[发明专利]直线轴承

说明书

技术领域：

一切有相对运动的设施，都存在摩擦，而滚动摩擦远小于滑动摩擦，所以，将滑动摩擦变为滚动摩擦的轴承产业，得到快速发展。但是，大多数轴承，都是为减小旋转运动的摩擦而设计的。因为直线运动的轴承较难制造。虽然有人设计滚珠导轨或滚柱导轨，但是，都不是为直线运动设计的通用部件——直线轴承。本专利的“直线轴承”产品，将填补这个空白。

鉴于目前“轴承”一词，广为人们认可，而这类轴承只适用于旋转运动，不能用于直线运动。本专利只得用“直线轴承”这个词组，区别于人们习惯的“轴承”这个词。

背景技术：

车床刀架的导轨，刨床的导轨等等，都是广泛使用的直线运动设备，但多是滑动摩擦。

各种设施中的直线运动，多是往复直线运动，行程为几厘米到几米的有限值。可以利用为旋转运动设计的滚针轴承或滚柱轴承，按照直线运动的要求，设计直线滚针(滚柱)支架、直线轴承杆和直线轴承，实现滚动摩擦的直线运动，大大减少直线滑动摩擦的损耗。

制造直线轴承的零件、钢材，大多是标准件，只有几种材料需要定购。在试制阶段，有些非标钢材可以用标准钢材拼焊而成，能够减少研制费用。

发明内容：

直线轴承的工作原理用图1叙述：1-直线轴承杆，简称直线杆(下同)，为钢管制造横断面是多边形。2-直线轴承套，简称轴承套(下同)，也是钢管制造，断面形状与直线杆相同。3-滚针、滚珠或滚柱，安置在轴承套和直线杆之间，变滑动摩擦为滚动摩擦。4-专用支架，将滚针、滚珠或滚柱均匀排布，并使它们的轴线垂直于直线杆。各边支架围成与直线杆和轴承套断面相同的多边形。2、3、4组成直线轴承。于是，直线杆在直线轴承内做直线运动时，因滚针、滚珠或滚柱形成滚动摩擦。

用于不同条件的直线轴承，因为行程、负荷、震动、用途……不同，需要设计不同型号的直线杆、直线轴承。下面列举用直线轴承取代常见滑轨的办法。

行程1至2米的直线运动，用图2的“两支点直线轴承副”。直线杆两端各套一个直线轴承，每个直线轴承就是1个支点，每个支点的直线轴承都与图1相似，属于可互换的通用标准件。

在两根平行的“两支点直线轴承副”上，可固定一个工作台板。图3有大、小“两支点直线轴承副”各两套，分别支承大工作台板和小工作台板。直线杆两端分别用轴承座固定，轴承座也是可互换的通用标准件。图3是直线轴承的一种应用原理图，图中的大工作台板相当于普通车床的床鞍，小工作台板相当于普通车床的中滑板，车床的滑轨却被直线轴承取代。如果工作台重量很大，可用3至5根平行的“两支点直线轴承副”(共6至10个支点)，取代大型普通车床的笨重滑轨。因为是大批量生产，专业机具加工，不仅产品精度高，价格也低廉，更比滑轨省力轻活。滚动摩擦因数远远小于滑动摩擦因数，速度的变化对滚动摩擦因数的影响很小，“两支点直线轴承副”不会发生滑轨上常有的“爬行现象”，因此使机床制造精度提高，产品质量也随之提高。

一般的震动，不太大的负荷，直线轴承内的滚动体是滚针。震动较大，或者负荷较大，直线轴承内的滚动体是滚柱。

大型龙门刨床或大型龙门铣床，工作台很重，行程又很长，选用“长直线轴承”。几米至几十米长的直线杆上，套多个直线轴承，组成“长直线轴承副”，如图4所示。但是，直线杆和直线轴承都与图1不同，直线杆1的横断面，既与工字钢相似又与钢轨相似，必须单独设计订货。直线轴承的轴承套2为槽形，扣在直线杆上，槽的下平面与直线杆的上平面之间，安置滚柱3，滚柱轴线垂直于直线杆轴线。槽内两侧与直线杆对应的两侧之间，安置滚针4，滚针轴线垂直于直线杆轴线，于是，直线杆和直线轴承之间的三个接触面都是滚动摩擦。多根平行的“长直线轴承副”，可以承受很大的负荷，除大型龙门刨床、镗床、铣床、磨床之外，还有其他应用场所。例如，航空母舰上飞机的起飞跑道，使用多根平行“长直线轴承副”后，弹射起飞的阻力减少，能使跑道长度缩短，从而减少舰艇吨位，降低国防开支。又如，卡秋莎火箭炮的轨道，改用“长直线轴承副”轨道后，可以增加射程。……“长直线轴承”的直线杆因为太长，运输时容易变形损坏，可以现场将几根短杆拼接为长的。中级以上的技工，能够组装百米以上又平、又直的“长直线轴承副”。

行程只有十几、二十几厘米的短程直线运动，用图5的“板式直线轴承”。直线杆1是一块平板或矩形钢管，直线轴承套2的横断面是长方形的钢管，直线杆上下安置滚柱或滚针3，两侧各置1至3串滚珠4，能保持直线杆与直线轴承间的四面都是滚动摩擦。

所有直线轴承，都要按不同使用情况，设计限制销，防止直线轴承从直线杆上滑出。在设计时，都要尽量选用标准线材，力图降低造价