伴随精密机械传动的不断发展,传统的滚动轴承已逐步被弹性支撑的技术所替代,尤其在高精度的定位场景中已经成为了核心的解决方案。可凭借其专项的十字弹簧轴承的特有的设计,在有限的角行程的应用中都得到了较好的应用。通过以5004-400型号为切入点对5004-600、5004-800等衍生的各类型号的技术特性及其在行业的广泛应用等作一番深入的探究和剖析。
一、技术原理:弹性变形替代滚动摩擦
基于对柔性金属片的正交的精心的设计,将其通过材料的弹性变形来实现了Riverhawk十字弹簧轴承的旋转的自由度。以5004-400型的典型设计为例,其核心的灵魂就体现为两组交叉的AISI 420的耐腐蚀钢的弹簧片的巧妙的设计,在±30°的角的行程内都能提供无摩擦的支撑。依托于对传统的轴承设计的深度的革新,不仅已将轴承的滚动摩擦与滑动的磨损两大主要的故障都清除了,而且对真空环境或洁净度的要求都极之苛的场所的应用也无一例外的可行。

技术参数对比显示:
以基础的400型号为代表的同系列的几种型号其径向的承载力均有所提高,例如5004-400型号的其径向的承载力可达13.8磅,其扭转的刚度可达0.0035lb-in/度。
凭借对5004-600的进一步的增强其所能承受的径向的负载已经提升至了21.0磅,尤其其其所能带来的扭转的刚性也已达0.0004 lb-in/度的高标准。
其高达5004-800的型号就可承受39.5磅的径向负载,且其扭转的刚度达0.0017lb-in/度等。
借助其特有的模块化设计,不仅可根据具体的工况对产品的各个参数进行灵活的选择,而且还可根据具体的应用将其作为一个相对独立的系统来设计,例如在光学仪器的镜片的调整机构中就可充分的利用了5004-400的轻量化的特性将系统的惯性降低;而在风电设备的偏航系统中则可充分的利用了5004-800的高的负载能力将其能承受的更强的风载等。
二、性能优势:无摩擦运行的三大突破
零摩擦运动机制
借助将弹性金属的弯曲的变形体同等的旋转运动相结合,就可清除滚动体与滚道间的接触摩擦,大大提高了传动的效率和工作的可靠性.。经10年无磨损的颗粒污染了光学元件的现象的验证,充分表明了5004-600型铰链系统在长期的真空环境中都能保持良好的工作状态,对其在空间的应用具有重要的意义。
无限循环寿命
经5004系列轴承的材料疲劳测试表明,其在±25°角的行程、50磅的径向载荷的作用下,可完成超过200万次的循环试验而无明显的性能衰减。经该厂5004-800型核能设备的连续运行3年后,其扭转刚度的变化率均低于0.3%,表明了该型设备的良好可靠性。
自定心特性
其弹性的结构就使得轴承具有了自动的复位功能。通过对5004-400型号的精心配制,在数控轧辊磨床的测量臂系统中均能将复位的弹力误差控制在0.02°以下,有效地确保了测量的精度不受机械的振动的影响。

三、行业应用:从航空航天到工业制造
航空航天领域
凭借对5004-600轴承的巧妙应用,将通信卫星的太阳能帆板的驱动臂都支撑在了其上,既完全地避免了低温的环境下将润滑剂的凝固问题,***的提高了卫星的可靠性和可维修性。
基于对激光陀螺稳定平台的优化设计,尤其是对5004-800型号的精心调优,将其所具有的的弹簧片的厚度的优化的调整就将其原有的谐振峰的值降低了62%,从而对其所对应的导航的精度也就得到了明显的提升。
国防军工领域
但美军更新的标准导弹的舵面控制机构却就采用了我们刚刚研制出的5004-400型的高性能轴承,使其能在20,000g的***冲击载荷下仍能保持其所承载的结构的完整性,相较于传统的轴承方案就提升了3倍的末段机动能力。
依托于对MQ-9无人机的光电转塔的升级改造,采用了5004-600型号的光电转塔,既能将原有机的重量降低35%,又能实现0.1mrad的高的指向稳定性。
工业制造领域
凭借对5004-800轴承的广泛的应用及其在沙尘的恶劣的环境下连续2000小时的无衰减的工作证明了其在风电设备的偏航系统中的可靠性和优越性,其维护周期也可延长至传统的滚珠轴承的10倍以上。
依托于对5004系列轴承的广泛采用,其几乎无的摩擦的特性使得了数控磨床的测量臂系统的测量的重复性误差都能得以有效的控制在±0.5μm以内。

四、选型指南:参数匹配与工程验证
从工程的角度出发,选型的核心就体现在对几大关键的参数的把握上,如力学、热学、电学等三个基本的核心参数的合理的选择与综合的利用,才能真正的实现从“选型”到“选优”的根本转变。
根据其标准的设计,5004系列的角行程均可达±30°,但若超出该范围就需要对其所对应的弹簧片的几何尺寸都要作相应的定制了。
但其随载荷的降低则与其自身的刚度成反比,如5004-400在13.8磅的径向载荷下其扭转的刚度为0.0035lb-in/度,而5004-800在39.5磅的载荷下刚度就降至0.0017lb-in/度等。
其具有良好的环境适应性,可耐受-40℃至150℃的较宽的温度范围,对于腐蚀性较强的环境还可选用镀镍或PTFE的涂层版本。
借助对5004-600轴承的预紧力从5N·m调整至8N·m的试验表明了其对汽车的转向系统的振动的有效的抑制作用,对其系统的固有频率的提升达27%,有效的抑制了30Hz的振动峰值。

五、市场趋势:弹性支撑技术的进化方向
随工业4.0对设备的精度的不断的提升,河鹰的轴承也逐步的向智能化的方向发展起了重要的推动作用。借助将更新的5004-iSeries型号的集成薄膜式的应变传感器实时的对弹簧片的应力状态的监测,并将其通过物联网的接口将其上传至云端的的数据分析平台从而对其所对应的弹簧片的工作状态得以更好的动态的监控管理。基于对该半导体设备的深入的测试表明,其所引入的这项 的技术不仅可使设备的预测性维护的周期缩短40%,而且可将设备的停机时间大大地减少到65%以上。
新能源的广泛发展之际,5004系列轴承也已从传统的石油化工领域的输送、泵送、压力容器等领域的应用,拓展至了新能源的氢的储运设备等领域的应用。凭借将其引入的5004-800型的无摩擦的轴承支撑高压的氢气阀门等创新方案,不仅可避免了传统的轴承的润滑剂对氢气的污染,对目前的ISO 15848微泄漏的认证也均已通过。
通过对卫星的太阳能帆板的稳准支撑、对风电的偏航系统的便捷控制、对导弹的制导机构的微妙调控、对数控的机床的测量臂的超精的定位等多方面的应用,Riverhawk的十字弹簧轴承通过其特有的弹性变形的技术,完全地重新定义了现代的精密的支撑的标准。在材料科学的不断突破与物联网的深入融合背景下,机械传动领域的产品也正以更加的 的智能化、可控性、可靠性等方面的产品为代表,开启了机械传动的新纪元。但唯有将其与具体的工况参数相结合,才能充分地把其技术的优势转化为长期的经济效益。
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