CN115750595A - 陶瓷轴承结构 - Google Patents

Abstract

本发明属于轴承技术领域，尤其涉及一种陶瓷轴承结构，包括陶瓷轴套和轴芯；陶瓷轴套的中心贯穿设有一轴承孔，轴承孔配合连接于轴芯上；陶瓷轴套贯穿设有多条微孔通道，微孔通道由陶瓷轴套的外壁延伸至轴承孔的内壁；陶瓷轴套与轴芯之间具有间隙；陶瓷轴套相对轴芯高速转动，液体从间隙的一端流向间隙的另一端，外面液体会从位于正压一侧的多条微孔通道流入间隙中并从位于负压一侧B的微孔通道流出，形成液体流动或循环，带走陶瓷轴套与轴芯之间产生的热量，散热效果好；间隙的尺寸可以设置较小，陶瓷轴套相对轴芯高速转动时，晃动小，转动稳定；间隙中液体支撑陶瓷轴套悬浮于轴芯上，使陶瓷轴套与轴芯不直接接触或不持续接触，磨损小。

Description

陶瓷轴承结构

技术领域

本发明属于轴承技术领域，尤其涉及一种陶瓷轴承结构。

背景技术

轴承(Bearing)是在机械传动过程中起固定和减小载荷摩擦系数的部件，它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度，也可以说，当其它机件在轴上彼此产生相对运动时，用来降低动力传递过程中的摩擦系数和保持轴中心位置固定的机件。

长期以来，机械传动系统中以金属构件组成摩擦副，如轴瓦与轴之间相互接触，需要耗费大量油料和贵重的有色金属，摩擦因素大，污染严重，运行成本高，且其结构复杂，不易维护保养。其中，随着水或油润滑轴承的逐步推广应用，利用水或油等液体作为各种机械传动和流体动力系统的工作介质，已引起普遍关注，并成为工业发达国家竞相研究的一个热点。

例如，中国实用新型专利申请号为CN201520521051.9提供了一种耐腐蚀泵用水润滑陶瓷轴承结构，包括陶瓷轴承Ⅰ，陶瓷轴承Ⅱ套装在陶瓷轴承Ⅰ上。相对于现有技术，本实用新型采用陶瓷轴承，安装在泵轴上使用时，陶瓷轴承Ⅰ和陶瓷轴承Ⅱ之间会形成水膜，摩擦因素小，产生的污染少，并且陶瓷轴承的耐磨性比较高，使用寿命长。其中，在其说明书中还记载了“使用时在泵轴8上装有陶瓷轴承Ⅰ4并用圆锥销9装在陶瓷轴承Ⅰ4径向的通孔中，卡住陶瓷轴承Ⅰ随泵一起旋转，紧固螺栓2与压紧垫3将陶瓷轴承Ⅰ4紧固于泵轴8上，限制陶瓷轴承Ⅰ4的轴向位移。将陶瓷轴承Ⅱ5装于陶瓷轴承Ⅰ4外部并与之配合，作为摩擦副，间隙极小，两者接触表面磨削精度达到0.4以上。由于陶瓷轴承具有高强度、耐腐蚀、刚度高，热膨胀系数小、导热性好、比强度高和耐磨等优点，润滑过程中会产生弹性流体动压润滑，这种薄膜润滑，其厚度极小，而润滑膜中的压力很高，且膜厚越小，压力越大”。

