相同且相对设置，微泵腔体设置在微泵入口端盖上的环形定位槽与微泵出口端盖上的环形定位槽之间，且微泵腔体的内圆面及两端面分别与两个环形定位槽无间隙接触，铜基体及压电陶瓷由内至外依次同轴套设在微泵腔体上，且铜基体的外圆面与两个环形定位槽无间隙接触，输油管的数量、内导油管的数量以及通孔的数量相等，若干输油管均穿设在第一轴段上且若干输油管的一端一一对应与若干通孔的另一端连通，微泵出口端盖上的若干通孔与轴承组件之间对应通过若干内导油管连通，第二轴段上远离第一轴段的一端部螺纹连接有紧固螺母，所述轴承组件与两组润滑组件通过紧固螺母及第一轴段的端面实现轴向定位。
进一步地，微泵腔体的外圆面开设有沿其周向布置的环形通槽以及位于环形通槽两侧的若干腔体流入通道、若干腔体流出通道，其中若干腔体流入通道及若干腔体流出通道分别沿微泵腔体周向布置，微泵入口端盖上的环形油槽与环形通槽之间对应通过若干腔体流入通道连通，微泵出口端盖上的环形油槽与环形通槽之间对应通过若干腔体流出通道连通。
进一步地，所述腔体流入通道以及所述腔体流出通道均为楔形槽结构。
进一步地，微泵腔体的两端面与其相临的环形定位槽的槽底之间各设置有第一密封圈。
进一步地，铜基体的外圆面与其相临的环形定位槽的侧壁之间各设置有第二密封圈。
进一步地，微泵腔体的两端面上分别开设有第一环形卡槽，两个第一密封圈分别卡设在两个第一环形卡槽内。
进一步地，两个环形定位槽上靠近铜基体的两个侧壁上分别开设有第二环形卡槽，两个第二密封圈分别卡设在两个第二环形卡槽内。
进一步地，铜基体与压电陶瓷之间以及铜基体与微泵腔体之间均为固定连接，微泵腔体与微泵入口端盖之间以及微泵腔体与微泵出口端盖之间均为相对转动连接。
进一步地，所述通孔为阶梯孔，且每个通孔的轴线均与环形油槽的轴线平行设置。
进一步地，轴承组件与两组润滑组件之间均设置有限位块。
本发明与现有技术相比具有以下效果：
本申请结构简单，体积小，通过输油管及内导油管能够顺利的嵌入进轴承系统内，实现对轴承系统的微冗余润滑，润滑响应快、效率高，同时本申请不需要复杂的背压系统，直接通过输油管将外部储油腔中的润滑油引入微泵腔体内，在脉冲电压激励下压电陶瓷与铜基体组成的振子产生径向收缩扩张振动，使得铜基体与微泵腔体所封闭的空间体积产生增减变化，实现为深沟球轴承的主动微量供油。
附图说明
图1为本申请的主剖视示意图；
图2为微泵入口端盖的立体结构示意图(轴向断面示意)；
图3为微泵腔体的立体结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：结合图1～3说明本实施方式，一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，它包括芯轴1、轴承组件2及两组润滑组件3，芯轴1包括同轴固接的第一轴段1-1与第二轴段1-2，所述轴承组件2以及两组润滑组件3均配合套设在第二轴段1-2上，且两组润滑组件3分别设置在轴承组件2的两端，
每组所述润滑组件3均包括微泵入口端盖3-1、微泵出口端盖3-2、微泵腔体3-3、铜基体3-4、压电陶瓷3-5、若干输油管3-6及若干内导油管3-7，其中微泵入口端盖3-1、微泵出口端盖3-2、微泵腔体3-3、铜基体3-4及压电陶瓷3-5均为回转体结构，微泵入口端盖3-1的一端面上同轴开设有环形定位槽3-1-1，环形定位槽3-1-1的槽底同轴开设有环形油槽3-1-2，微泵入口端盖3-1沿其周向开设有若干通孔3-1-3，且每个通孔3-1-3的一端均与所述环形油槽3-1-2贯通设置，所述微泵出口端盖3-2与所述微泵入口端盖3-1结构相同且相对设置，微泵腔体3-3设置在微泵入口端盖3-1上的环形定位槽3-1-1与微泵出口端盖3-2上的环形定位槽3-1-1之间，且微泵腔体3-3的内圆面及两端面分别