装有梁的自对位轴承和包含该轴承的轴承和轴的组件制造技术

一种替代常规滚动轴承、衬垫和锁环组件的轴承与轴与轴承组件。轴承能在壳体内对轴精确定位并同时提供径向及止推支承。组件特别适用于计算机、外围设备及其它办公设置的小型高速低负荷风扇。轴包括最好带拔梢的径向外伸滑圈。最好是模塑的轴承包括含有梁装径向轴承的底座与多个从底座轴向外伸悬臂地支承着具有形状与滑圈互补以将其支撑在槽面的槽的轴瓦的、具有足以让轴瓦装到滑圈上的弹性使装配时轴承对轴精确定位的纵向梁。轴承亦可包括可支承在从底座对侧外伸的纵向梁上的梁装径向支承轴瓦。底座亦可自身是梁装的并具多个轴向轴瓦。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术揭示了一种轴瓦型轴承及其制造方法，这种轴瓦型轴承，最好是整体式的，它最好由一段厚壁管材或一圆柱形的轴颈制成，它们被机加工或形成许多穿过或位于轴承壁上的小槽和狭长切口，还有一些孔眼或切口，以便确定出一个柔性的轴颈轴瓦或止推轴瓦以及一支撑构件，该构件能支撑住轴瓦在6个自由度上运动(即在+X，-X，+Y，-Y，+Z和-Z方向上转移或运动)，并且能环绕X、Y和Z轴转动，以便形成最佳流体的压楔。本专利技术的轴承被设计成三维式的，可提供6个自由度的偏转，以便确保在任何时候都能形成最佳流体楔。具体说来，业已发现，当一个流体动压楔具有几个特点的时候，该流体动力轴承的运转最为有效。具体说就是流体楔应当延伸穿过整个轴瓦表面;流体楔应当在任何时间都有一适当的厚度;流体楔的形状应能尽可能减少流体泄漏;流体楔应当能对非线性作出调整，以便使轴承的主轴线与轴的轴心线共线或基本平行;并且流体楔在可能发生的最低速情况下也能形成，以便於防止破坏流体楔形成表面，这种情况一般发生在低速情况下，是由于轴与轴瓦表面相接触而造成的。进一步说，对於止推轴承，施加在分离开的轴瓦上的负荷应当是相等的。考虑到流体膜的厚度，应当懂得，最佳厚度是随负荷而变化的。在高或重负荷下，希望流体膜相对厚一些，以便充分支撑住负荷。然而厚膜将增大摩擦并损失动力。因此，轴承最好被设计成具有最小的流体膜厚度，只要能在最大的负荷情况下支撑住轴即可。支撑构件最好是整体的并且包括支柱、梁和/或连接一箱体的隔板，所说的隔板对轴颈轴承来说是由轴承径向最外层的部分确定的，对於止推轴承来说，轴承被安装在该箱体的内部。专利技术人已经实现，在许多特别的应用场合，例如在高速情况下，必须测量并判断整个系统的动态柔性，该系统包括轴或转子，以及流体动压润滑膜和轴承。在使用有限元件模型对该系统的计算机分析中，业已确定，必须使整个轴承成为一个完全柔性的元件，它在操作负荷下可以改变其形状。通过对基本结构的机加工可以或多或少地增加一些柔性，从而使轴承具有一些特性，这些特性可以确保在广泛的操作范围内提供一个稳定的低摩擦操作。已经发现有几个变量对轴承的操作特性有实质性的影响。其中最重要的变量是轴瓦和支撑元件的形状、尺寸、位置及材料特性(例如弹性模量等)，支撑元件是由轴承上的孔、狭缝或切口以及沟槽确定的。已经发现支撑元件的形状最为重要。同时，通过给柔性元件一流体支撑，可以实现一高度缓冲，它进一步增强了系统的稳定性。在有些情况下，这一缓冲已经取代了第二压缩膜缓冲，当油膜存在於轴承的外壳和箱体之间时，这第二压缩膜缓冲作用是存在的。已经发现，在有些情况下，依照类似於操作条件而设计的轴承，在实际的操作条件下，并不能最适当地进行工作。这样就需要轴承能根据感受到的操作条件进行调节。本专利技术还进一步涉及一类流体动力轴承，其支撑构件包括一个或多个压电元件，它们存在於轴承支撑构件内部的间隙之中以及存在於支撑构件和轴瓦之间的间隙之中。以这种方式提供的压电元件，能够积极有效地控制或调节轴瓦的形状及取向，还能影响支撑构件的偏转特性。这一点可以通过将某一精确大小的电流施加到某些适当位置的压电元件上去，以改变楔形或轴瓦的表面状态，使摩擦减至最小，实现最大的荷能力，并改进支撑结构的刚性或阻尼性，消除共鸣及轴旋流，也就是说，根据实际操作条件，通过精细调节轴瓦及支撑构件来实现最佳轴承操作状态。根据本专利技术的另一个方面，施加到每一个压电元件上的电流可以借助一个中心操作单元(CPU)来控制，其功能是依照感受到的条件对楔的形状进行优化。进一步说，CPU可以接受来自传感器的信号，可以检测到一些物理特性。例如温度、轴与轴瓦的接触情况，噪音、引起动力消耗的摩擦状况(即ampdraw)等。