美國C-FLEX彎曲樞軸軸承工程數據

C-FLEX是一種非常特有的無摩擦、免維護、金屬彈性軸承。它通過金屬的彈性變形來提供旋轉運動，消除了傳統軸承中的滾動體、滑動面和潤滑需求。


核心工作原理
C-FLEX軸承的核心是一個經過特殊加工的、一體成型的金屬部件（通常是高強度不銹鋼，如17-4 PH或316不銹鋼）。它通過兩個正交的柔性鉸鏈來工作：


徑向柔性單元：允許軸在軸承內確切對中，補償靜態和動態的徑向偏移。


扭轉柔性單元：提供繞軸線的旋轉自由度，即所需的“樞軸”運動。


運動是通過材料本身的彈性彎曲來實現的，因此沒有相對滑動的部件，從而實現真正的無摩擦和無限壽命（在材料疲勞極限內）。


關鍵工程數據與性能參數
以下是工程師在選擇和設計C-FLEX軸承時關注的數據和特性：


1. 運動性能
旋轉角度（Angular Rotation）： 這是關鍵的數據。標準C-FLEX軸承通常提供 ±0.5° 至 ±4° 的旋轉角度。特殊設計可以達到 ±30° 甚至更大，但這會顯著影響其他性能（如剛度、壽命）。


徑向偏移補償能力（Radial Offset）： 能夠補償的軸不對中量，通常在 ±0.001英寸 至 ±0.010英寸（±0.025mm 至 ±0.25mm）量級。


軸向偏移補償能力（Axial Offset）： 能夠補償的軸伸長或收縮量。


平行偏移補償能力（Parallel Offset）： 能夠補償的兩軸中心線平行錯位量。


2. 剛度特性
剛度是施加的力與產生的位移之比。C-FLEX軸承在三個方向上的剛度需要單獨考慮：


扭轉剛度（Rotational / Torsional Stiffness, Kr）： 抵抗旋轉運動的剛度。單位通常為 in-lb/degree 或 N-m/rad。這是重要的剛度參數，直接決定了需要多大的扭矩才能產生所需的偏轉。


徑向剛度（Radial Stiffness, Ky）： 抵抗徑向力的剛度。單位通常為 lb/in 或 N/m。


軸向剛度（Axial Stiffness, Kx）： 抵抗軸向力的剛度。單位通常為 lb/in 或 N/m。


特點： C-FLEX軸承的剛度是高度可預測且線性的（在小角度下），非常適合需要確切運動控制的應用。


3. 負載能力
徑向負載（Radial Load）： 軸承能承受的垂直于軸線的力。從幾磅到數百磅不等，取決于軸承尺寸和材料。


軸向負載（Axial Load）： 軸承能承受的沿軸線方向的力。


力矩負載（Moment Load）： 軸承能承受的傾覆力矩。


重要提示： 負載能力與旋轉角度緊密相關。更大的偏轉角度會顯著降低軸承的負載能力。必須參考制造商提供的 “負載-偏轉”曲線 來進行設計。


4. 壽命與疲勞
無限壽命（Infinite Life）： 這是C-FLEX大的優勢之一。只要軸承的大應力始終保持在材料的疲勞極限（Endurance Limit）以下，它就可以承受無限次的循環運動而不會失效。


材料選擇： 常用的材料是17-4 PH不銹鋼（沉淀硬化），因其具有極高的強度和優異的疲勞性能。其他材料如316不銹鋼、鈹銅（BeCu）或鈦合金也可用于特殊環境。


設計準則： 制造商通常會根據所需行程（旋轉角度）和材料，提供一個確保無限壽命的大推薦應力水平。


5. 環境適應性
溫度范圍： 由于是全金屬結構且無需潤滑，C-FLEX軸承的工作溫度范圍極廣，通常從 -200°C 到 +200°C 以上，具體取決于材料。


耐腐蝕性： 使用不銹鋼材料時，具有良好的耐腐蝕性，可用于真空、超潔凈或腐蝕性環境。


真空與潔凈室兼容： 無析出物、無需潤滑，是真空系統（如半導體制造設備）和航天應用的理想選擇。


抗輻射性： 金屬材料本身具有很不錯的抗輻射能力。