專利名稱：具有彈性體的聚合物軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承，特別涉及一種用于一轉(zhuǎn)軸的聚合物軸承裝置和其上緊套一彈性體套筒的軸承以及使用該軸承裝置的小功率電動機(jī)。
背景技術(shù)：
在工作條件要求振動、往復(fù)運(yùn)動或連續(xù)運(yùn)動的許多場合、例如小電動機(jī)中聚合物軸承已使用多年。在一常規(guī)電動機(jī)中，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸穿過一用支架構(gòu)成的殼體，這些支架蓋住轉(zhuǎn)子開口的兩端，固定在定子上。該殼體約束轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸，從而約束轉(zhuǎn)子主體相對定子的大致軸向運(yùn)動并支撐轉(zhuǎn)軸在其中轉(zhuǎn)動的軸承。軸承在容許轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸大致自由轉(zhuǎn)動的同時保持轉(zhuǎn)子的穩(wěn)定性和對中。
對于電動機(jī)可在多達(dá)數(shù)年的長期使用期中時停時轉(zhuǎn)應(yīng)用中，就特別需要使用這類電動機(jī)。因此，該電動機(jī)必須非常耐用、故障率極低、最好在其使用壽命中很少需要維護(hù)。為滿足這些要求，最成問題的部件是軸承，因為軸承在電動機(jī)的壽命期中不斷與轉(zhuǎn)軸發(fā)生摩擦接觸。
公知有若干種軸承裝置。一種“無潤滑”電動機(jī)一般由一轉(zhuǎn)子構(gòu)成，該轉(zhuǎn)子上卷繞有在一稱為定子的殼體中烘制的導(dǎo)線，該定子的圓周上裝有磁鐵。該電動機(jī)的轉(zhuǎn)軸必須用至少兩個軸承支撐，這些軸承保持轉(zhuǎn)子在定子中很好地對中，使得轉(zhuǎn)子平穩(wěn)轉(zhuǎn)動，摩擦損耗最低。由于無法絕對對中，如電動機(jī)必須順時針和逆時針轉(zhuǎn)動，該系統(tǒng)就會沿轉(zhuǎn)軸生成一軸向力。因此必須用一止推墊圈或滾珠軸承承受該載荷。
在無潤滑電動機(jī)中工作的聚合物平面軸承會生成很大噪聲和振動，從而造成軸承的磨損、電動機(jī)轉(zhuǎn)速大大下降并縮短電動機(jī)壽命。
還公知有徑向軸承，徑向軸承與一軸承座為壓入緊配合。這種軸承在壓入軸承座后需要機(jī)加工，因此電動機(jī)的制造成本大大增加。盡管被壓入配合的徑向軸承在裝配時由于軸承與殼體之間的過盈配合而固定在軸承座中適當(dāng)位置，但該電動機(jī)的性能有時無法達(dá)到最佳，因為位置固定的軸承不容許轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的對中那怕有絲毫的偏差。如電動機(jī)在運(yùn)行中受到劇烈振動或沖擊，就會生成極大噪聲和振動。
還公知有罩極型電動機(jī)，這類電動機(jī)一般使用容納在壓鑄法生產(chǎn)的鋁或鋅的軸承座中的球形直徑、浸油粉末金屬軸承或滾珠軸承中。這些類型的軸承需要不斷使用潤滑劑。在液壓系統(tǒng)中，電動機(jī)轉(zhuǎn)軸受油膜支撐，油膜造成該系統(tǒng)不穩(wěn)定。該液壓潤滑系統(tǒng)不適合于本發(fā)明，因為與本發(fā)明涉及的無潤滑電動機(jī)相比不穩(wěn)定現(xiàn)象的本質(zhì)不同。
因此一直需要有一種無潤滑電動機(jī)軸承裝置，它能解決噪聲和振動問題，從而軸承能穩(wěn)定連續(xù)轉(zhuǎn)動，提高電動機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性，延長電動機(jī)的使用壽命。
