CN102240923A - 一种调整动静压磨头油膜温度的方法 - Google Patents
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Abstract
一种调整动静压磨头油膜温度的方法，该方法根据温度传感器对油温和水温的检测结果采取对水进行加热或冷却，从而通过水对直接进入动静压主轴轴承的润滑油进行加热或冷却；所述方法在传统的供给动静压主轴轴承润滑油的工作油路上增加一个以水为热传导介质的调温装置，该装置由供油系统、水冷机、热交换器组成，内置螺旋管加热器的热交换器通过冷却进出水管与冷水机相连，通过进出油管与供油系统相连；所述方法将水冷机与螺旋管加热器设置处于互锁状态。本发明能通过控制热交换器来自动调整动静压磨头油膜温度，达到既能调节润滑油的温度，又不会造成油品由于加热过渡而变质的双赢效果。本发明适用于大、中型机床液压或静压系统润滑油的温度调整。
Description
技术领域
本发明涉及一种调整动静压磨头油膜温度的方法，属高精度机床润滑技术领域。
背景技术
高精度机床一般采用动静压轴承作为其主轴轴承，动静压轴承一般采用润滑油作为润滑介质，而润滑油的粘度随温度变化的影响十分显著，润滑油粘度变化对主轴的性能、温升有显著影响，进而对机床的加工精度、尺寸稳定性产生影响。传统的润滑油油温调整方式是将整个油箱的润滑油进行加热或冷却，这一方面温度调整时间长、效率低，另一方面在对润滑油进行加热过程中，由于加热部件存在的局部高温容易造成油品的老化变质，从而影响油品的使用寿命，有时还会造成因变质油品堵塞油路造成主轴抱死的不良后果。故而需对动静压轴承油温调整方法加以改进。本方法采用水对润滑油进行温度调节，由于水的热容量大，加之仅对直接进入动静压轴承的润滑油进行温度调节，故调节效率高。特别是在对润滑油进行加热时，通过加热水来加热润滑油，由于水的沸点仅为100℃，这样就可以完全避免润滑油在加热过程中因局部高温造成的油品变质。
发明内容
本发明的目的是，针对传统润滑油加热或冷却存在的缺陷，公开一种高效节能而且不会造成油品老化变质的润滑油温控方法。
实现本发明的技术方案是，
采取闭环控制，根据温度传感器对流经动静压主轴轴承的润滑油油温和水浴温度的检测结果，自动控制对水进行加热或冷却，从而通过水对直接进入动静压主轴轴承的润滑油进行加热或冷却。
本发明在传统的供给动静压主轴轴承润滑油的工作油路上增加一个以水为热传导介质的调温装置，该装置由供油系统、水冷机、热交换器、单片机系统和润滑油温度传感器组成，内置螺旋管加热器的热交换器通过冷却进出水管与冷水机相连，通过进出油管与供油系统相连。
热交换器是水与润滑油进行热交换的场所，热交换器由进出水管、端盖、内套、外套、螺旋管加热器、温度传感器、接线柱和进出油管接头组成，内套置于外套之中，内外套两端为端盖；螺旋管加热器位于内套中，螺旋管加热器两端分别与安装在端盖上的接线柱相连，接线柱接加热电源；连接水冷机的进出水管通过安装在上下端盖上的管接头与热交换器内套相通；内套和外套之间的壁环绕有螺旋形油槽油槽两端分别与连接供油系统的进出油管接头相连；温度传感器置于热交换器内套水中，可以监测热交换器内套中的水温。
水冷机通过水管与热交换器相连，连接动静压轴承的供油系统通过油管与热交换器内外套之间的润滑油管道相连；润滑油流经内套与外套之间的螺旋槽，冷却机的冷却水通过冷却进水管进入热交换器内套，再通过冷却出水管回到冷却机进行循环。通过对水的加热或冷却来对润滑油进行加温或降温。水冷机与螺旋管加热器设置处于互锁状态；即润滑油加热时，螺旋管加热器工作，水冷机不工作；润滑油降温冷却时，水冷机工作，螺旋管加热器不工作。
由润滑油温度传感器、水温度传感器、单片机组成一个控制润滑油油温的闭环控制系统，润滑油温度传感器设置在动静压轴承内壁上或动静压轴承润滑油出口，能真实反映流经动静压轴承的润滑油膜温度。
根据润滑油温度传感器提供的润滑油油温信号，当需要对润滑油进行加热时，单片机控制系统启动螺旋管加热器对热交换器中的水进行加热，从而对流经热交换器直接进入静压轴承的油进行加热，此时制冷系统处于互锁状态不能启动，当水温加热到设定的温度时，温度传感器发出信号切断螺旋管加热器电路停止加热，而当水温低于设定值时重新启动螺旋管加热器，使水温保持在设定的范围。随着油箱油温的升高，当油箱油温处于设定的温度以上时，系统切断螺旋管加热器电路停止加热。
