CN114542609B - 一种空间轴承预紧力自动控制装置 - Google Patents

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Abstract

一种空间轴承预紧力自动控制装置，属于航空航天领域与机械设计制造技术领域。包括轴承外套、轴、轴承外套底盖、上下轴承内圈、上下轴承外圈、轴承内圈限位环、轴承外圈限位环、弹性元件、限位凸台。上、下两个轴承套于轴上，上轴承内圈与下轴承内圈之间放置轴承内圈限位环，上轴承外圈与下轴承外圈之间放置有轴承外圈限位环。轴承外套套于上、下轴承外侧，轴承外套底盖固定于轴承外套上。所述的弹性元件与限位凸台一一对应。本发明通过弹性元件精确控制轴承轴向预紧力，降低轴承摩擦力矩，提高轴承抗振能力，减少轴承工作噪音，轴承盖与弹性元件一体化设计，极大地节省了轴承的安装空间。

Description

一种空间轴承预紧力自动控制装置
技术领域
本发明属于航空航天领域与机械设计制造技术领域，涉及一种空间轴承预紧力自动控制装置。
背景技术
空间轴承工作条件非常苛刻，往往工作在真空、振动、高低温环境。为了减少空间消耗能源，空间轴承摩擦力矩要求很低，因而轴承轴向预紧力需要精准控制。然而，由于空间轴承安装空间狭小，采用普通弹簧等预紧力控制原件很难实现抗振等多项功能。
为了实现轴承的预紧力精准控制以及优异抗振性能，本发明将轴承盖与弹性元件一体化设计，实现了弹性元件变刚度设计。在轴承稳定工作时，弹性元件准确控制预紧力，并协调轴承温度变形，以达到轴承运转精度与低摩擦要求；当轴承在振动冲击状态下工作时，能够保证轴承最大间隙设计要求，从而降低轴承振动与噪音。
发明内容
本发明目的在于建立一种基于弹性元件变刚度设计，实现精确控制空间轴承轴向预紧力，降低轴承摩擦力矩，提高轴承抗振能力，减少轴承工作噪音，促进轴承精准运行的优化设计。该装置的突出优点是，轴承盖与弹性元件一体化设计，极大地节省了轴承的安装空间，同时通过弹性元件变刚度设计，精准控制空间轴承的轴向预紧力，保证轴承运转精度，并兼具抗振减噪功能。
为实现上述目的，本发明的技术方案为：
一种空间轴承预紧力自动控制装置，该装置为轴对称旋转结构，包括轴承外套1、轴2、通孔3、螺纹孔4、轴承外套底盖5、固定螺丝6、上轴承内圈7、上轴承外圈8、轴承内圈限位环9、轴承外圈限位环10、下轴承内圈11、下轴承外圈12、弹性元件13、限位凸台14。
所述的上、下两个轴承套于轴2上，上轴承内圈7与下轴承内圈11之间放置有轴承内圈限位环9，上轴承外圈8与下轴承外圈12之间放置有轴承外圈限位环10，起到限定上、下轴承位置的作用。所述的轴承外套1套于上、下轴承外侧，轴承外套1底部设有螺纹孔4，轴承外套底盖5通过固定螺丝6旋入螺纹孔4固定于轴承外套1上。所述的弹性元件13沿轴承外套1和轴承外套底盖5周向均匀分布，位于轴承外套1内侧和轴承外套底盖5内侧。所述的限位凸台14沿轴承外套1和轴承外套底盖5周向均匀分布，位于轴承外套1内侧和轴承外套底盖5内侧。所述的弹性元件13与限位凸台14一一对应。
所述的弹性元件13由悬臂梁13a和位于悬臂梁顶端下方的凸柱13b组成。当凸柱13b被上轴承外圈8顶住时，悬臂梁13a将产生弯曲，从而弹性元件13储存弹性能。所述的弹性元件13在未被压缩的情况下，满足h1＝h2+δ2，另有δ2＞δ1，δ3＞δ1，其中，h1表示凸柱13b的高度；h2表示悬臂梁13a距其根部下沿13c的高度；δ1表示限位凸台14下表面距上轴承外圈8上表面的间隙；δ2表示悬臂梁13a根部下沿13c距上轴承外圈8上表面的间隙；δ3表示悬臂梁13a距其根部上沿13d的间隙。通过预先调整好轴承内圈限位环9和轴承外圈限位环10的高度，使得轴承外套底盖5在轴承外套1上固定好后，弹性元件13处于被压缩的情况，但此时仍保证δ1＞0，因此，上轴承外圈8和下轴承外圈12将被弹性元件13提供的轴向预紧力固定住，提供稳定的支撑。
