CN113090644A - 一种可倾瓦径向液态金属轴承 - Google Patents

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黄明
崔海龙
张新疆
陈刚利
龚维纬
俞利庆
冯艳冰
费基雄
钱林弘
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Abstract

本发明涉及轴承传动技术领域，具体涉及一种可倾瓦径向液态金属轴承，包括轴套和轴径，轴套位于轴径的外部，轴套与轴径之间设有多个可倾瓦，可倾瓦的两侧面分别与轴径和轴套的侧面间隙贴合，可倾瓦与轴径之间的间隙大于其与轴套之间的间隙，将液态金属填充到间隙中，可倾瓦的空间角度就可以改变，在轴径转动及变速过程中，轴径与可倾瓦之间、可倾瓦与轴套之间发生碰撞，可倾瓦可自适应滑动，大大降低轴套、轴径与可倾瓦之间的磨损，延长轴承的使用寿命，且将可倾瓦与轴径的间隙设置为大于可倾瓦与轴套的间隙，确保可倾瓦在自适应性的滑动的同时，降低与轴套的碰撞、磨损，更加有利于延长轴套的使用寿命。

Description

一种可倾瓦径向液态金属轴承
技术领域
本发明涉及轴承传动技术领域，具体涉及一种可倾瓦径向液态金属轴承。
背景技术
旋转靶X射线管是一种大功率X射线管，用于旋转CT机中，X射线管工作时，旋转靶在高能电子轰击下产生X射线。只有1％能量转化为X射线，约99％能量转化为热量。为防止电子轰击区域严重发热造成表面材料烧蚀，需要高速轴承支承其旋转靶高速旋转。同时，高速轴承要具有很好的导热性。液态金属轴承采用液态金属作为润滑剂，具有低摩擦、高导热、良导电和真空下保持液态的性能，因此作为旋转靶X射线管中高速轴承的最优方案。
液态金属轴承包括径向轴承和止推轴承。而传统的径向液态金属轴承如图1所示，设有轴套和轴径，轴径和轴套之间有间隙，液态金属填充在间隙内，起润滑作用，这种结构稳定性较差，只能稳定工作在3000rpm，高于3000rpm会出现严重涡动，造成轴承与轴套的碰撞，从而损坏径向液态金属轴承表面，造成轴承抱死。
随着旋转靶X射线管的功率越来越高，需要旋转靶的转速越来越高，传统的液体金属轴承已经无法满足高速使用需求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可倾瓦径向液态金属轴承，解决现有的径向液态金属轴承稳定性差，无法满足高速旋转使用需求的技术问题。
本发明通过下述技术方案实现：包括轴套和轴径，所述轴套位于所述轴径的外部，所述轴套与所述轴径之间设有多个可倾瓦，所述可倾瓦的两侧面分别与所述轴径和轴套的侧面间隙贴合，所述可倾瓦与所述轴径之间的间隙大于其与所述轴套之间的间隙，形成所述可倾瓦的空间角度可在所述轴套与轴径之间改变的结构。
优选地，所述轴套靠近所述轴径的一侧面上开设有多个贯穿的弧形凹槽，各所述弧形凹槽与各所述可倾瓦对应设置，且各所述可倾瓦与相应的各所述弧形凹槽间隙贴合。
优选地，各所述可倾瓦为瓦片状结构，且所述可倾瓦靠近所述弧形凹槽的弧形侧面的圆弧长度等于所述弧形凹槽弧形侧面的圆弧长度。
优选地，所述轴径与各所述可倾瓦之间的间距为20-30um，各所述弧形凹槽与相应的各所述可倾瓦之间的间距小于20um。
优选地，所述轴径与各所述可倾瓦之间的间距为20um。
优选地，各所述弧形凹槽与相应的各所述可倾瓦之间的间距为10um。
优选地，所述可倾瓦的个数为2-10个，且各所述可倾瓦均布在所述轴径与所述轴套之间。
优选地，所述可倾瓦设置四个。