本發(fā)明概述本發(fā)明涉及一種復(fù)合軸承裝置，其中，一種具有良好自潤滑性的聚合材料上被環(huán)繞一具有良好阻尼性的彈性體套筒，使得該軸承無潤滑連續(xù)轉(zhuǎn)動，噪聲和振動降低，從而減少軸承的磨損，延長該軸承裝置和該電動機(jī)的使用壽命。
本發(fā)明還提供一種小功率電動機(jī)，包括一可在一定子中轉(zhuǎn)動的轉(zhuǎn)子；環(huán)繞定子設(shè)置的用來驅(qū)動該轉(zhuǎn)子的定子繞組；一轉(zhuǎn)動固定在該轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)軸以及一軸承裝置，該軸承裝置包括一被一彈性體套筒連接環(huán)繞的軸承，該套筒減小該軸承裝置的噪聲和振動，從而提高電動機(jī)穩(wěn)定性和可靠性，延長電動機(jī)使用壽命。
按照本發(fā)明另一方面，該軸承裝置包括一便于把該軸承裝置裝入該電動機(jī)的一殼體中的軸承承托。
附圖簡要說明

圖1A和1B分別為本發(fā)明軸承裝置的橫截面圖和側(cè)視圖。
圖2A和2B分別為粘合在一金屬承托上的本發(fā)明軸承裝置的橫截面圖和側(cè)視圖。
圖3A和3B分別為本發(fā)明一由一彈性體套筒環(huán)繞的帶凸緣軸承的橫截面圖和側(cè)視圖。
圖4A和4B分別為粘合在一金屬承托上的本發(fā)明一由一彈性體套筒環(huán)繞的帶凸緣的軸承的橫截面圖和側(cè)視圖。
圖5為使用本發(fā)明的一電動機(jī)的側(cè)視圖。
本發(fā)明詳細(xì)說明為了了解本發(fā)明要解決的噪聲和振動現(xiàn)象問題，該現(xiàn)象在實驗上定量化后提出一數(shù)學(xué)模型模擬造成不穩(wěn)定性的噪聲和振動。然后提出該不穩(wěn)定性的技術(shù)解決方案。
我們發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)有技術(shù)的噪聲和振動問題事實上與一種稱為“逆旋轉(zhuǎn)”的現(xiàn)象而相關(guān)。當(dāng)轉(zhuǎn)軸表面與軸承發(fā)生徑向接觸并且摩擦在轉(zhuǎn)子上造成一切向力時便發(fā)生逆旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象。由于該摩擦力與接觸力的徑向分量近似成正比，因此生成不穩(wěn)定性的先決條件。該切向力造成旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，從而進(jìn)一步在轉(zhuǎn)子上造成更大的離心力，轉(zhuǎn)而造成更大的接觸力，從而造成更大的引起旋轉(zhuǎn)的摩擦力。
當(dāng)電動機(jī)轉(zhuǎn)速達(dá)到一定值并且與電動機(jī)在一定程度上不平衡或受到一定程度的外來擾動相結(jié)合時，就會出現(xiàn)這一現(xiàn)象。噪聲與由轉(zhuǎn)軸的逆旋轉(zhuǎn)造成的振動有關(guān)，而當(dāng)轉(zhuǎn)軸在該轉(zhuǎn)動相反方向上自轉(zhuǎn)時生成逆旋轉(zhuǎn)。噪聲和振動直接起因于軸承/轉(zhuǎn)軸交界面并由它們之間的摩擦造成。該系統(tǒng)然后變得不穩(wěn)定。由于該噪聲，該不穩(wěn)定性稱為嘯叫。該不穩(wěn)定性消耗大量能量，還造成軸承聚合物的迅速磨損。噪聲和振動并非如先前假定的那樣是由電動機(jī)部件的共振造成的。
在第一種方法中穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)可近似用μ＜2ε，其中，μ為軸承/轉(zhuǎn)軸交界面上的摩擦系數(shù)，ε為該軸套的臨界阻尼的百分比。按照該標(biāo)準(zhǔn)，可通過提高臨界阻尼的百分比或減小摩擦系數(shù)使不穩(wěn)定系統(tǒng)穩(wěn)定。