与两个环形定位槽3-1-1无间隙接触，铜基体3-4及压电陶瓷3-5由内至外依次同轴套设在微泵腔体3-3上，且铜基体3-4的外圆面与两个环形定位槽3-1-1无间隙接触，输油管3-6的数量、内导油管3-7的数量以及通孔3-1-3的数量相等，若干输油管3-6均穿设在第一轴段1-1上且若干输油管3-6的一端一一对应与若干通孔3-1-3的另一端连通，微泵出口端盖3-2上的若干通孔3-1-3与轴承组件2之间对应通过若干内导油管3-7连通，第二轴段1-2上远离第一轴段1-1的一端部螺纹连接有紧固螺母4，所述轴承组件2与两组润滑组件3通过紧固螺母4及第一轴段1-1的端面实现轴向定位。
第一轴段与第二轴段为一体成型结构。
微泵入口端盖3-1与微泵出口端盖3-2的各部分尺寸可以不同。
压电陶瓷3-5为径向方向极化，压电陶瓷3-5的径向厚度和轴向宽度可以调整，以满足不同输油性能需求。
所述轴承组件2包括轴承支座2-1、内圈套筒2-2、外圈套筒2-3、两个深沟球轴承2-4及两个轴承端盖2-5，两个深沟球轴承2-4均套设在第二轴段1-2上，且两个深沟球轴承2-4的内圈通过内圈套筒2-2限位，两个深沟球轴承2-4的外圈通过外圈套筒2-3限位，两个轴承端盖2-5分别位于轴承支座2-1的两端且每个轴承端盖2-5与轴承支座2-1之间均通过螺钉固接，以限制深沟球轴承2-4的外圈；外圈套筒2-3与轴承支座2-1之间以及外圈套筒2-3与芯轴1之间均为相对转动连接，深沟球轴承2-4与轴承支座2-1之间以及深沟球轴承2-4与芯轴1之间均为相对转动连接。轴承支座2-1用于支撑外圈套筒2-3、深沟球轴承2-4。
芯轴1的一端面与微泵入口端盖3-1的另一端面无间隙接触，压电陶瓷3-5与铜基体3-4采用胶粘连接；铜基体3-4与微泵腔体3-3采用胶粘连接或过盈配合固定；
环形油槽3-1-2用于实现微泵入口端盖3-1中的润滑油与微泵腔体3-3中的润滑油无缝对接。
输油管3-6的另一端与外部储油腔连通，输油管3-6用于将储油腔中的液体引入微泵腔体3-3中，微泵腔体3-3中的润滑油液通过内导油管3-7进入深沟球轴承2-4中，实现深沟球轴承2-4的微冗余润滑。
通过内导油管3-7将润滑油引流至深沟球轴承2-4的内滚道、滚珠、外滚道中至少一处。
微泵腔体3-3的外圆面开设有沿其周向布置的环形通槽3-3-1以及位于环形通槽3-3-1两侧的若干腔体流入通道3-3-2、若干腔体流出通道3-3-3，其中若干腔体流入通道3-3-2及若干腔体流出通道3-3-3分别沿微泵腔体3-3周向布置，微泵入口端盖3-1上的环形油槽3-1-2与环形通槽3-3-1之间对应通过若干腔体流入通道3-3-2连通，微泵出口端盖3-2上的环形油槽3-1-2与环形通槽3-3-1之间对应通过若干腔体流出通道3-3-3连通。若干腔体流入通道3-3-2的数量、若干腔体流出通道3-3-3的数量均可以与若干通孔3-1-3的数量相等。铜基体3-4同轴套设在微泵腔体3-3上后，使得环形通槽3-3-1成为一个环形液体腔，在输油管3-6的作用下，所述环形液体腔内充满润滑油，在脉冲电压激励下压电陶瓷3-5与铜基体3-4组成的振子产生径向收缩扩张振动，使得铜基体3-4与微泵腔体3-3所封闭的空间体积产生增减变化，润滑油液在在微泵的作用下，经内导油管3-7流向深沟球轴承2-4，实现深沟球轴承2-4的微冗余润滑。
所述腔体流入通道3-3-2以及所述腔体流出通道3-3-3均为楔形槽结构。微泵腔体3-3的楔形槽角度可以调整，以满足不同输油性能需求。
微泵腔体3-3的两端面与其相临的环形定位槽3-1-1的槽底之间各设置有第一密封圈3-8。通过第一密封圈3-8实现微泵腔体3-3与微泵入口端盖3-1、微泵出口端盖3-2之间的密封。
