一种滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承

本发明属于精密加工与测量，涉及一种滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承。

背景技术：

1、高精度的装备和仪器对轴系回转精度提出了很高的要求，轴的安装定位误差将极大影响仪器的寿命与回转精度。实践过程中，采用轴承来支撑机械回转体，以降低设备在传动设计过程中进行机械载荷的摩擦系数，轴承是机械传动发展过程中支撑和降低载荷摩擦系数的部件。现有轴承可分为两类：一种是滚动轴承，另一种为滑动轴承。滚动轴承摩擦系数小，传动效率高，维护方便，适合大批量生产，但传统轴承来源于轨道的精度，由于轴承圈壁薄，热处理后容易变形，轨道位置度，轨道圆度等技术指标难以控制；而滚动体点接触轴承圈平面，且其轨迹重合，不适合高速运动，易磨损；其最高的p2级轴承有部分禁运，且不满足当前装备所提出的高精度要求。【cn202111578984.8】公开了一种平面密珠轴承及其制备方法，其保持架带有多组沿椭圆轨道排布的滚珠孔，虽然提高了轴承整体的承载能力，但是滚珠孔的排布由内向外逐步变少，使轴承在整体上受力不均。滑动轴承包括静压轴承和动压轴承。动压轴承是依靠主轴和轴承的相对运动，在轴承间隙中形成一层具有压力的油膜，将主轴浮起并承受外力作用。因此，当主轴静止或运转速度不够高时，无法形成压力油膜，从而出现半干摩擦，造成主轴、轴承的摩擦和磨损；其成本低，但温度提升快，承载能力有限。静压轴承用专用的供油装置，将具有一定压力的润滑油输送到轴承中去，在轴承油腔内形成具有压力的润滑油层，将主轴浮起。因此，无论主轴处于静止或转动状态，轴承间隙中都有一层压力油膜，都能承受外力作用；其整体性能强于动压轴承，可以达到亚微米甚至纳米级的回转精度，但其制作、维护成本高，故障率高，对周边工作环意有着较为苛刻的要求。【cn202110457843.4】公开了一种基于轴向密珠吸载的气浮止推轴承，【cn202110457842.x】公开了一种基于径向密珠吸载的气浮止推轴承，这两种轴承将密珠轴系和气浮轴承相结合，兼顾了气浮轴承的精度与密珠轴承的承载，但是制作成本高，适用范围狭窄，不适合批量生产。

技术实现思路

1、本发明为了有效地解决滑动轴承制作、维护成本高，故障率高，对周边工作环境较为苛刻，气浮止推轴承制作成本高，适用范围狭窄，不适合批量生产的技术问题，给出了一种滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承,其特征在于,包括：保持架、滚动体、轴承圈，保持架上沿螺旋线设置有球室，滚动体设置在球室中，保持架为圆环柱状零件，轴承圈为一套两件环型盖状回转零件，轴承圈扣在保持架的两端面上，轴承圈内端面与滚动体接触，每一粒滚动体在球室的运动轨迹在保持架的半径方向上均布且依次排列。

2、根据以上所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，保持架上沿螺旋线设置有大于等于1圈的球室，所述螺旋线为大于等于1条的相互平行的阿基米德螺旋线，所述阿基米德螺旋线的方程为r＝a+(b/π)×θ，保持架的中轴线中点为原点o，其中：θ≥0，a为阿基米德螺旋线的起始半径，b为阿基米德螺旋线每旋转180度时增加的半径量，r为方程上点与原点o的距离，起始点为θ＝0处阿基米德螺旋线的端点，θ为阿基米德螺旋线轨迹从起始点开始到方程上点时绕原点o经过的角度。

3、根据以上所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，滚动体为g5级及以上同批次的钢球或陶瓷球，滚动体的硬度大于hrc60，保持架的材料为软质的金属或塑料。

4、根据以上所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，轴承圈的材料为硬度大于hrc60的合金钢或陶瓷，轴承圈与滚动体接触面的平面度为亚微米级及以上精度。

5、根据以上所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，球室的截面为大于滚动体截面的对称结构，滚动体在球室里自由活动。

6、根据以上所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，保持架中球室的截面为大于滚动体截面的圆弧结构。

7、根据以上所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，球室为一体式球室，每个一体式球室里可放置大于1粒的滚动体，一体式球室的一端设置有胶塞，胶塞可取出地设置在保持架内。

8、根据以上所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，球室为独立式球室，每个独立式球室中仅可放置1粒滚动体。