然后研制出了一種復(fù)合平面軸承裝置，其中，該軸承的全部或部分環(huán)繞有一彈性體套筒，使用外部阻尼效應(yīng)補(bǔ)償用來制作該軸承的聚合物的軸承/轉(zhuǎn)軸交界面上的干摩擦系數(shù)。該阻尼大大減小了由逆旋轉(zhuǎn)造成的噪聲和振動。
圖1A和1B示出本發(fā)明一彈性體套筒4環(huán)繞的一軸承2。所示軸承裝置6如圖所示可直接裝入一電動機(jī)中。連接在該聚合物軸承上的彈性體套筒減小由轉(zhuǎn)軸與該軸承的接觸造成的噪聲和振動，從而起阻尼作用。
本發(fā)明控制轉(zhuǎn)子噪聲和運(yùn)轉(zhuǎn)的有效性與用來制作該套筒的彈性體的剛性有關(guān)，而彈性體的剛性又決定于其在工作溫度下的硬度和在軸承上的幾何形狀(壁厚)。該彈性體必須足夠硬，以確保轉(zhuǎn)軸在兩軸承之間自對中的同時位移最小(小于受這些軸承支撐的轉(zhuǎn)子與該軸承之間的氣隙)。該硬度和壁厚因而取決于為一定應(yīng)用場合選擇的彈性體的材料。
彈性體套筒的壓縮性必須與對軸承的使用要求匹配，使得彈性體中在轉(zhuǎn)子上靜態(tài)和動態(tài)載荷作用下只發(fā)生有限徑向移動。這可用彈性體的壓縮性和彈性體套筒的厚度控制。例如，一電動機(jī)的轉(zhuǎn)子與殼體的可容許間隙為0.008英寸。壓縮偏移為5％、壁厚為0.10英寸的彈性體在特定轉(zhuǎn)子載荷下偏移0.005英寸。如該裝置包括一壁厚為0.300英寸的彈性體套筒，則總偏移為0.015英寸，容許轉(zhuǎn)子接觸殼體。環(huán)繞在軸承上的彈性體套筒的壁厚至少為1mm，最好至少為約2mm，但不大于10mm，最好不大于6mm，更好不大于4mm，這決定于具體應(yīng)用場合所要求阻尼。
由于不希望彈性體受到摩擦力，因此軸承/彈性體裝置的設(shè)計決定于該軸承所受軸向載荷。圖3A和3B示出一由一彈性體套筒4連接環(huán)繞的帶凸緣軸承10。在該實施例中，該軸承/彈性體裝置6可代替一徑向軸承和一止推墊圈。
該軸承呈圓柱形，以過盈配合插入在該套筒的對應(yīng)圓柱形空間中?？捎酶鞣N常規(guī)方法實現(xiàn)過盈配合，包括把彈性體模制在軸承表面上；把彈性體壓配合到軸承上；把彈性體粘合在軸承上；用一保持機(jī)構(gòu)把彈性體裝在軸承上，例如彈性體上的保持銷插入軸承表面上的凹槽中；以及其他公知裝配方法。其結(jié)果是彈性體套筒本身一般呈圓柱形，最好是套筒的大小和形狀在套住軸承的所有部位上都相同。
彈性體套筒可在縱向上包圍整個軸承，也可只包圍軸承的一部分，這決定于所需阻尼和減噪程度?？墒止ぐ演S承組件裝入彈性體套筒，在大容量應(yīng)用場合也可使用自動設(shè)備。圖2A和2B示出本發(fā)明一軸承2，其模制彈性體4粘合在一金屬承托8上。在圖4A和4B所示本發(fā)明另一實施例中，一金屬圈8可環(huán)張設(shè)置在彈性體套筒4上，以便于把一包括一帶凸緣的軸承10的軸承裝置6裝入該電動機(jī)的殼體中。
本發(fā)明使用的軸承可用高性能聚合物制成。合適的聚合物的特點在于摩擦系數(shù)低、尺寸穩(wěn)定和耐用，從而在磨耗不大的情況下能承受轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動時受到的磨損。指示出耐用性大小的一種典型數(shù)量表示方法是使用用Falex 1號圈和塊磨損和摩擦測試器進(jìn)行的磨損測試。該設(shè)備參見ASTM測試方法D2714。對一塊狀聚合物的樣本進(jìn)行該測試。在制作磨損樣本時，對測試塊進(jìn)行機(jī)加工，生成一6.35mm(0.25英寸)寬的接觸面，該接觸面的弧度使得它與一相配轉(zhuǎn)動金屬圈的圓周相符，該圈的直徑為35mm(1.38英寸)，寬度為8.74mm(0.34英寸)。這些塊狀聚合物在烘干后在測試之前放在干燥劑上。
