CN116221279A - 一种轴线自适应调节滑动机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种轴线自适应调节滑动机构，包括以高分子聚合物材料为基体复合材料构成的弹性层，弹性层附着在滑动套上，利用弹性材料的弹性变形来自动调节滑动套的偏斜量，以适应轴线的倾斜，本发明采用轴线自适应调节技术，将其应用于齿轮箱，以改善齿轮箱轴受力不均衡的问题，销轴加工修形困难的问题，以及弯矩，倾覆力等柔性变形造成轴线不一致的问题，以至轴和齿轮孔出现边缘磨损的现象。

Description

一种轴线自适应调节滑动机构

技术领域

本发明涉及滑动轴承与机械传动技术领域，特别涉及一种轴线自适应调节滑动机构。

背景技术

常用来支撑和传递运动的零部件是轴和轴承，轴承内孔和轴颈之间的倾角和摆动误差会对其承载性能产生显著影响，引起不均匀受载，不规则的发热，降低承载能力，增加摩擦系数；严重的时候会造成轴承边缘磨损，胶合，卡死等现象，导致设备出现故障甚至发生安全事故。

参照图1所示，在理想状态下转子应该是绕其轴线旋转，但在实际运行中由于制造、安装过程中不可避免的误差转子轴线不可能完全一致,同由于时偏心载荷、以及倾覆力矩的影响，都将导致转子不能稳定的绕其轴线旋转，当这些径向力较大时可引起转子与轴承孔发生碰摩，严重时将引发重大的安全事故。

受弯曲以及偏载的影响，轴或轴承加工安装误等因素的影响，轴承中线与轴颈中线不对中。轴线倾斜降低了轴承的承载能力，增大了摩擦功耗，甚至造成轴承抱死失效，为了提高轴承的可靠性，有必要对轴线倾斜问题加以改善。目前常规的做法采用调心关节轴承，或者采用可倾瓦的结构，以及对轴进行轮廓修形。

采用调心关节轴承，在经常旋转的条件下，关节轴承难以胜任；

采用可倾瓦的结构，其结构复杂，占用的空间较大，径向空间比较紧凑的场合，无法安装；

采用轴轮廓修形，其形状曲线较复杂，而且加工困难，甚至难以实现；即使能够实现，要么精度不理想，要么成本较高。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明实施例的目的在于提供一种轴线自适应调节滑动机构，以解决上述背景技术中的问题，本发明采用以高分子聚合物材料为基体的弹性材料嵌套滑动套上，利用弹性材料的弹性变形来自动调节滑动套的偏斜量，以适应轴线的倾斜，从而达到轴线一致，受载均衡的目的。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种轴线自适应调节滑动机构，包括以高分子聚合物材料为基体复合材料构成的弹性层，弹性层附着在滑动套上，利用弹性材料的弹性变形来自动调节滑动套的偏斜量，以适应轴线的倾斜。

作为本发明进一步的方案，当弹性层附着在滑动套的内壁上时，滑动套与轴过盈装配成一体，滑动套的外表面作为滑动摩擦面与齿轮孔或者轴承孔进行对磨。

作为本发明进一步的方案，当弹性层附着在滑动套的外壁面时，滑动套与轴承孔或者齿轮孔过盈装配成一体，滑动套的内表面作为滑动摩擦面与轴进行对磨。

作为本发明进一步的方案，所述滑动套为金属套或非金属套或者金属和非金属嵌套。

作为本发明进一步的方案，所述滑动套为金属套时采用浇铸、压铸、锻打、堆焊方式成型，或采用机械加工的方式成型，使用的材料包括铸铁、铜合金、铝合金、锌合金、巴氏合金带有润滑性能的轴承合金，以及采用在钢材、铝材上浇铸、嵌套、堆焊铜合金、巴士合金、铝锡合金。

作为本发明进一步的方案，所述滑动套为非金属套时采用缠绕、注塑、模压、热融、硫化方式成型；所使用的材料包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、PTFE、PEEK、PI、POM、PPS、PE、PA、PPS，PU中一种或者多种材料的混合。