9、根据以上所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，胶塞为圆柱状弹性材料，胶塞的直径比一体式球室的直径大0.2mm-0.5mm，胶塞的高度比保持架的厚度小0.1mm-0.5mm。

10、本发明的有益效果在于，发明了一种滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，采用高精度的滚动体密排在低成本的保持架上，配合高精度的轴承圈，制成无轨道精密轴承。由于滚动体在球室中半径方向上存在一定的活动空间，使得轴承圈与每粒滚动体的接触区域成圆环面，轴承圈与所有滚动体的接触区域可覆盖整个轴承圈的工作平面，磨损较为均匀，且磨损后易于精化。本发明提供的无轨道精密止推轴承，保持架中的滚动体沿阿基米德螺旋线均布，每一粒滚动体在球室的运动轨迹在保持架的半径方向上均布且依次排列，具有回转精度高、制作成本低、抗磨损能力强的优点。因此滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承可达到静压轴承的回转精度，广泛应用于精密回转轴中，具有良好的市场应用前景与推广价值。

技术特征：

1.一种滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，包括：保持架(1)、滚动体(2)、轴承圈(4)，保持架(1)上沿螺旋线设置有球室(5)，滚动体(2)设置在球室(5)中，保持架(1)为圆环柱状零件，轴承圈(4)为一套两件环型盖状回转零件，轴承圈(4)扣在保持架(1)的两端面上，轴承圈(4)内端面与滚动体(2)接触，球室(5)中每一粒滚动体(2)的运动轨迹在保持架(1)的半径方向上均布且依次排列。

2.如权利要求1所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，保持架(1)上沿螺旋线设置有大于等于1圈的球室(5)，所述螺旋线为大于等于1条的相互平行的阿基米德螺旋线，所述阿基米德螺旋线的方程为r＝a+(b/π)×θ，保持架(1)的中轴线中点为原点o，其中：θ≥0，a为阿基米德螺旋线的起始半径，b为阿基米德螺旋线每旋转180度时增加的半径量，r为方程上点与原点o的距离，起始点为θ＝0处阿基米德螺旋线的端点，θ为阿基米德螺旋线轨迹从起始点开始到方程上点时绕原点o经过的角度。

3.如权利要求2所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，滚动体(2)为g5级及以上同批次的钢球或陶瓷球，滚动体(2)的硬度大于hrc60，保持架(1)的材料为软质的金属或塑料。

4.如权利要求3所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，轴承圈(4)的材料为硬度大于hrc60的合金钢或陶瓷，轴承圈(4)与滚动体(2)接触面的平面度为亚微米级及以上精度。

5.如权利要求4所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，球室(5)的截面为大于滚动体(2)截面的对称结构，滚动体(2)在球室(5)里自由活动。

6.如权利要求5所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，保持架(1)中球室(5)的截面为大于滚动体(2)截面的圆弧结构。

7.如权利要求5或6所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，球室(5)为一体式球室(5-1)，每个一体式球室(5-1)里可放置大于1粒的滚动体(2)，一体式球室(5-1)的一端设置有胶塞(7)，胶塞(7)可取出地设置在保持架(1)内。

8.如权利要求5或6所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，球室(5)为独立式球室(5-2)，每个独立式球室(5-2)中仅可放置1粒滚动体(2)。

9.如权利要求7所述的滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密止推轴承，其特征在于，胶塞(7)为圆柱状弹性材料，胶塞(7)的直径比一体式球室(5-1)的直径大0.2mm-0.5mm，胶塞(7)的高度比保持架(1)的厚度小0.1mm-0.5mm。

技术总结
本发明属于精密加工与测量技术领域，涉及一种滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密平面止推轴承。本发明提供了一种滚动体沿螺旋线分布的无轨道精密平面止推轴承，包括保持架(1)、滚动体(2)、轴承圈(4)；每一粒滚动体(2)的运动轨迹在保持架(1)的半径方向上均布且依次排列。高精度的滚动体(2)密排在低成本的保持架(1)上，配合高精度的轴承圈(4)，制成无轨道精密轴承。轴承圈(4)与所有滚动体(1)的接触区域可覆盖整个轴承圈(4)的工作平面，磨损较为均匀，且磨损后易于精化。本发明提供的无轨道精密平面止推轴承具有回转精度高、制作成本低、抗磨损能力强的优点。

技术研发人员：凌四营,杨振湘,彭峙雄,王奉涛,戴厚富,张嘉阳,王洪建
受保护的技术使用者：汕头大学
技术研发日：
技术公布日：2024/5/29