所述的轴承外套1外侧设有通孔3，整个装置可以方便地通过轴承外套1上的通孔3固定到其他结构上。
使用时，当轴承由于温度变形，或当轴承在振动冲击状态下工作时，弹性元件13可以被继续压缩或释放，实时储存或释放弹性能，从而起到抗振减噪的作用。另外，当振动冲击过大时，弹性元件13被压缩，δ1＝0时，限位凸台14将起作用，限制弹性元件13继续被压缩，保证弹性元件13的安全性。
进一步的，所述的弹性元件13为悬臂梁结构，可以通过调整悬臂梁13a的长、宽、高，来调节弹性元件13的刚度系数，从而适应不同的抗振减噪要求。所述的弹性元件13沿轴承外套1和轴承外套底盖5周向均匀分布，数量可以为4个，或更多个。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明通过弹性元件精确控制轴承轴向预紧力，降低轴承摩擦力矩，提高轴承抗振能力，减少轴承工作噪音，轴承盖与弹性元件一体化设计，极大地节省了轴承的安装空间。
附图说明
图1为空间轴承预紧力自动控制装置截面示意图；
图2为装置区域A的局部放大示意图；
图3为弹性元件13和限位凸台14沿轴承外套1周向的分布示意图；
图4为弹性元件13和限位凸台14沿轴承外套底盖5周向的分布示意图。
图中：1轴承外套、2轴、3通孔、4螺纹孔、5轴承外套底盖、6固定螺丝、7上轴承内圈、8上轴承外圈、9轴承内圈限位环、10轴承外圈限位环、11下轴承内圈、12下轴承外圈、13弹性元件、13a悬臂梁、13b凸柱、13c悬臂梁下沿、13d悬臂梁上沿、14限位凸台。
具体实施方式
以下结合具体实施例对本发明做进一步说明。
一种空间轴承预紧力自动控制装置，该装置为轴对称旋转结构，包括轴承外套1、轴2、通孔3、螺纹孔4、轴承外套底盖5、固定螺丝6、上轴承内圈7、上轴承外圈8、轴承内圈限位环9、轴承外圈限位环10、下轴承内圈11、下轴承外圈12、弹性元件13、限位凸台14。
所述的上、下两个轴承套于轴2上，上轴承内圈7与下轴承内圈11之间放置有轴承内圈限位环9，上轴承外圈8与下轴承外圈12之间放置有轴承外圈限位环10，起到限定上、下轴承位置的作用。所述的轴承外套1套于上、下轴承外侧，轴承外套1底部设有螺纹孔4，轴承外套底盖5通过固定螺丝6旋入螺纹孔4固定于轴承外套1上。
所述的弹性元件13沿轴承外套1和轴承外套底盖5周向均匀分布，位于轴承外套1内侧和轴承外套底盖5内侧。所述的限位凸台14沿轴承外套1和轴承外套底盖5周向均匀分布，位于轴承外套1内侧和轴承外套底盖5内侧。弹性元件13与限位凸台14一一对应。
所述的弹性元件13在未被压缩的情况下，满足h1＝h2+δ2，另有δ2＞δ1，δ3＞δ1，其中，h1表示凸柱13b的高度；h2表示悬臂梁13a距其根部下沿13c的高度；δ1表示限位凸台14下表面距上轴承外圈8上表面的间隙；δ2表示悬臂梁13a根部下沿13c距上轴承外圈8上表面的间隙；δ3表示悬臂梁13a距其根部上沿13d的间隙。通过预先调整好轴承内圈限位环9和轴承外圈限位环10的高度，使得轴承外套底盖5在轴承外套1上固定好后，弹性元件13处于被压缩的情况，但此时仍保证δ1＞0，因此，上轴承外圈8和下轴承外圈12将被弹性元件13提供的轴向预紧力固定住，提供稳定的支撑。