在稱重后，該干燥塊安裝在轉(zhuǎn)動金屬圈上，該圈用選定的測試壓力對塊狀聚合物加負(fù)荷。該圈的轉(zhuǎn)速設(shè)定成所需轉(zhuǎn)速。在兩相配表面之間不加潤滑劑。該圈為SAE 4620鋼，RC 58-63，6-12 RMS。該圈在該塊狀聚合物上轉(zhuǎn)動24小時，不斷記錄摩擦力，從而算出摩擦系數(shù)。在測試結(jié)束時，拆下該塊狀聚合物，稱重，該圈與該塊之間的摩擦造成的磨損程度用下式計算磨損量(cm3/hr)＝重量損耗(g)*1/材料密度(g/cm3)*1/測試時間(hr)，其中，*表示乘號。
一聚合物作為軸承制造材料的有用性與它在使用條件下的磨損量和摩擦系數(shù)成反比。這些條件可表示為一稱為PV的數(shù)量，PV即摩擦裝置(轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸)作用在軸承上的壓力乘以該摩擦裝置的運(yùn)動速度。PV值的單位為MPa·m/s(Psi·ft-lb/min)。摩擦力為對由制造兩物體的材料的表面的不平造成的兩接觸物體的相對運(yùn)動的阻力。保持一物體相對另一物體的勻速度所需的力(i)與兩表面之間的垂直壓力(ii)之比為摩擦系數(shù)，摩擦系數(shù)為一無量綱值。
本發(fā)明用來制造軸承的聚合物的特點在于其磨損值(即在用作無潤滑電動機(jī)軸承時在一PV值下的磨損程度)，還在于在可接受磨損范圍內(nèi)時它能承受的PV值或在用作無潤滑電動機(jī)軸承時在一PV值下的摩擦系數(shù)。在PV值一定時，磨損值和摩擦系數(shù)最好小，在可接受磨損范圍內(nèi)時PV值最好高。
合適的聚合物用作無潤滑電動機(jī)軸承時在一定PV值下的磨損值范圍為約2×10-6mm3/hr-約2×10-5mm3/hr。合適聚合物在用作無潤滑電動機(jī)軸承時在一定PV值下的摩擦系數(shù)至少為約0.05，但不大于0.3，最好不大于0.2，最最好不大于0.15。聚合物用作無潤滑電動機(jī)軸承時一般表示聚合物所受作用的PV值可從范圍為0.05-0.25Mpa(更一般約為0.1-0.15Mpa)的一壓力和約為0.2-10m/s(更一般為約0.4-1.25m/s)的速度算出，從而在這些情況下PV值約為0.01-2.5MPa·m/s(更一般為0.04-0.2MPa·m/s)。
本發(fā)明所使用的軸承的壁厚至少為約1mm，但不大于4mm，最好不大于2mm。
可用作本發(fā)明軸承的高性能聚合物的具體例子包括但不限于聚酰亞胺、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、乙縮醛、聚醚醚酮、聚醚醚酮酮(polyetherketoneketones)、聚醚酰亞胺(polyetherimides)、液晶聚合物、含氟聚合物(fluoropolymers)、酚醛塑料(phenolics)、聚醚硫化物(polyethersulfides)、聚苯硫(polyphenylenesulfides)和現(xiàn)有技術(shù)中通常使用的其他軸承材料。聚酰亞胺由于其優(yōu)良的自潤滑特性而成為優(yōu)選軸承材料。E.I.du Pont de Nemours andCompany用來制作Vespel部件和形狀的聚酰亞胺由于其優(yōu)良的耐磨性和極低的熱膨脹系數(shù)而成為特別優(yōu)選的材料。