这样流体楔就可以被朝着承担最大负荷或提供最小的动力损失等方面进行调节，这些物理量反应出流体楔的质量好坏。CPU对这些信息进行处理，从而控制施加到每个压电元件上的电流，以便改善楔的质量，或者是当楔处於满意的工作范围时，保持其现有状态。CPU也可以根据人工输入的指令，对压电元件提供电流，以便进行变形或偏转。例如，操作者可以输入一个“增加刚性”或“提高尾部边缘”的指令，CPU将把电流供给到适当的压电元件上去，以实现予定的目标。流体楔的质量也可以通过一个顶起螺丝或液压流体以机械的方式进行改变，以便用物理的方式改变轴承支撑构件的偏转特性。这二种系统都可以根据感受到的条件或根据人工输入的信号通过电路来进行控制。然而，据认为采用压电元件，依照感受到的条件或其他方式来改变轴承的特性是最有效的途径。专利技术人同时还发现，就气体或空气润滑偏转轴瓦的轴承而言、在某些情况下，负荷或速度会超过气体膜的承受能力。在这种情况下，必须将一种流体润滑剂引入到不具有液体槽或液体浴的收敛楔中去。本专利技术提供了一种轴承，在必要的情况下，可以通过提供液体润滑剂来解决这一问题。本专利技术轴承的特别用途包括电机、风扇、涡轮增压器，内燃机，外装马达以及压缩机/扩张器。试验速度已经超过300，000转/分。已经注意到，切口、沟槽和开口除了可以允许轴瓦运动以形成用於流体动压润滑的收敛楔之外，还允许轴瓦本身偏转和改变形状，例如通过展平来予以实现。尤其是通过改变轴承的偏心度而改进了其操作性能。轴承可以用金属，粉末金属、塑料、陶瓷或合成材料制造。当小批量生产时，可以对坯料利用刮、车削、铣等典型的机加工手段来加工出具有大的沟槽或开口的轴承;小的沟槽可以采用水流切削、电火花或激光等机加工方法来实现，而且总体设计挠性能够对轴承进行调节使轴承具有期望的特性。协调将基本上改变其刚性，从而也就消除了震动。大批量生产一种型号轴承时，最好通过注模法，挤压成形，粉末金属模铸法，熔模铸造法或一些类似制造技术来完成。根据本专利技术的一个观点，中等批量的轴承可以采用将机加工和熔模铸造技术结合在一起的一种新方法来完成。本专利技术也设想了一种易於模塑的轴承，该轴承不包括隐藏开口，这样就可以用简单的二件模来成形。一般来说本专利技术的轴承的造价只有同类轴承的几分之一。与先有轴瓦型轴承有所不同，先有轴承具有一个基本上沿着负荷方向取向的支撑构件，而本专利技术所提供的取向允许在一个较小的壳层内(即轴颈轴承中径向内轴颈表面与径向外轴颈表面之间不同)产生类似的偏转，尤其是对於轴颈轴承更是如此;为允许轴瓦在任何方面上的运动(即6个自由度)提供条件，以便形成收敛楔的形状;为轴瓦本身改变形状(如展平)提供条件，从而改进性能;为隔板阻尼系统的发展提供条件，以便改善其稳定性;为轴承对其支撑部件或轴的不同轴性进行补偿提供条件，以及为在一个止推轴承中，均衡其轴瓦中所承受的负荷提供条件。所有这些特性都有助於形成一个最佳的流体动压楔。虽然孔、槽、切口或沟槽的排布有多种方法，但重要存在二种形式的偏转，即单线或多线的或单隔板或多隔板的，它们以弯曲的模式沿着负荷的主要方向进行偏转，其次是在轴颈轴承中，横梁或隔板沿着轴的纵轴，以从轴瓦向外延伸的方向进行扭力偏转。在弯曲模式中，其偏转度数，就一部分来说，是支撑构件在径向上刚度的函数。轴瓦本身可以制成在一定负荷下可偏转的，以便能变成不同的形状，这可以借助在轴瓦的下方提供一些内切口或通过下切轴瓦的边部来予以实现。在这二种情况下，切口的特别制作都应该使轴瓦在负荷条件下本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适于安装在一箱体中的轴和轴承组件；该轴包括一个通常为园柱形的细长元件和于少一个可随该细长元件转动的滑圈，该滑圈至少具有一个以预定角向所述细长元件的表面延伸的表面，该轴承包括：许多轴支撑轴瓦，每一轴瓦包括一轴支撑表面，至少轴瓦的轴支撑表面的一部分以一个与轴滑圈的成角度的表面的角度互补的角度延伸；一个用于支撑轴瓦的支撑结构，该支撑结构包括一个具有一与箱体接触的外周边的底座和许多纵向的支撑悬臂梁，每一梁具有第一和第二两个相对的纵向端部，并且与轴和箱体两者是隔开的，悬臂梁的第一端联于并支撑轴瓦，而悬臂梁的第二端联于底座，该纵向支撑梁支撑所述的轴瓦，使得轴瓦能被弹性地径向向外偏转，以使得轴瓦能被组装在滑圈部分上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗素D艾迪，
申请(专利权)人：罗素D艾迪，
类型：发明
国别省市：US[美国]