作为本发明进一步的方案，所述滑动套为金属和非金属嵌套时，在钢基、铝基、铜基上注塑，包塑，浇铸，嵌套，缠绕或者喷涂至少一种非金属材料。

作为本发明进一步的方案，所述弹性层采用胶水粘结的方式，热熔的方式，硫化的方式，喷涂的方式或者镶嵌的方式附着在滑动轴套上。

作为本发明进一步的方案，所述弹性层所使用的弹性材料包括SBS、SIS、SEBS、EPDM、POE、TPE、TPV、TPO、TPU、TPEE、PPE或使用非金属轴套类材料，包括碳纤维，玻璃纤维，芳纶纤维，PTFE，PEEK，PI，POM，PPS，PE,PA,PPS，PU中一种或者多种材料的混合。

作为本发明进一步的方案，所述弹性层厚度为0mm～15mm。

通过分块式的结构，利用弹性材料的弹性变形自动调节轴套的偏斜程度，实现在轴向方向进行倾斜或者在周向方向倾斜，其中周向方向倾斜是指在径向通过间隙的方式轻微的摆动，从而达到受载均衡的目的。

本发明具有以下有益效果：

1、本发明采用轴线自适应调节技术，将其应用于齿轮箱，以改善齿轮箱轴受力不均衡的问题，销轴加工修形困难的问题，以及弯矩，倾覆力等柔性变形造成轴线不一致的问题，以至轴和齿轮孔出现边缘磨损的现象。

2、本发明采用以高分子聚合物材料为基体复合材料材料作为弹性层，根据工况的条件设计材料的弹性模量，根据弹性模量来配比材料成分和比例，利用材料的弹性变形来自动调节变形量以适应轴线的倾斜，从而达到轴线一致，受载均衡的目的。

为更清楚地阐述本发明的结构特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对本发明进行详细说明。

附图说明

图1是现有技术中轴线倾斜示意图。

图2、图3是本发明实施例1中弹性层附着在滑动套的内壁上示意图。

图4、图5是本发明实施例2中弹性层附着在滑动套的外壁面上结构示意图。

图6是本发明中提到的轴线倾斜：水膜厚度分布云图(μm)随倾斜角的变化示意图。

图7是本发明中提到的轴线倾斜：动压分布云图(Pa)随倾斜角的变化示意图。

具体实施方式

下面将结合附图和有关知识对本发明作出进一步的说明，进行清楚、完整地描述，显然，所描述的应用仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

参照图1-图6、图7所示，在现有的技术中，常用来支撑和传递运动的零部件是轴和轴承，轴承内孔和轴颈之间的倾角和摆动误差会对其承载性能产生显著影响，引起不均匀受载，不规则的发热，降低承载能力，增加摩擦系数；严重的时候会造成轴承边缘磨损，胶合，卡死等现象，导致设备出现故障甚至发生安全事故；

在图1中，在理想状态下转子应该是绕其轴线旋转，但在实际运行中由于制造、安装过程中不可避免的误差转子轴线不可能完全一致,同由于时偏心载荷、以及倾覆力矩的影响，都将导致转子不能稳定的绕其轴线旋转，当这些径向力较大时可引起转子与轴承孔发生碰摩，严重时将引发重大的安全事故。

参照图6、图7所示，为了说明轴线倾斜角β对轴承性能的影响，以水润滑为例；仿真计算取滑动套配磨面直径D＝80mm，轴承的宽径比L/D＝1，相对间隙ψ＝0.1％，旋转速度N＝3000r/min，偏心率ε＝0.6；计算了轴向倾斜角β＝0、0.1、0.225、0.35mrad。不同倾斜角度下，滑动套配合面的水膜厚度和水膜动压力分布情况。

对于相同的载荷：

轴线不倾斜时β＝0，沿轴向水膜厚度相同，且水膜厚度值最大(16um)，最大压强分布位于轴承中间，其最大水膜压力值最小(0.976Mpa)；说明轴线对中时，轴承不会偏磨，而且水膜厚度大，两对磨面不会直接接触，避免了倾斜碰摩。轴承使用寿命长。