根據(jù)所需應(yīng)用，用來制造本發(fā)明軸承的高性能聚合物還可含有添加劑如片狀硅酸鹽；填料如玻璃纖維或碳纖維；內(nèi)部潤滑劑如石墨、硅、聚(四氟乙烯(poly(tetrafluoroethylene))或MoS2或這些聚合材料制造成分中通常所含的其他公知添加劑。當(dāng)內(nèi)部潤滑劑在模制前與用來制造軸承的聚合物化合時，潤滑劑的這一使用與在轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸與軸承的接觸面上使用外來潤滑劑相區(qū)別。在本發(fā)明軸承裝置中，軸承無潤滑劑運(yùn)行，轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸與軸承的接觸面上沒有任何外來潤滑劑。
該彈性體套筒提供一有用的阻尼作用的范圍的能力一般由制造該套筒的彈性體的tan delta表示。用動力學(xué)測量確定tan delta，在這些動力學(xué)測量中，在一實驗中使一樣本受周期性應(yīng)力或應(yīng)變變形，然后確定樣本的彈性和粘性響應(yīng)。周期性變形造成樣本的周期性響應(yīng)。響應(yīng)可滯后或超前于變形，該相位滯后(tan delta)是樣本中彈性對總響應(yīng)的貢獻(xiàn)與粘性對總響應(yīng)的貢獻(xiàn)之比的直接度量。使用響應(yīng)的相位滯后和大小，該信號可分解成同相和90°異相分量，同相分量代表彈性響應(yīng)，90°異相分量代表粘性響應(yīng)。從該同相信息確定儲能模量(G′，E′)。儲能模量為對一樣本的存儲能量的能力的度量，稱為彈性模量。從90°異相信息可確定損耗模量(G＂，E＂)。損耗模量為對一樣本的消耗能量的能力的度量。損耗模量與儲能模量之比稱為tandelta，代表該樣本的阻尼特性。
一般把一樣本夾入一機(jī)械動力分析器后在以受控速率下加熱或冷卻的同時使其發(fā)生振動變形進(jìn)行該測試。連續(xù)監(jiān)控樣本和機(jī)械夾具組件隨溫度變化的共振頻率。隨著該材料的粘彈響應(yīng)在某一溫度范圍上變化，保持樣本變形大小不變所需的電能也變化，連續(xù)監(jiān)控該電能。使用定量分析程序計算樣本隨溫度獲時間的變化而變化的模量(剛性)和粘彈損耗特性。由于tan delta是一比值，因此它無量綱。
本產(chǎn)品的使用溫度范圍為約-40℃-200℃，這決定于該彈性體的工作極限。例如，一般使用在大多數(shù)汽車和動力工具中的電動機(jī)在高達(dá)20,000Hz的頻譜內(nèi)工作在-20℃-140℃范圍內(nèi)。該頻率根據(jù)電動機(jī)轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)速和力學(xué)算出。大多數(shù)小電動機(jī)的轉(zhuǎn)速范圍為500-6000rpm，頻率范圍約為10-100Hz。
用來制造本發(fā)明中使用的彈性體套筒的彈性體聚合物的tandelta至少為約0.02，最好至少為約0.05，最最好至少為約0.08，但不大于約0.15，最好不大于約0.12，最最好不大于約0.1。tan delta的值越大，對該裝置的阻尼作用也越大，隨著電動機(jī)轉(zhuǎn)速的提高，用來制造該電動機(jī)中的軸承的彈性體的tan delta因此也應(yīng)增加。一般在約20-30℃的溫度范圍內(nèi)、最好在約23℃溫度下確定上述tandelta值。
用來制造在本發(fā)明中使用的彈性體套筒的彈性體聚合物的特性還在于肖氏A硬度。用硬度計確定肖氏A硬度，該硬度計測量一樣本對壓痕的阻力。如壓頭全部插入樣本，則讀數(shù)為0。如壓頭無法插入樣本，則讀數(shù)為100。一般按照ASTM D-2240或ISO 868進(jìn)行該測試，讀數(shù)無量綱。該彈性體的肖氏A硬度至少為約30，最好至少為約35，最最好至少為約40，但不大于100，最好不大于90，最最好不大于70。