由上可知，该耐腐蚀泵用水润滑陶瓷轴承结构通过陶瓷轴承Ⅱ5与陶瓷轴承Ⅰ4配合，在泵轴上使用时，陶瓷轴承Ⅰ4和陶瓷轴承Ⅱ5之间会形成水膜，摩擦因素小，使用寿命长。但是，陶瓷轴承Ⅱ5在陶瓷轴承Ⅰ4上高速转动时，陶瓷轴承Ⅱ5与陶瓷轴承Ⅰ4之间会产生大量热量，而在陶瓷轴承Ⅰ4和陶瓷轴承Ⅱ5之间形成的水膜主要起到润滑并减小摩擦因素的作用，且陶瓷轴承Ⅰ4和陶瓷轴承Ⅱ5之间的间隙很小，水不能快速地流入该间隙中带走热量，不能起到很好地散热作用，散热效果不佳。如果采用增大陶瓷轴承Ⅰ4与陶瓷轴承Ⅱ5之间的间隙的方式，通过水快速流入陶瓷轴承Ⅰ4与陶瓷轴承Ⅱ5之间的间隙来带走产生的热量，虽然散热效果会大大提升，散热效果好，但是，将陶瓷轴承Ⅰ4与陶瓷轴承Ⅱ5之间的间隙设置过大的话，陶瓷轴承Ⅱ5相对陶瓷轴承Ⅰ4转动时会出现晃动过大，以及噪音大等问题。

因此，目前亟需提出一种摩擦小且散热效果好的陶瓷轴承结构，来解决上述存在的技术问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种陶瓷轴承结构，旨在解决现有技术中陶瓷轴承结构不能兼顾摩擦小且散热效果好的技术问题。

为实现上述目的，本发明实施例提供的一种陶瓷轴承结构，包括陶瓷轴套和轴芯；所述陶瓷轴套的中心贯穿设有一轴承孔，所述轴承孔配合连接于所述轴芯上；所述陶瓷轴套贯穿设有多条微孔通道，所述微孔通道由所述陶瓷轴套的外壁延伸至所述轴承孔的内壁；所述陶瓷轴套与所述轴芯之间具有间隙。

可选地，所述间隙的尺寸为0.003mm～0.2mm。

可选地，所述微孔通道的孔径为5μm～200μm。

可选地，所述陶瓷轴套的孔隙率为10％～80％。

可选地，多条所述微孔通道相互连通。

可选地，多条所述微孔通道相互交错设置。

可选地，所述轴芯的材质为陶瓷或金属。

可选地，所述轴芯安装于一安装座上；所述安装座设有安装孔，所述轴芯的一端固定插接于所述安装孔。

可选地，所述轴芯的设有卡槽，所述安装孔设有卡凸，所述卡槽卡接于所述卡凸。

可选地，所述轴芯为实心轴或空心轴。

与现有技术相比，本发明实施例提供的陶瓷轴承结构中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：

1、该陶瓷轴承结构主要应用于液体(例如：水、油等)浸泡环境中，例如：水泵或油泵中，但不限于水泵和油泵。举例水泵说明，水泵的叶轮高速转动带动液体流动，同时陶瓷轴套相对轴芯高速转动，在该模型下，陶瓷轴承与轴芯之间的间隙为冷却间隙，液体从间隙的一端(正压一侧A)流向间隙的另一端(负压一侧B)，同时外面液体也会从位于正压一侧A的多条微孔通道流入间隙中并从位于负压一侧B的多条微孔通道流出，形成液体流动或循环，通过液体快速带走陶瓷轴套与轴芯之间产生的热量，散热效果好。还有，由于液体可以从位于正压一侧A的多条微孔通道流入间隙中并从位于负压一侧B的多条微孔通道流出来带走间隙中的热量，液体无需全部从间隙的一端(正压一侧A)流入并从另一端(负压一侧B)流出，使得间隙的尺寸可以设置很小，使得陶瓷轴套与轴芯之间的配合更加紧密，陶瓷轴套相对轴芯高速转动时，晃动小，转动稳定，并具有好的散热效果。

2、该陶瓷轴承结构还可应用于无液体浸泡环境中，例如：风扇或风机中，但不限于风扇和风机；先将陶瓷轴承中的微孔通道通过真空注油工艺注入润滑油脂，这样，在低速转动时，热量较小，陶瓷轴套为陶瓷材质，陶瓷轴套耐磨，不易磨损；在高速转动时，热量大，陶瓷轴套的微孔通道中的润滑油脂会从微孔通道冒出进入间隙中，间隙中润滑油脂在高速转动条件下形成油膜，支撑陶瓷轴套悬浮于轴芯上，大大减小了相互摩擦，磨损小。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例一的陶瓷轴承结构的结构示意图。