轴线倾斜时β≠0，沿轴向水膜厚度不相同，随着倾角的变大，水膜厚度越来越小(最小水膜厚度2um)，最大由中心向端部移动，最大水膜压力越来越大(最大3.64Mpa)；说明轴线不对中时，轴承会造成偏磨，水膜越来越小，最大水膜压力越来越大，轴承的运行状态越来越恶化，以至于轴承产生碰摩，温度升高，出现抱轴卡死的状况。

为了解决上述的问题，本发明采用以高分子聚合物材料为基体复合材料作为弹性层，弹性层附着在滑动套上，利用弹性材料的弹性变形来自动调节滑动套的偏斜量，以适应轴线的倾斜，从而达到轴线对中，受载均衡的目的。

本发明采用高分子聚合物材料的弹性材料与轴或者滑动套构成的轴线对中自适应调节滑动机构，具有减摩、耐磨、低噪音等一系列优良特性，而且使用寿命长。

本发明采用高分子聚合物材料的弹性材料与轴或者滑动套构成的轴线对中自适应调节滑动机构，根据工况的条件，设计材料的弹性模量，根据弹性模量来配比材料成分和各自的占比，利用材料的弹性变形来自动调节变形量以实现滑动套在各方向的倾斜，以适应轴或者座孔的偏摆，在一定范围内，能够随着转速、载荷的不同而进行补偿，避免应力集中，具有较高的适应性。

本发明采用高分子聚合物材料的弹性材料与轴或者滑动套构成的轴线对中自适应调节滑动机构，其配合滑动面为圆柱面，具有加工简单，使用范围广；不需要专用的机床进行轮廓曲线的加工即可完成。

本发明采用高分子聚合物材料的弹性材料与轴或者滑动套构成的轴线对中自适应调节滑动机构，直接将滑动套和轴做为一体或者轴承孔做成一体，大大缩小轴承的径向尺寸，对于提高功率扭矩密度、降低成本，方便拆装都具有重要的意义。

以下提供本发明的具体实施例

实施例1

本实施例采用以高分子聚合物材料为基体复合材料材料作为弹性层，根据工况的条件设计材料的弹性模量，根据弹性模量来配比材料成分和比例，利用材料的弹性变形来自动调节变形量以适应轴线的倾斜，从而达到轴线一致，受载均衡的目的；具体如下：

一种轴线自适应调节滑动机构，包括轴1、滑动套2、弹性层3和齿轮4或者轴承孔(当轴和轴承孔配合时)，参照图2和图3所示，弹性层附着在滑动套的内壁上，滑动套与轴过盈装配成一体，滑动套的外表面作为滑动摩擦面与齿轮孔或者轴承孔进行对磨；通过弹性层附着在滑动套上，利用弹性材料的弹性变形来自动调节滑动套的偏斜量，以适应齿轮或者轴承座孔轴线的倾斜，从而达到轴线平行，受载均衡的目的；

其中，滑动套可以是金属套，也可以是非金属套；或者金属和非金属嵌套。

当滑动套为金属套时可以采用浇铸，压铸，锻打，堆焊等方式成型，也可以采用机械加工的方式成型。所使用的材料包括铸铁，铜合金，铝合金，锌合金，巴氏合金等带有润滑性能的轴承合金，以及采用在钢材，铝材上浇铸，嵌套，堆焊铜合金，巴士合金，铝锡合金等，均在本专利的保护范围内。

当滑动套为非金属套时可以采用缠绕，注塑，模压，热融，硫化等方式成型，包括但不限于此成型方法。所使用的材料包括碳纤维，玻璃纤维，芳纶纤维，PTFE，PEEK，PI，POM，PPS，PE,PA,PPS，PU等，以及其中一种或者多种材料的混合，不做限定。

当滑动套为金属和非金属嵌套时，滑动套可以是钢基，铝基，铜基上注塑，包塑，浇铸，嵌套，缠绕或者喷涂以上至少一种非金属材料。

其中，弹性层采用胶水粘结的方式，热熔的方式，硫化的方式，喷涂的方式或者镶嵌的方式附着在滑动轴套上。所使用的弹性材料包括但不限于SBS，SIS，SEBS，EPDM，POE，TPE，TPV，TPO，TPU，TPEE，PPE等，不做限定。也可以使用非金属轴套类材料，包括碳纤维，玻璃纤维，芳纶纤维，PTFE，PEEK，PI，POM，PPS，PE,PA,PPS，PU等，以及其中一种或者多种材料的混合，不做限定。

