[发明专利]双向承载五自由度静压球形轴承

说明书

技术领域

本发明涉及静压球形铰链连接机构，具体涉及一种用于机械传动的球形铰链式的双向承载五自由度静压球形轴承。

背景技术

开发高响应多维振动台的核心技术之一，就是需要提供一种装置，其能够在连接激励源和振动台面消除过约束的同时，将激励源的振幅逼真地传递给振动台。该装置还应具有无缝连接、连接刚度高、低转动摩擦等显著特点，其应用在多维振动领域可有效提高振动台面的动态响应特性。由于高响应多维振动主要应用在军工领域及研制技术难度大，欧美国家一直对中国实行严格的技术封锁和产品封锁。

发明内容

本发明目的在于提供一种能够满足多维振动的高动态响应特性，具有双球形轴承副、可承担拉压载荷，具有无间隙连接、连接刚度大、低摩擦，使用寿命长的双向承载五自由度静压球形轴承。

本发明是这样实现的：一种双向承载五自由度静压球形轴承，它包括一个外形是圆柱体、左右两端内凹形成对称的凹球面的主壳体，在主壳体柱面中部的横截面不同切线方向分别设有进油接管嘴和回油接管嘴，在主壳体的每个内凹球面内分别设有大月牙半球，每个大月牙半球内设有小半球，芯轴分别穿过小半球、大月牙半球及主壳体中心处圆孔，其两端通过螺母锁紧，使小半球、大月牙半球及主壳体连在一起，而大月牙半球可绕芯轴偏转一定角度；大月牙半球的外凸球面与主壳体的内凹球面相配合形成内侧液压支承面；在主壳体的每个内凹球面上轴对称设有若干个面积相同的油槽，每个油槽均与主壳体上设有的油路连通，在每个油槽的油路入口均设有阻尼器；大月牙半球的内凹球面与小半球的外凸球面相配合形成外侧液压支承面；在小半球的外凸球面上轴对称设有若干个面积相同的油槽，每个油槽均与芯轴内设有的油路连通，在每个油槽的油路入口均设有阻尼器；两个大月牙半球的端面上分别连接有盖板。

如上所述的一种双向承载五自由度静压球形轴承，其所述的阻尼器中部设有过油的阻尼通孔，阻尼器前段外表面为光滑圆柱面，圆柱面上开有环形槽，用以放置O型密封圈，阻尼器后段外表面为螺纹，用以将阻尼器连接在主壳体或小半球的油路中。

如上所述的一种双向承载五自由度静压球形轴承，在主壳体凹球面内表面设有环形槽，槽内安装有O型密封圈和减磨圈；在减磨圈前端还设有环形槽，环形槽通过油路与回油接管嘴接通。在主壳体中心圆柱孔上设有3道环形槽，中间的环形槽与芯轴油路接通，其左右两侧的环形槽内安装有密封圈，用以防止中间环形槽内的压力油液泄露到锥形腔内。在小半球中心圆柱孔上设有3道环形槽，中间的环形槽与芯轴油路接通，其左右两侧的环形槽内安装有密封圈，用以防止中间环形槽内的压力油液泄露到锥形腔和背腔内。在大月牙半球端部设有环形槽，其内安装有O型密封圈，用以防止背腔内的油液外泄。

本发明的效果在于：

本发明所述的双向承载五自由度静压球形轴承可替代普通的机械球形轴承，应用在多维振动及疲劳试验等场合，其主要原理是利用静压支承技术在转动副球形表面上形成一薄层高压油膜，从而消除连接件的传动间隙和固体接触表面间的摩擦力，提高了轴承的整体连接刚度和使用寿命；而普通的机械球形轴承若提高连接刚度需加大连接两个球面的轴的预紧力，以牺牲球面间的摩擦力为代价，摩擦力过大会损失激励源的输出力，且摩擦生热会引起球面烧蚀而使球形轴承寿命低。

本发明所述的双转动副球形静压球形轴承，大月牙半球内外表面均是光滑球面，分别与主壳体上的凹球面及小半球上的凸球面配合，两侧的大月牙半球均可绕芯轴转动一定的角度，形成两个转动球形轴承副。在小半球上的外凸球面和主壳体上的内凹球面上对称设有若干个面积相同的油槽，从而使得每个转动球形轴承副具有内外两层压力油膜。每个转动副具有内外两层压力油膜，从而消除了转动摩擦力矩和机构的连接间隙；每层油膜轴对称设有若干个面积相同的进油腔，通过每个进油腔前端串接阻尼器压力调解作用，在球形轴承球面副间各点均建立稳定工作的油膜，防止由球面精度不对称等原因引起的球面副间，一侧机械接触，另一侧建立油膜的状态。

本发明所述的双转动副静压球形轴承，其结构布局简单，其油路设计独特之处在于通过芯轴内设供油路实现了两侧外层油膜的供油。且密封设计合理，内侧油膜球面副间的动密封采用O型密封圈加减磨圈的密封方式，减少了球面转动摩擦力矩，该减磨圈前端设有的环形槽能够实现低压密封。在结构设计上，可通过改变上下盖板的尺寸适应对外连接机械接口的变化。