图2为本发明实施例一的陶瓷轴承结构的剖切视图。

图3为本发明实施例一的陶瓷轴承结构应用于水泵中的结构示意图。

图4为本发明实施例二的陶瓷轴承结构的结构示意图。

图5为本发明实施例二的陶瓷轴承结构的剖切视图。

图6为本发明实施例三的陶瓷轴承结构的结构示意图。

图7为本发明实施例三的陶瓷轴承结构的剖切视图。

图8为本发明实施例三的陶瓷轴承结构剖切分解视图。

其中，图中各附图标记：

100、陶瓷轴套；110、轴承孔；120、微孔通道；130、间隙；

200、轴芯；210、卡槽；220、芯孔；

300、安装座；310、安装孔；311、卡凸；

400、水泵；410、叶轮；420、进水口；430、出水口；440、电机；441、转轴；450、泵壳体。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明的实施例，而不能理解为对本发明的限制。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明的一个实施例中，参照图1-图8，提供一种陶瓷轴承结构，包括陶瓷轴套100和轴芯200。

其中，参照图1-图3，所述陶瓷轴套100的中心贯穿设有一轴承孔110，所述轴承孔110配合连接于所述轴芯200上，具体地，所述轴承孔110可以转动连接或滑动连接于所述轴芯200上。在一些实施例中，轴承孔110可以滑动连接轴芯200上，轴承孔110可相对轴芯200作直线运动。在其他实施例中，轴承孔110可以转动连接轴芯200上，陶瓷轴套100可相对轴芯200转动。

其中，参照图1-图3，所述陶瓷轴套100贯穿设有多条微孔通道120，所述微孔通道120由所述陶瓷轴套100的外壁延伸至所述轴承孔110的内壁。所述陶瓷轴套100与所述轴芯200之间具有间隙130。可以理解的是，所述陶瓷轴套100的外壁可以仅指陶瓷轴套100的外周壁，也可以仅指陶瓷轴套100的两端外壁，还可以同时指陶瓷轴套100的外周壁和陶瓷轴套100的两端外壁。

与现有技术相比，本发明实施例提供的陶瓷轴承结构中的上述一个或多个技术方案至少具有如下技术效果之一：

参照图1-图3，该陶瓷轴承结构主要应用于液体(例如：水、油等)浸泡环境中，例如：水泵400或油泵中，但不限于水泵400和油泵。举例水泵400说明：轴芯200与水泵400的电机440的转轴441固接，陶瓷轴套100安装于水泵400的进水口420与出水口430之间的泵壳体450中，水泵400的电机440带动叶轮410高速转动，同时陶瓷轴套100相对轴芯200高速转动，使液体从水泵400的进水口420流入并从出水口430流出。参照图1-图3，在该模型下，陶瓷轴承100与轴芯200之间的间隙130为冷却间隙，液体从间隙130的一端(正压一侧A)流向间隙130的另一端(负压一侧B)，同时外面液体也会从位于正压一侧A的多条微孔通道120流入间隙130中并从位于负压一侧B的多条微孔通道120流出，形成液体流动或循环，通过液体快速带走陶瓷轴套100与轴芯200之间产生的热量(即带走间隙130中的热量)，散热效果好。

还有，参照图1-图3，由于液体可以从位于正压一侧A的多条微孔通道120流入间隙130中并从位于负压一侧B的多条微孔通道120流出来带走间隙130中的热量，液体无需全部从间隙130的一端(正压一侧A)流入并从另一端(负压一侧B)流出，使得间隙130的尺寸可以设置很小，陶瓷轴套100与轴芯200之间的配合更加紧密，陶瓷轴套100相对轴芯200高速转动时，晃动小，转动稳定，并具有好的散热效果。