所述的轴承外套1外侧设有通孔3，整个装通过轴承外套1上的通孔3固定到其他结构上。
使用时，当轴承由于温度变形，或当轴承在振动冲击状态下工作时，弹性元件13可以被继续压缩或释放，实时储存或释放弹性能，从而起到抗振减噪的作用。另外，当振动冲击过大时，弹性元件13被压缩，δ1＝0时，限位凸台14将起作用，限制弹性元件13继续被压缩，保证弹性元件13的安全性。
以上所述实施例仅表达本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种空间轴承预紧力自动控制装置，其特征在于，所述的自动控制装置为轴对称旋转结构，包括轴承外套(1)、轴(2)、轴承外套底盖(5)、固定螺丝(6)、上轴承内圈(7)、上轴承外圈(8)、轴承内圈限位环(9)、轴承外圈限位环(10)、下轴承内圈(11)、下轴承外圈(12)、弹性元件(13)、限位凸台(14)；
上、下两个轴承套于轴(2)上，上轴承内圈(7)与下轴承内圈(11)之间放置有轴承内圈限位环(9)，上轴承外圈(8)与下轴承外圈(12)之间放置有轴承外圈限位环(10)，起到限定上、下轴承位置的作用；所述的轴承外套(1)套于上、下轴承外侧，轴承外套底盖(5)固定于轴承外套(1)上；所述的弹性元件(13)沿轴承外套(1)和轴承外套底盖(5)周向均匀分布，位于轴承外套(1)内侧和轴承外套底盖(5)内侧；所述的限位凸台(14)沿轴承外套(1)和轴承外套底盖(5)周向均匀分布，位于轴承外套(1)内侧和轴承外套底盖(5)内侧；所述的弹性元件(13)与限位凸台(14)一一对应；
所述的弹性元件(13)包括悬臂梁(13a)和位于悬臂梁顶端下方的凸柱(13b)；当凸柱(13b)被上轴承外圈(8)顶住时，悬臂梁(13a)产生弯曲，并通过弹性元件(13)储存弹性能；所述的弹性元件(13)在未被压缩的情况下，满足h1=h2+δ2，另有δ2＞δ1，δ3＞δ1，其中，h1表示凸柱(13b)的高度；h2表示悬臂梁(13a)距其根部下沿(13c)的高度，其中根部下沿(13c)是指在悬臂梁(13a)的根部靠近轴承的这一侧，有一个台阶，该台阶的径向延伸的表面；δ1表示限位凸台(14)下表面距上轴承外圈(8)上表面的间隙；δ2表示悬臂梁(13a)根部下沿(13c)距上轴承外圈(8)上表面的间隙；δ3表示悬臂梁(13a)距其根部上沿(13d)的间隙，其中根部上沿(13d)指的是外套底盖(5)面向轴承一侧的表面，或者是轴承外套(1)具有径向延伸的部分，该部分面向轴承的表面；通过预先调整好轴承内圈限位环(9)和轴承外圈限位环(10)的高度，使得轴承外套底盖(5)在轴承外套(1)上固定好后，弹性元件(13)处于被压缩的情况，但此时仍保证δ1＞0，因此，上轴承外圈(8)和下轴承外圈(12)将被弹性元件(13)提供的轴向预紧力固定住，提供稳定的支撑；
所述的轴承外套(1)外侧设有通孔(3)，整个装置可以方便地通过轴承外套(1)上的通孔(3)固定到其他结构上。
2.根据权利要求1所述的一种空间轴承预紧力自动控制装置，其特征在于，所述的弹性元件(13)为悬臂梁结构，可以通过调整悬臂梁(13a)的长、宽、高，调节弹性元件(13)的刚度系数，从而适应不同的抗振减噪要求。
3.根据权利要求1所述的一种空间轴承预紧力自动控制装置，其特征在于，所述的轴承外套(1)底部设有螺纹孔(4)，轴承外套底盖(5)通过固定螺丝(6)旋入螺纹孔(4)固定于轴承外套(1)上。
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