铜基体3-4的外圆面与其相临的环形定位槽3-1-1的侧壁之间各设置有第二密封圈3-9。通过第二密封圈3-9实现铜基体3-4与微泵入口端盖3-1、微泵出口端盖3-2之间的密封。
微泵腔体3-3的两端面上分别开设有第一环形卡槽3-10，两个第一密封圈3-8分别卡设在两个第一环形卡槽3-10内。如此设计，用于固定第一密封圈3-8的位置，并且能够有效提高密封性能。
两个环形定位槽3-1-1上靠近铜基体3-4的两个侧壁上分别开设有第二环形卡槽3-11，两个第二密封圈3-9分别卡设在两个第二环形卡槽3-11内。如此设计，用于固定第二密封圈3-9的位置，并且能够有效提高密封性能。
铜基体3-4与压电陶瓷3-5之间以及铜基体3-4与微泵腔体3-3之间均为固定连接，微泵腔体3-3与微泵入口端盖3-1之间以及微泵腔体3-3与微泵出口端盖3-2之间均为相对转动连接。
所述通孔3-1-3为阶梯孔，且每个通孔3-1-3的轴线均与环形油槽3-1-2的轴线平行设置。将通孔3-1-3设置为阶梯孔，能够保证输油管3-6与通孔3-1-3之间的连接更稳固。
轴承组件2与两组润滑组件3之间均设置有限位块5。
工作原理：
环形液体腔内即铜基体3-4与微泵腔体3-3所封闭的空间内充满润滑油，在脉冲电压激励下压电陶瓷3-5与铜基体3-4组成的振子产生径向收缩扩张振动，使得铜基体3-4与微泵腔体3-3所封闭的空间体积产生增减变化。当振子径向扩张时，铜基体3-4与微泵腔体3-3所封闭的空间体积增大，由于楔形槽的影响，经腔体流入通道3-3-2处流进腔体的润滑油体积要大于经腔体流出通道3-3-3处流进腔体的润滑油体积；当振子径向收缩时，铜基体3-4与微泵腔体3-3所封闭的空间体积减小，由于楔形槽结构的影响，经腔体流入通道3-3-2处流出腔体的润滑油体积要小于经腔体流出通道3-3-3处流出腔体的润滑油体积；即振子产生径向收缩扩张振动，使得铜基体3-4与微泵腔体3-3所封闭的空间体积产生增减变化，实现润滑油的整体单向流动，实现为深沟球轴承2-4的主动微量供油。

Claims (10)

1.一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，其特征在于：它包括芯轴(1)、轴承组件(2)及两组润滑组件(3)，芯轴(1)包括同轴固接的第一轴段(1-1)与第二轴段(1-2)，所述轴承组件(2)以及两组润滑组件(3)均配合套设在第二轴段(1-2)上，且两组润滑组件(3)分别设置在轴承组件(2)的两端，
每组所述润滑组件(3)均包括微泵入口端盖(3-1)、微泵出口端盖(3-2)、微泵腔体(3-3)、铜基体(3-4)、压电陶瓷(3-5)、若干输油管(3-6)及若干内导油管(3-7)，其中微泵入口端盖(3-1)、微泵出口端盖(3-2)、微泵腔体(3-3)、铜基体(3-4)及压电陶瓷(3-5)均为回转体结构，微泵入口端盖(3-1)的一端面上同轴开设有环形定位槽(3-1-1)，环形定位槽(3-1-1)的槽底同轴开设有环形油槽(3-1-2)，微泵入口端盖(3-1)沿其周向开设有若干通孔(3-1-3)，且每个通孔(3-1-3)的一端均与所述环形油槽(3-1-2)贯通设置，所述微泵出口端盖(3-2)与所述微泵入口端盖(3-1)结构相同且相对设置，微泵腔体(3-3)设置在微泵入口端盖(3-1)上的环形定位槽(3-1-1)与微泵出口端盖(3-2)上的环形定位槽(3-1-1)之间，且微泵腔体(3-3)的内圆面及两端面分别与两个环形定位槽(3-1-1)无间隙接触，铜基体(3-4)及压电陶瓷(3-5)由内至外依次同轴套设在微泵腔体(3-3)上，且铜基体(3-4)的外圆面与两个环形定位槽(3-1-1)无间隙接触，输油管(3-6)的数量、内导油管(3-7)的数量以及通孔(3-1-3)的数量相等，若干输油管(3-6)均穿设在第一轴段(1-1)上且若干输油管(3-6)的一端一一对应与若干通孔(3-1-3)的另一端连通，微泵出口端盖(3-2)上的若干通孔(3-1-3)与轴承组件(2)之间对应通过若干内导油管(3-7)连通，第二轴段(1-2)上远离第一轴段(1-1)的一端部螺纹连接有紧固螺母(4)，所述轴承组件(2)与两组润滑组件(3)通过紧固螺母(4)及第一轴段(1-1)的端面实现轴向定位。
