[发明专利]章动机械的支承轴承

说明书

本发明涉及支承和限制由章动运动驱动的机械元件的轴承。

为了便于说明，机械元件相对于固定框架的章动运动定义为该元件的运动，其轴线线与固定框架的固定轴线相交并且轨迹为圆锥面。在通常情况下，章动件相对于固定框架具有绕其轴线的基本旋转运动。章动运动的一种特殊情况是章动件不具有基本旋转运动。

章动机械具有各种各样的应用，包括用于惯性负载传动，高压力传动及要求其特有的圆锥运动的场合。惯性负载传动的应用包括一些驱动机械，用来振动筛分机和压实器，振动液体和粉末混合物，并振动磨碎机。章动机械由于章动件轴线线绕固定轴线的旋转幅度而产生很大的惯性力。与产生等量惯性力的离心旋转机械相比，章动件的表面速度和总动能通常较小。高压力传动的应用包括类似于高压滚碎机的粉碎装置，其中材料在两收缩表面间受压直到发生断裂为止。

已经发现，章动机械特别适用于高强度粉碎处理。在这类应用中，通过章动运动驱动腔室而在腔室内产生向心加速区，腔室内装有松散的研磨介质和待磨的固体颗粒。研磨介质内的运动和力使固体颗粒以由章动腔的向心加速度决定的速率逐渐破碎。高强度粉碎机械的特征在于在限制腔室进行章动运动的轴承表面产生很高的表面载荷。这将引起因为接触表面的高滑移速度而产生的过大的功率损耗和磨损，除非接触表面成适当的比例。本发明的章动机械几何形状的应用可以获得较低的功率损耗，而产生具有高机械效率的机械。

现有技术中的章动轴承在轴承表面产生较高的功率损耗和磨损。本发明提供了一种简单而有效的装置来克服这些限制。

图1示出了可以应用本发明的一类章动机械中目前使用的支承轴承现有技术的实例。图中示出了在澳大利亚专利申请568949中描述的章动机械中的支承轴承。元件101通过受互补轴承表面对106和108，107和109限制绕固定轴线104的章动运动而被驱动。在该实例中，互补轴承表面对106和108，107和109的接触轨迹并不限于具有相等的轨迹比例。因此，轴承表面在接触表面产生明显的滑移，从而产生过度的磨损和功率损耗。图1还示出分别在元件101和框架件105上的互补球形轴承表面110和111，元件101和框架件105通过使表面110和111的球心重合紧密配合而限制元件101的位置。轴承表面110和111的重要功能是在含固定轴线104的平面内将垂直指向固定轴线101的反作用力从元件101传递给框架件105。图1中章动件101的半径130小于框架件105上对应的相邻半径。因此在这些表面不发生接触和负载转移。

根据本发明，提供一种章动件的支承轴承，具有章动轴线的该章动件受轴承的限制以绕在章动对称点与章动轴线相交的固定轴线作章动运动，该支承轴承包括两对轴承表面，每对轴承表面具有位于固定支承件上的固定轴承表面和位于章动件上的章动轴承表面，各固定轴承表面在含有固定轴线和章动轴线的平面内与对应的章动轴承表面接触，各对轴承表面在对应的表面上形成互补的圆形接触轨迹。各对轴承表面中的互补接触轨迹具有相同的固定轴承表面上平均轨迹长度与对应章动轴承表面的平均轨迹长度的之比。

实践中发现，在各接触区的中线测得的固定支承平面上平均轨迹长度与对应章动轴承表面的平均轨迹长度的比值的差别应在0.8％以内，最好在0.4％以内，这些数值之外的值与在接触表面产生很高的滑移相关，对应过度的磨损和功率损耗。

在本发明的一实施例中，提供用来限制章动件绕其章动轴线相对于固定框架的基本旋转的装置。在该实施例中，各对互补接触轨迹中每一对的轨迹长度比保持大约为1。在章动机械所有设想的应用中都不需要章动件的非旋转运动。例如，在惯性振动驱动机构的应用中的优点在于，为了使轴承表面的磨损最小化并使这种磨损分布均匀，绕固定轴线产生章动件的某些旋转蠕动。

在本发明的另一实施例中，章动件并不限于绕其章动轴线的旋转。在该实施例中，如上所述，对于各对互补接触轨迹的轨迹长度比不是同一个数值。(假设如上所述，对于所有的接触轨迹对来说，该比值都保持大致不变)。章动件绕其章动轴线进行基本旋转，和轴承各接触轨迹比值之比与1的偏差成正比。如果所有接触轨迹比值都相等，章动件在框架上的轴承接触表面滚动，而不滑移。如果轴承接触轨迹比值不相等，则在所有接触表面上产生滑移，从而产生对应的磨损和功率损耗。

在本发明所描述的实施例中，具有较大径向间隙的部分球形互补轴承表面设置在固定支承件和章动件上，相对于章动对称点对称以限制章动件的运动。