[发明专利]可自适应稳定轴承内圈位置的超声悬浮径向轴承

说明书

本发明公开了一种可自适应稳定轴承内圈位置的超声悬浮径向轴承。包括轴承外圈和轴承内圈，轴承内圈同轴套装于轴颈上，轴承内圈外套装有轴承外圈；轴承内圈外表面开设成V形环槽，轴承外圈内表面设置成V形环凸起，使得轴承内圈和轴承外圈之间的间隙呈V形，V形的尖端朝向径向内侧；在轴承内圈的V形环槽在两侧槽壁周面上设有沿周向间隔均布的多个孔槽，每个孔槽内装有压电换能器。本发明能够利用近场声悬浮效应，减少与轴径之间的摩擦磨损，提高轴承使用寿命；形成动压薄膜润滑从而提高近场声悬浮声场承载能力及耐磨性能；提高轴承的极限转速。

技术领域

本发明涉及一种径向轴承，尤其是涉及了一种可自适应稳定轴承内圈位置的超声悬浮径向轴承。

背景技术

普通径向轴承的轴颈与轴瓦面之间通常使用油润滑，具有较好的润滑效果和承载能力。这种轴承虽然构造简单、制造方便、承载能力高、抗震性好、但是容易产生磨损，最终导致轴承失效、同时大量摩擦热也会对润滑油粘度产生影响，并且不适用于清洁场合，不适用与超高速工况。

发明内容

为了解决背景技术中磨损失效、发热量大的问题，本发明的目的在于提供一种能调节轴承外圈位置的径向轴承，在轴承内圈表面上加工有均匀分布的凹槽，凹槽内布置压电换能器，内圈表面为软耐磨材料，尺寸相同的压电换能器沿壳体周向方向布置，等间距排列。

本发明采用的技术方案是：

本发明包括轴承外圈和轴承内圈，轴承内圈同轴套装于轴颈上，轴承内圈外套装有轴承外圈；轴承内圈外表面开设成V形环槽，轴承外圈内表面设置成V形环凸起，使得轴承内圈和轴承外圈之间的间隙呈V形，V形的尖端朝向径向内侧；在轴承内圈的V形环槽在两侧槽壁周面上设有沿周向间隔均布的多个孔槽，每个孔槽内装有压电换能器。

所述的V形环槽和V形环凸起的两侧表面均和轴颈呈45°夹角布置。

所述的压电换能器包括后端盖、压电陶瓷和变幅杆；后盖固定于孔槽内底部，后盖经压电陶瓷和变幅杆固接，变幅杆前端端面开设雪花形凹槽，变幅杆前端作为压电换能器末端，变幅杆采用软耐磨材料制成；雪花形凹槽由三条条形通槽以等间隔旋转角度中央交叉布置而成，开设在变幅杆前端端面中心。

所述的变幅杆尾端和压电陶瓷的一端固接，压电陶瓷的另一端和后盖固接。

所述的变幅杆采用软耐磨材料，所述的软耐磨材料为巴氏合金固体润滑材料或聚四氟乙烯固体润滑材料。

所述的轴承内圈和轴承外圈之间的间隙距离小于1mm。

本发明轴承结构能形成有效的近场声悬浮，具备强度足够的声场、悬浮物体与超声悬浮装置的间距足够小。形成的近场声悬浮能很好地减少径向轴承间的摩擦，提高轴承寿命，提高轴承极限转速。

在本发明的近场声悬浮压力下，通过减小轴承内外圈之间的间隙，提高声波角速度，能有效增强近场声悬浮压力，提高声悬浮轴承的承载能力。

式中，p_ra—表示轴承外圈受到的压力，γ—比热容，空气取1.4；a₀—振幅；k—波数；h—声源与轴承外圈距离；ρ₀—空气密度；ω—声波角速度。

本发明的超声致动端盖采用软耐磨材料且与压电环能器相连接，使用软性材料结合雪花形通槽能充分传导压电片的形变，增强超声波。

本发明具有的有益效果是：

1、超声悬浮。

2、减少发热。

3、污染小。

4、提高轴承极限转速。