2.根据权利要求1所述的一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，其特征在于：微泵腔体(3-3)的外圆面开设有沿其周向布置的环形通槽(3-3-1)以及位于环形通槽(3-3-1)两侧的若干腔体流入通道(3-3-2)、若干腔体流出通道(3-3-3)，其中若干腔体流入通道(3-3-2)及若干腔体流出通道(3-3-3)分别沿微泵腔体(3-3)周向布置，微泵入口端盖(3-1)上的环形油槽(3-1-2)与环形通槽(3-3-1)之间对应通过若干腔体流入通道(3-3-2)连通，微泵出口端盖(3-2)上的环形油槽(3-1-2)与环形通槽(3-3-1)之间对应通过若干腔体流出通道(3-3-3)连通。
3.根据权利要求2所述的一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，其特征在于：所述腔体流入通道(3-3-2)以及所述腔体流出通道(3-3-3)均为楔形槽结构。
4.根据权利要求1、2或3所述的一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，其特征在于：微泵腔体(3-3)的两端面与其相临的环形定位槽(3-1-1)的槽底之间各设置有第一密封圈(3-8)。
5.根据权利要求4所述的一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，其特征在于：铜基体(3-4)的外圆面与其相临的环形定位槽(3-1-1)的侧壁之间各设置有第二密封圈(3-9)。
6.根据权利要求4所述的一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，其特征在于：微泵腔体(3-3)的两端面上分别开设有第一环形卡槽(3-10)，两个第一密封圈(3-8)分别卡设在两个第一环形卡槽(3-10)内。
7.根据权利要求5所述的一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，其特征在于：两个环形定位槽(3-1-1)上靠近铜基体(3-4)的两个侧壁上分别开设有第二环形卡槽(3-11)，两个第二密封圈(3-9)分别卡设在两个第二环形卡槽(3-11)内。
8.根据权利要求1、2、3、5、6或7所述的一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，其特征在于：铜基体(3-4)与压电陶瓷(3-5)之间以及铜基体(3-4)与微泵腔体(3-3)之间均为固定连接，微泵腔体(3-3)与微泵入口端盖(3-1)之间以及微泵腔体(3-3)与微泵出口端盖(3-2)之间均为相对转动连接。
9.根据权利要求8所述的一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，其特征在于：所述通孔(3-1-3)为阶梯孔，且每个通孔(3-1-3)的轴线均与环形油槽(3-1-2)的轴线平行设置。
10.根据权利要求1、2、3、5、6、7或9所述的一种基于无阀压电微泵的轴承主动微冗余润滑机构，其特征在于：轴承组件(2)与两组润滑组件(3)之间均设置有限位块(5)。
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