优选地，还包括旋转靶盘、端盖、旋转轴，所述旋转轴固定连接在所述轴径的两端，所述旋转靶盘连接一所述旋转轴远离所述轴径的一端，所述端盖为中空的筒状结构，所述端盖固定设在所述轴套的两端，且各所述端盖均套接在相应的各所述旋转轴的外部。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
(1)本发明通过在轴径与轴套之间设置可倾瓦，且可倾瓦与轴径、轴套之间设置间隙，将液态金属填充到间隙中，这样可倾瓦的空间角度就可以改变，在轴径转动及变速过程中，轴径与可倾瓦之间、可倾瓦与轴套之间发生碰撞，可倾瓦就可以自适应性的滑动，大大降低了轴套、轴径与可倾瓦之间的磨损，延长轴承的使用寿命，且将可倾瓦与轴径的间隙设置为大于可倾瓦与轴套的间隙，确保可倾瓦在自适应性的滑动的同时，降低与轴套的碰撞、磨损，更加有利于延长轴套的使用寿命。
(2)设置有多个与可倾瓦对应的弧形凹槽，且可倾瓦靠近所述弧形凹槽的弧形侧面的圆弧长度等于或者基本等于弧形凹槽弧形侧面的圆弧长度，这样可以确保可倾瓦与弧形凹槽贴合面积的最大化，最大限度保证轴承较大的承载力，同时也使得可倾瓦与轴套间的磨损最小化，延长其使用寿命。
附图说明
此处所说明的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明实施例的限定。在附图中：
图1为现有的径向液态金属轴承的轴套与轴径的俯视图。
图2为本发明中轴套与轴径配合的俯视图。
图3为本发明中可倾瓦在轴套与轴径之间滑动的状态示意图。
图4为本发明的立体结构示意图。
图5本发明轴套、可倾瓦、轴径、旋转轴相配合的立体结构示意图。
图6为本发明轴套与可倾瓦相配合立体结构示意图。
图7为可倾瓦的结构示意图。
图中：1轴套、2轴径、3可倾瓦、4弧形凹槽、5旋转靶盘、6旋转轴、7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明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
实施例1：
一种可倾瓦3径向液态金属轴承，包括轴套1和轴径2，轴径2为圆柱体状结构，轴套1为筒状结构，所述轴套1套在所述轴径2的外部，且轴径2与轴套1相对的内侧面之间具有一定的间隙，在所述轴套1与所述轴径2之间设有多个可倾瓦3，可倾瓦3的具体数量可以根据实际需要进行调整，本发明中设置2-10个可倾瓦3，优选地设置4个，可倾瓦3为瓦片状结构，其两端的截面为月牙状，两个侧面均是圆弧形结构，所述可倾瓦3的一侧面与所述轴径2的圆弧形外侧面的结构相适应，且间隙贴合，相对应的，可倾瓦3的另一相对侧面与轴套1的内侧面结构相适应，且间隙贴合，这里轴套1的内侧面即是与轴径2的外侧面相对的侧面，可倾瓦3的侧面上各个部位与轴径2的外侧面的间隙均相等，可倾瓦3另一侧面上的各个部位与轴套1内侧面的间隙均相等，且所述可倾瓦3与所述轴径2之间的间隙大于其与所述轴套1之间的间隙，所述轴套1与轴径2之间填充液态金属，可倾瓦3的空间角度可在所述轴套1与轴径2之间改变，形成可倾瓦3随着轴径2转速的改变而自适应性地滑动的结构。
实施例2：
本实施例是在实施例1的基础上进行的改进，在实施例1的基础上，在所述轴套1靠近所述轴径2的一侧面上开设有多个贯穿的弧形凹槽4，各所述弧形凹槽4对应设置有一个可倾瓦3，且各所述可倾瓦3与相应的各所述弧形凹槽4采用如实施例1中所述的方式间隙贴合，为了增大轴承的承载力、确保可倾瓦3与轴套1的磨损最小化，需将所述可倾瓦3的圆弧形侧面与弧形凹槽4的侧面最大程度且最大面积的贴合，使可倾瓦3靠近弧形凹槽4的弧形侧面的弧长基本等于或者等于所述弧形凹槽4的弧形侧面的圆弧长度。