可以理解的是，陶瓷轴套100相对轴芯200转动，可以指陶瓷轴套100为固定安装，轴芯200在陶瓷轴套100的轴承孔110内转动，也可以指轴芯为固定安装，陶瓷轴套100在轴芯200上转动，在此不进行限定。

参照图1-图3，该陶瓷轴承结构还可应用于无液体浸泡环境中，例如：风风扇或风机(图未示出)中，但不限于风扇和风机。先将陶瓷轴承100中的微孔通道120通过真空注油工艺注入润滑油脂，并可在陶瓷轴承100外设置有外壳(图未示出)包裹，防止润滑油脂漏出。这样，在低速转动时，热量较小，陶瓷轴套100为陶瓷材质，陶瓷轴套100耐磨，不易磨损。在高速转动时，热量大，陶瓷轴套100的微孔通道120中的润滑油脂会从微孔通道120冒出进入间隙130中，间隙130中润滑油脂在高速转动条件下形成油膜，支撑陶瓷轴套100悬浮于轴芯200上，大大减小了相互摩擦，磨损小。

参照图1-图3，陶瓷轴套100与轴芯200之间具有间隙130，液体填充于间隙130中，液体不仅具有润滑和冷却作用，而且间隙130中液体在陶瓷轴承100与轴芯200快速转动下形成较均匀的膜状层，支撑陶瓷轴套100悬浮于轴芯200上，使陶瓷轴套100与轴芯200不直接接触或不持续接触，大大减小了摩擦系数，磨损小，使用寿命长。

参照图1-图3，该陶瓷轴承结构结构简单，相比于现有的金属轴承，重量轻巧，且耐磨。

参照图2，该陶瓷轴套100还可用于直线轴承(例如：机械手关节中)，陶瓷轴套100相对轴芯200往复滑动，重量轻巧，且耐磨。

在其他实施例中，例如：应用于水泵400中，但不限于水泵40。参照图3，一轴芯200上还可以设有两个陶瓷轴套100，两个陶瓷轴套100固定于水泵40的泵壳体450上，轴芯200的一端通过联轴器与水泵400的电机440的转轴441固接，且轴芯200上装有叶轮410，通过水泵400的电机440带动叶轮410高速转动。

在一些实施例中，轴芯200可以直接为作为电机的转轴，及陶瓷轴套100直接转动连接于电机的转轴上，结构简单。

具体地，所述轴芯200为实心轴或空心轴。参照图1和图2，轴芯200可以是实心轴，参照图4和图5，也可以为空心轴，在此不进行限定。参照图1和图2，轴芯200为实心轴时，轴芯200的一端与电机的转轴固接，通过电机带动轴芯200转动；参照图4和图5，轴芯200为空心轴时，轴芯200的轴心贯穿设有芯孔220，轴芯200通过芯孔220固接套接于电机的转轴外，通过电机带动轴芯200转动。

在本发明的另一个实施例中，参照图1-图3，所述间隙130的尺寸为0.003mm～0.2mm。具体地，所述间隙130的尺寸为0.003mm、0.008mm、0.012mm、0.014mm或0.2mm，更优选为0.007mm。上述的间隙130的尺寸，使间隙130中能填充有足够的液体并能在高速转动中形成较均匀的膜状层，通过该膜状层支撑陶瓷轴套100悬浮于轴芯200上，同时间隙130又不会过大，避免陶瓷轴套100在轴芯200上高速转动时较大晃动，使陶瓷轴套100在轴芯200上平稳地高速转动，结构稳定。

在本发明的另一个实施例中，参照图1-图3，所述微孔通道120的孔径为5μm～200μm。具体地，所述微孔通道120的孔径为5μm、10μm、20μm或200μm，更优选为8μm。上述微孔通道120的孔径尺寸，使液体能在微孔通道120中快速流动，冷却效果好。