在本实施例中，弹性层厚度为0mm～15mm。优选厚度0.5-3mm。

在本实施例中，滑动套的外壁形状没有特殊限制，可根据实际使用要求采用本领域技术人员熟知的方法进行机械加工。显而易见，对于滑动套采用多段结构，以及开设不同的油槽将其断开或者多层金属，多层非金属，以及金属与非金属层铺，均在本发明的保护范围之内。

实施例2

参照图4和图5所示，一种轴线自适应调节滑动机构，包括轴1、滑动套2、弹性层3和齿轮4或者轴承孔。本实施例采用以高分子聚合物材料为基体复合材料作为弹性层，弹性层附着在滑动套的外壁面上，滑动套与轴承孔或者齿轮孔过盈装配成一体，滑动套的内表面作为滑动摩擦面与轴进行对磨。

本实施例通过弹性层附着在滑动套上，利用弹性材料的弹性变形来自动调节滑动套的偏斜量，以适应轴的倾斜，从而达到轴和轴承孔轴线平行，均匀受载的目的。

弹性层根据工况的条件，设计弹性层弹性模量，然后根据弹性模量来配比材料成分和各自的比例。

其中，滑动套可以是金属套，也可以是非金属套；或者金属和非金属嵌套。

当滑动套为金属套时可以采用浇铸，压铸，锻打，堆焊等方式成型，也可以采用机械加工的方式成型。所使用的材料包括铸铁，铜合金，铝合金，锌合金，巴氏合金等带有润滑性能的轴承合金，以及采用在钢材，铝材上浇铸，嵌套，堆焊铜合金，巴士合金，铝锡合金等，均在本专利的保护范围内。

当滑动套为非金属套时可以采用缠绕，注塑，模压，热融，硫化等方式成型，包括但不限于此成型方法。所使用的材料包括碳纤维，玻璃纤维，芳纶纤维，PTFE，PEEK，PI，POM，PPS，PE,PA,PU等，以及其中一种或者多种材料的混合，不做限定。

当滑动套为金属和非金属嵌套时，滑动套可以是钢基，铝基，铜基上注塑，包塑，浇铸，嵌套，缠绕或者喷涂以上至少一种非金属材料。

其中，弹性层采用胶水粘结的方式，热熔的方式，硫化的方式，喷涂的方式或者镶嵌的方式附着在滑动轴套上。所使用的弹性材料包括但不限于SBS，SIS，SEBS，EPDM，POE，TPE，TPV，TPO，TPU，TPEE，PPE等，不做限定。也可以使用非金属轴套类材料，包括碳纤维，玻璃纤维，芳纶纤维，PTFE，PEEK，PI，POM，PPS，PE,PA,PPS，PU等，以及其中一种或者多种材料的混合，不做限定。

在本实施例中，弹性层厚度为0～15mm。优选厚度0.5-3mm。

在本实施例中，滑动套的外壁形状没有特殊限制，可根据实际使用要求采用本领域技术人员熟知的方法进行机械加工。显而易见，对于滑动套采用多段结构，以及开设不同的油槽将其断开或者多层金属，多层非金属，以及金属与非金属层铺，均在本本发明的保护范围之内。