本發(fā)明中可用來制造一套筒的彈性體聚合物包括但不限于烯烴(例如基于丁二烯的)彈性體；苯乙烯彈性體；熱塑彈性體；交聯(lián)彈性體；聚醚/聚酯彈性體；腈橡膠；硅酮橡膠；EPDM如Nordel橡膠；氯丁橡膠；Vamac聚合物；Viton聚合物和其他公知的天然和合成橡膠和彈性體(許多上述彈性體聚合物可從E.I.du Pont de Nemours andCompany或DuPont Dow Elastomers LLC購得)。
適合于制造本發(fā)明軸承的任何高性能聚合物可與任何適合于制造一套筒的彈性體配對形成本發(fā)明軸承/彈性體套筒裝置。
在一特殊實施例中，一用于一有一中心線的轉(zhuǎn)軸的軸承裝置可涉及(a)一有一圓柱形空間的軸承，該轉(zhuǎn)軸在該圓柱形空間中轉(zhuǎn)動，該圓柱形空間有一中心線，該軸承用一聚合物制造，當(dāng)PV值為約0.01-2.5Mpa·m/s的范圍時得出該聚合物的磨損值為約2×10-6mm3/hr-約2×10-5mm3/hr；以及(b)一套筒，其壁厚均勻，它有一圓柱形空間，該軸承與之過盈配合地位于該圓柱形空間中，該套筒可用一彈性體制造，在溫度為約20-30℃時得出該彈性體的tan delta值至少為約0.02。
其中，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動不加潤滑，套筒可受轉(zhuǎn)軸的移動而壓縮，在移動過程中，轉(zhuǎn)軸的中心線與軸承的中心線平行。
在另一實施例中，一用于一有一中心線的轉(zhuǎn)軸的軸承裝置可涉及(a)一有一圓柱形空間的軸承，該轉(zhuǎn)軸在該圓柱形空間中轉(zhuǎn)動，該圓柱形空間有一中心線，該軸承用一聚合物制造，當(dāng)PV值為約0.01-2.5Mpa·m/s范圍時得出該聚合物的摩擦系數(shù)不大于約0.3；以及(b)一套筒，其壁厚均勻，它有一圓柱形空間，該軸承與之過盈配合地位于該圓柱形空間中，該套筒可用一彈性體制造，在溫度為約20-30℃時得出該彈性體的tan delta值至少為約0.02。
其中，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動不加潤滑，套筒可受轉(zhuǎn)軸的移動而壓縮，在移動過程中，轉(zhuǎn)軸的中心線與軸承的中心線平行。
下列例子更充分示出本發(fā)明，在這些例子中，按照本發(fā)明進(jìn)行第三和第四測試。
為了了解由軸承處摩擦造成的噪聲和振動現(xiàn)象，作出一試驗臺。一小電動機(jī)的轉(zhuǎn)子用特性(質(zhì)量470克，偏心率6.10-6，兩軸承之間的距離80mm)類似的一Jeffcot轉(zhuǎn)子更換。安裝一Bently Navada試驗臺，以便能修正該轉(zhuǎn)軸的水平和垂直位置。數(shù)據(jù)收集由該BentlyNavada試驗臺系統(tǒng)的計算機(jī)軟件控制。軸承的運(yùn)動用鄰近傳感器測量，每一軸承有兩個鄰近傳感器，安裝在水平和垂直位置上記錄位移的軌道。一高速照相機(jī)用來記錄軸承的運(yùn)動。該照相機(jī)每秒鐘能記錄40,500張照片，以清楚顯現(xiàn)性能。該運(yùn)動還用具有錄音功能的普通照相機(jī)記錄。
外徑為14mm、長度為6mm的一聚酰亞胺軸承(例如由E.I.du Pontde Nemours and Company制成的Vespel部件和形狀那樣的軸承)裝入金屬承托中，支撐一直徑為10mm的轉(zhuǎn)軸。該測試選擇的運(yùn)行間隙為0.1-0.2mm。為便于出現(xiàn)“逆旋轉(zhuǎn)”效應(yīng)(即該系統(tǒng)中的不穩(wěn)定性)，轉(zhuǎn)軸放置成與水平位置成45°角。然后逐漸提高轉(zhuǎn)速。
第一測試使用運(yùn)行間隙為0.1mm的軸承。伴隨嘯叫噪聲的逆旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象出現(xiàn)在2,664rpm轉(zhuǎn)速上。所記錄的逆旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為4,803rpm。