根据润滑油温度传感器提供的润滑油油温信号，当需要对润滑油进行冷却时，单片机控制系统启动水冷机，通过冷水机向热交换器输送低于润滑油温度的冷却水，对流经热交换器螺旋槽直接进入静压轴承的油进行冷却，当油箱油温下降到设定的低温温度时，系统停止水冷机工作，保持润滑油在一定的温度范围内。
本发明与现有技术比较的有益效果是，采用了本发明方法后，由于是利用水工质与润滑油进行热交换，能通过控制热交换器来自动调整动静压磨头油膜温度，可以完全避免润滑油在加热过程中因局部高温造成的油品变质，达到既能调节润滑油的温度，又不会造成油品由于加热过渡而变质的双赢效果。
本发明适用于大、中型机床液压或静压系统润滑油的温度控制和调整。
附图说明
图1为本发明原理结构示意图；
图2为本发明热交换器结构示意图；
图3为本发明实施例润滑油加热控制闭环示意图；
图4为本发明实施例润滑油冷却控制闭环示意图；
图中图号表示：1是水冷机；2是螺旋管加热器；3是温控开关；4是变量泵；5是液位传感器；6是吸油过滤器；7是润滑油温度传感器B；8油箱；9是空气滤清器；10是动静压轴承；11是主轴；12是压力继电器；13是压力计；14是压差发生器；15是精滤器； 16是泄放阀；17是储能器；18是单向阀；19是溢流阀；20是水温度传感器A；21是热交换器；22是冷却进水管；23是端盖；24是O型密封圈；25是内套；26是外套；27是冷却出水管；28是出油管接头；29是进油管接头；30是接线柱。
具体实施方式
图1所示为本发明具体实施的结构图，图2为热交换器结构图。
本发明实施例由供油系统、水冷机1、热交换器21、单片机系统和润滑油温度传感器组成。热交换器21是本发明方法实施的关键部件，通过热交换器21，温度低的润滑油在此由热水加热，温度高的润滑油在此由冷却水冷却；热水由安装在热交换器中的螺旋加热器2加热，冷却水由水冷机1通过安装在热交换器21上的冷却水进出水管22、27向热交换器提供，但是，水冷机1与螺旋管加热器2处于互锁状态。
热交换器主要由冷却进水管22、冷却出水管27、端盖23、内套25、外套26、螺旋管加热器2、温度传感器20和进出油管接头28、29组成。
润滑油流经内套25与外套26之间的螺旋槽，冷却机1的冷却水流经热交换器内套25进行循环。通过对水的加热或冷却来对润滑油进行加热或冷却，水冷机1与螺旋管加热器2处于互锁状态。
由润滑油温度传感器7、水温度传感器20、单片机组成一个控制润滑油油温的闭环控制系统，为了真实反映流经动静压轴承的润滑油膜温度，润滑油温度传感器设置在动静压轴承内壁上或动静压轴承润滑油出口。
如图3所示，根据润滑油温度传感器7提供的润滑油油温信号，当需要对润滑油进行加热时，单片机控制系统启动螺旋管加热器2对热交换器21中的水进行加热，从而对流经热交换器直接进入动静压轴承10的油进行加热，此时水冷系统处于互锁状态不能启动，当水温加热到设定的温度时，水温度传感器20发出信号，控制系统切断螺旋管加热器电路停止加热，而当水温低于设定值时重新启动螺旋管加热器2，使水温保持在设定的范围。随着油箱8油温的升高，当油箱8油温处于设定的温度以上时，控制系统切断螺旋管加热器2电路停止加热。
如图4所示，根据润滑油温度传感器7提供的润滑油油温信号，当需要对润滑油进行冷却时，单片机发出指令，系统启动水冷机1工作，向热交换器21的内套25不断输送冷却水，内套25的冷却水对流经热交换器螺旋槽直接进入静压轴承10的润滑油进行冷却，当油温下降到一定温度时，润滑油温度传感器7将静压轴承的油膜温度信号传给单片机，单片机发出指令，系统停止水冷机工作。
Claims (1)
1.一种调整动静压磨头油膜温度的方法，其特征在于，所述方法采取闭环控制，根据温度传感器对流经动静压主轴轴承的润滑油油温和水浴温度的检测结果，自动控制对水进行加热或冷却，从而通过水对直接进入动静压主轴轴承的润滑油进行加热或冷却；
所述方法在传统的供给动静压主轴轴承润滑油的工作油路上增加一个以水为热传导介质的调温装置，该装置由供油系统、水冷机、热交换器、单片机系统和润滑油温度传感器组成，内置螺旋管加热器的热交换器通过冷却进出水管与冷水机相连，通过进出油管与供油系统相连；
所述方法将水冷机与螺旋管加热器设置处于互锁状态；即润滑油加热时，螺旋管加热器工作，水冷机不工作；润滑油降温冷却时，水冷机工作，螺旋管加热器不工作；
所述方法中，所述润滑油温度传感器设置在动静压轴承内壁上或动静压轴承润滑油出口，能真实反映流经动静压轴承的润滑油膜温度。
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