本发明的实施例1和实施例2，采用以高分子聚合物材料为基体复合材料作为弹性层，弹性层附着在滑动套上，利用弹性材料的弹性变形来自动调节滑动套的偏斜量，以适应轴线的倾斜，从而达到轴线对中，受载均衡的目的。采用高分子聚合物材料的弹性材料与轴或者滑动套构成的轴线对中自适应调节滑动机构，具有减摩、耐磨、低噪音等一系列优良特性，而且使用寿命长。采用高分子聚合物材料的弹性材料与轴或者滑动套构成的轴线对中自适应调节滑动机构，根据工况的条件，设计材料的弹性模量，根据弹性模量来配比材料成分和各自的占比，利用材料的弹性变形来自动调节变形量以实现滑动套在各方向的倾斜，以适应轴或者座孔的偏摆，在一定范围内，能够随着转速、载荷的不同而进行补偿，避免应力集中，具有较高的适应性。采用高分子聚合物材料的弹性材料与轴或者滑动套构成的轴线对中自适应调节滑动机构，其配合滑动面为圆柱面，具有加工简单，使用范围广；不需要专用的机床进行轮廓曲线的加工即可完成。采用高分子聚合物材料的弹性材料与轴或者滑动套构成的轴线对中自适应调节滑动机构，直接将滑动套和轴做为一体或者轴承孔做成一体，大大缩小轴承的径向尺寸，对于提高功率扭矩密度、降低成本，方便拆装都具有重要的意义。

以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理，仅是本发明的优选实施方式。本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种轴线自适应调节滑动机构，其特征在于，包括以高分子聚合物材料为基体复合材料构成的弹性层，弹性层附着在滑动套上，利用弹性材料的弹性变形来自动调节滑动套的偏斜量，以适应轴线的倾斜。

2.如权利要求1所述的一种轴线自适应调节滑动机构，其特征在于，当弹性层附着在滑动套的内壁上时，滑动套与轴过盈装配成一体，滑动套的外表面作为滑动摩擦面与齿轮孔或者轴承孔进行对磨。

3.如权利要求1所述的一种轴线自适应调节滑动机构，其特征在于，当弹性层附着在滑动套的外壁面时，滑动套与轴承孔或者齿轮孔过盈装配成一体，滑动套的内表面作为滑动摩擦面与轴进行对磨。

4.如权利要求2所述的一种轴线自适应调节滑动机构，其特征在于，所述滑动套为金属套或非金属套或者金属和非金属嵌套。

5.如权利要求4的一种轴线自适应调节滑动机构，其特征在于，所述滑动套为金属套时采用浇铸、压铸、锻打、堆焊方式成型，或采用机械加工的方式成型，使用的材料包括铸铁、铜合金、铝合金、锌合金、巴氏合金带有润滑性能的轴承合金，以及采用在钢材、铝材上浇铸、嵌套、堆焊铜合金、巴士合金、铝锡合金。

6.如权利要求4所述的一种轴线自适应调节滑动机构，其特征在于，所述滑动套为非金属套时采用缠绕、注塑、模压、热融、硫化方式成型；所使用的材料包括碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、PTFE、PEEK、PI、POM、PPS、PE、PA、PPS，PU中一种或者多种材料的混合。

7.如权利要求4所述的一种轴线自适应调节滑动机构，其特征在于，所述滑动套为金属和非金属嵌套时，在钢基、铝基、铜基上注塑，包塑，浇铸，嵌套，缠绕或者喷涂至少一种非金属材料。

8.如权利要求1所述的一种轴线自适应调节滑动机构，其特征在于，所述弹性层采用胶水粘结的方式，热熔的方式，硫化的方式，喷涂的方式或者镶嵌的方式附着在滑动轴套上。

9.如权利要求1所述的一种轴线自适应调节滑动机构，其特征在于，所述弹性层所使用的弹性材料包括SBS、SIS、SEBS、EPDM、POE、TPE、TPV、TPO、TPU、TPEE、PPE或使用非金属轴套类材料，包括碳纤维，玻璃纤维，芳纶纤维，PTFE，PEEK，PI，POM，PPS，PE,PA,PPS，PU中一种或者多种材料的混合。

10.如权利要求1所述的一种轴线自适应调节滑动机构，其特征在于，所述弹性层厚度为0mm～15mm。

11.如权利要求1所述的一种轴线自适应调节滑动机构，其特征在于，通过分块式的结构，利用弹性材料的弹性变形自动调节轴套的偏斜程度，实现在轴向方向进行倾斜或者在周向方向倾斜。

12.如权利要求1所述的一种轴线自适应调节滑动机构，其特征在于，通过采用轴线自适应调节技术，将其应用于齿轮箱，以改善齿轮箱轴受力不均衡的问题。

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