第二測試的運(yùn)行間隙為0.1mm。逆旋轉(zhuǎn)和噪聲出現(xiàn)在2,756rpm轉(zhuǎn)速上，逆旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為5,190rpm。
用運(yùn)行間隙為0.16mm、環(huán)繞有一外徑為22mm的Hytrel6356熱塑彈性體圈中的軸承進(jìn)行第三測試。該現(xiàn)象出現(xiàn)在2,827rpm轉(zhuǎn)速上，逆旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速為6,380rpm。測得該Hytrel熱塑彈性體圈的阻尼特性約為4％。
第四測試使用0.2mm的較大間隙(通常對穩(wěn)定性不利)。該聚酰亞胺軸承環(huán)繞有一直徑為22mm的氯丁彈性體圈中。逆旋轉(zhuǎn)現(xiàn)象在約6000rpm轉(zhuǎn)速上才出現(xiàn)，因此防止在先前測試中檢測到嘯叫噪聲。該彈性體的阻尼特性計算出約為10％。但從對照相機(jī)記錄的分析中可看到轉(zhuǎn)軸從左向右運(yùn)動，并不發(fā)生自轉(zhuǎn)。因此可得出，轉(zhuǎn)軸對軸承的沖擊的阻尼是振動和噪聲減小的原因。
彈性體套筒的阻尼效應(yīng)在第三和第四測試中表現(xiàn)為下列事實，電動機(jī)在達(dá)到比第一和第二測試高得多的轉(zhuǎn)速時才開始出現(xiàn)逆旋轉(zhuǎn)。
以上舉例說明了本發(fā)明優(yōu)選實施例，但本領(lǐng)域普通技術(shù)人員顯然可在由后附權(quán)利要求限定的本發(fā)明范圍內(nèi)作出修正和改動。
權(quán)利要求
1.一種用于一有一中心線的轉(zhuǎn)軸的軸承裝置，包括(a)一有一圓柱形空間的軸承，該轉(zhuǎn)軸在該圓柱形空間中轉(zhuǎn)動，該圓柱形空間有一中心線，該軸承用一聚合物制造，當(dāng)PV值為約0.01-2.5Mpa·m/s范圍時得出該聚合物的磨損值為約2×10-6mm3/hr-約2×10-5mm3/hr；以及(b)一套筒，其壁厚均勻，它有一圓柱形空間，該軸承與之過盈配合地位于該圓柱形空間中，該套筒可用一彈性體制造，在溫度為約20-30℃時得出該彈性體的tan delta值至少為約0.02。其中，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動不加潤滑，套筒可受轉(zhuǎn)軸的移動而壓縮，在移動過程中，轉(zhuǎn)軸的中心線與軸承的中心線平行。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承裝置，其特征在于，當(dāng)PV值為約0.01-2.5Mpa·m/s范圍時得出該聚合物的摩擦系數(shù)不大于約0.3。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的軸承裝置，其特征在于，該摩擦系數(shù)不大于約0.2。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承裝置，其特征在于，該P(yáng)V值由一約為0.05-0.25Mpa的壓力和一約為0.2-10m/s的速度得出。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承裝置，其特征在于，該聚合物包括聚酰亞胺、聚酰胺、聚酰胺酰亞胺、乙縮醛、聚醚醚酮、聚醚醚酮酮(polyetherketoneketones)、聚醚酰亞胺、液晶聚合物、含氟聚合物、酚醛塑料、聚醚硫化物、聚苯硫、聚苯砜。