弧形凹槽4的个数可根据可倾瓦3的个数设置，本实施例中设置4个弧形凹槽4，且各个弧形凹槽4均匀分布在轴套1上，确保各个可倾瓦3在轴套1与轴径2之间均匀分布，从而保证轴径2在转动过程中，轴径2、轴套1的各个部位与可倾瓦3的作用力保持均匀状态。
另外，所述轴径2的外侧面与所述可倾瓦3侧面之间的垂直间距设置为20-30um，如可以设置为20um、25um、30um，优选地为20um，而各弧形凹槽4的侧面与相应的各可倾瓦3的侧面之间的垂直间距小于20um如可以设置为18um、15um、12um、10um，优选地设置为10um。
轴承还包括旋转靶盘5、端盖7、旋转轴6，所述旋转轴6固定连接所述轴径22的两端，所述旋转靶盘5连接其中一个旋转轴6远离所述轴径22的一端，另一个旋转轴6远离轴径22的一端外接电机，两个所述端盖7为中空的薄筒状结构，所述端盖7固定设在所述轴套11的两端，各个端盖7的外径大小与轴套11的外径大小相等，且各所述端盖7均套接在相应的各所述旋转轴6的外部。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种可倾瓦径向液态金属轴承，包括轴套(1)和轴径(2)，所述轴套(1)位于所述轴径(2)的外部，其特征在于：所述轴套(1)与所述轴径(2)之间设有多个可倾瓦(3)，所述可倾瓦(3)的两侧面分别与所述轴径(2)和轴套(1)的侧面间隙贴合，所述可倾瓦(3)与所述轴径(2)之间的间隙大于其与所述轴套(1)之间的间隙，形成所述可倾瓦(3)的空间角度可在所述轴套(1)与轴径(2)之间改变的结构。
2.如权利要求1所述的一种可倾瓦径向液态金属轴承，其特征在于：所述轴套(1)靠近所述轴径(2)的一侧面上开设有多个贯穿的弧形凹槽(4)，各所述弧形凹槽(4)与各所述可倾瓦(3)对应设置，且各所述可倾瓦(3)与相应的各所述弧形凹槽(4)间隙贴合。
3.如权利要求2所述的一种可倾瓦径向液态金属轴承，其特征在于：各所述可倾瓦(3)为瓦片状结构，且所述可倾瓦(3)靠近所述弧形凹槽(4)的弧形侧面的圆弧长度等于所述弧形凹槽(4)弧形侧面的圆弧长度。
4.如权利要求2所述的一种可倾瓦径向液态金属轴承，其特征在于：所述轴径(2)与各所述可倾瓦(3)之间的间距为20-30um，各所述弧形凹槽(4)与相应的各所述可倾瓦(3)之间的间距小于20um。
5.如权利要求1所述的一种可倾瓦径向液态金属轴承，其特征在于：所述轴径(2)与各所述可倾瓦(3)之间的间距为20um。
6.如权利要求2所述的一种可倾瓦径向液态金属轴承，其特征在于：各所述弧形凹槽(4)与相应的各所述可倾瓦(3)之间的间距为10um。
7.如权利要求1所述的一种可倾瓦径向液态金属轴承，其特征在于：所述可倾瓦(3)的个数为2-10个，且各所述可倾瓦(3)均布在所述轴径(2)与所述轴套(1)之间。
8.如权利要求1所述的一种可倾瓦径向液态金属轴承，其特征在于：所述可倾瓦(3)设置四个。
9.如权利要求1所述的一种可倾瓦径向液态金属轴承，其特征在于：还包括旋转靶盘(5)、旋转轴(6)、端盖(7)，所述旋转轴(6)固定连接在所述轴径(2)的两端，所述旋转靶盘(5)连接一所述旋转轴(6)远离所述轴径(2)的一端，所述端盖(7)为中空的筒状结构，所述端盖(7)固定设在所述轴套(1)的两端，且各所述端盖(7)均套接在相应的各所述旋转轴(6)的外部。
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