在本发明的另一个实施例中，参照图1-图3，由于陶瓷轴套100设有多条微孔通道120，所以所述陶瓷轴套100的孔隙率为10％～80％。具体地，所述微孔通道120的孔隙率为10％、50％或80％，更优选为60％。

在本发明的另一个实施例中，多条所述微孔通道120相互连通，使得水可以从任意一条或多条所述微孔通道120中流进流出，循环流动，散热效果好。

在本发明的另一个实施例中，多条所述微孔通道120相互交错设置形成连通，水能沿所述微孔通道120流向不同的方向或位置，以快速带走热量。当然，在其他实施例中，多条所述微孔通道120也可以是有序排列设置或其他方式设置，在此不进行限定。

在本发明的另一个实施例中，所述轴芯200的材质为陶瓷或金属。优选的，所述轴芯200的材质为陶瓷，使得所述轴芯200耐磨性好，使用寿命长。

在本发明的另一个实施例中，参照图6-图8，所述轴芯200为固定，所述陶瓷轴套100为活动。具体地，所述轴芯200安装于一安装座300上，从而将所述轴芯200固定于所述安装座300上，方便安装。其中，根据实际生产需求，该安装座300可以是任意结构的安装座300，在此不进行限定。

进一步地，参照图6-图8，所述安装座300设有安装孔310，所述轴芯200的一端固定插接于所述安装孔310，以使所述轴芯200固定于所述安装座300上，方便安装。

进一步地，参照图6-图8，所述轴芯200的设有卡槽210，所述安装孔310设有卡凸311，所述卡槽210卡接于所述卡凸311，从而将所述轴芯200牢固地安装于所述安装座300上，结构稳固。

本实施例的其余部分与实施例一相同，在本实施例中未解释的特征，均采用实施例一的解释，这里不再进行赘述。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，其架构形式能够灵活多变，可以派生系列产品。只是做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明由所提交的权利要求书确定的专利保护范围。

Claims (10)

1.一种陶瓷轴承结构，包括陶瓷轴套(100)和轴芯(200)；其特征在于，所述陶瓷轴套(100)的中心贯穿设有一轴承孔(110)，所述轴承孔(110)配合连接于所述轴芯(200)上；所述陶瓷轴套(100)贯穿设有多条微孔通道(120)，所述微孔通道(120)由所述陶瓷轴套(100)的外壁延伸至所述轴承孔(110)的内壁；所述陶瓷轴套(100)与所述轴芯(200)之间具有间隙(130)。

2.根据权利要求1所述的陶瓷轴承结构，其特征在于：所述间隙(130)的尺寸为0.003mm～0.2mm。

3.根据权利要求1所述的陶瓷轴承结构，其特征在于：所述微孔通道(120)的孔径为5μm～200μm。

4.根据权利要求1所述的陶瓷轴承结构，其特征在于：所述陶瓷轴套(100)的孔隙率为10％～80％。

5.根据权利要求1所述的陶瓷轴承结构，其特征在于：多条所述微孔通道(120)相互连通。

6.根据权利要求1所述的陶瓷轴承结构，其特征在于：多条所述微孔通道(120)相互交错设置。

7.根据权利要求1所述的陶瓷轴承结构，其特征在于：所述轴芯(200)的材质为陶瓷或金属。

8.根据权利要求1-7任意一项所述的陶瓷轴承结构，其特征在于：所述轴芯(200)安装于一安装座(300)上；所述安装座(300)设有安装孔(310)，所述轴芯(200)的一端固定插接于所述安装孔(310)。

9.根据权利要求8所述的陶瓷轴承结构，其特征在于：所述轴芯(200)的设有卡槽(210)，所述安装孔(310)设有卡凸(311)，所述卡槽(210)卡接于所述卡凸(311)。

10.根据权利要求1-7任意一项所述的陶瓷轴承结构，其特征在于：所述轴芯(200)为实心轴或空心轴。

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