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承裝置，其特征在于，該聚合物為聚酰亞胺。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承裝置，其特征在于，該彈性體的tandelta值至少為約0.08。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承裝置，其特征在于，該彈性體的肖氏A硬度至少為30。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承裝置，其特征在于，該彈性體套筒的材料選自熱塑彈性體、交聯(lián)彈性體和天然和合成橡膠。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承裝置，其特征在于，該彈性體套筒用氯丁橡膠和聚醚/聚酯彈性體中的一種或多種制造。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括一環(huán)繞在彈性體套筒上的金屬圈。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的軸承裝置，其特征在于，該軸承在縱向上只是一部分被該彈性體套筒包圍。
13.一種用于一有一中心線的轉(zhuǎn)軸的軸承裝置，包括(a)一有一圓柱形空間的軸承，該轉(zhuǎn)軸在該圓柱形空間中轉(zhuǎn)動，該圓柱形空間有一中心線，該軸承用一聚合物制造，當(dāng)PV值為約0.01-2.5Mpa·m/s范圍時得出該聚合物的摩擦系數(shù)不大于約0.3；以及(b)一套筒，其壁厚均勻，它有一圓柱形空間，該軸承與之過盈配合地位于該圓柱形空間中，該套筒可用一彈性體制造，在溫度為約20-30℃時得出該彈性體的tan delta值至少為約0.02。其中，轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動不加潤滑，套筒可受轉(zhuǎn)軸的移動而壓縮，在移動過程中，轉(zhuǎn)軸的中心線與軸承的中心線平行。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的軸承裝置，其特征在于，該摩擦系數(shù)不大于約0.2。
15.根據(jù)權(quán)利要求1 3所述的軸承裝置，其特征在于，當(dāng)PV值為約0.01-2.5Mpa·m/s范圍時得出該聚合物的磨損值為約2×10-6mm3/hr-約2×10-5mm3/hr。
16.根據(jù)權(quán)利要求13所述的軸承裝置，其特征在于，該P(yáng)V值由一約為0.05-0.25Mpa的壓力和一約為0.2-10m/s的速度得出。
17.根據(jù)權(quán)利要求13所述的軸承裝置，其特征在于，該聚合物為聚酰亞胺。
18.根據(jù)權(quán)利要求13所述的軸承裝置，其特征在于，該彈性體的tan delta值至少為約0.08。
19.根據(jù)權(quán)利要求13所述的軸承裝置，其特征在于，該彈性體套筒用氯丁橡膠和聚醚/聚酯彈性體中的一種或多種制造。
20.一種小功率電動機(jī)，包括一按權(quán)利要求1或13所述的軸承裝置。
全文摘要
提供一種用于一轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸的軸承裝置，其中，一用高性能聚合物制造的軸承上套有一彈性體套筒，該套筒阻尼由轉(zhuǎn)子轉(zhuǎn)軸相對軸承移動造成的噪聲和振動。
文檔編號F16C17/10GK1398326SQ01804395
公開日2003年2月19日 申請日期2001年1月25日 優(yōu)先權(quán)日2000年1月31日
發(fā)明者P·梅羅特, J·L·博澤特, P·波伊薩特 申請人:納幕爾杜邦公司