CN102840237B - 一种可实现端面配油的液体静压轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可实现端面配油的液体静压轴承，包括轴承体、多个承载油腔，配套的进油管路系统和回油管路系统，其中进油管路系统包括进油口、一端与进油口相连且另外一端与一个承载油腔相连通的主进油通道、对应于其余多个承载油腔而设置且分别保持连通的副进油通道，以及输油通道。所述输油通道的数量对应于进油通道，它们沿着静压轴承的轴向方向而设置，其一端分别与各个进油通道相连通，另外一端与设置在位于轴承体一端的端盖内表面的环形槽共同相连通。通过本发明，能够通过单个液压泵来实现对轴承的端面配油，便于保证各个承载油腔内压力的一致，而且整体结构紧凑、加工性能好，因而适用于各类高精度的承载工作。

Description

一种可实现端面配油的液体静压轴承

技术领域

本发明涉及轴承部件领域，更具体地，涉及一种可实现端面配油的液体静压轴承。

背景技术

在现代机器制造业中，液体静压轴承获得了广泛的应用。所谓液体静压轴承，是利用外部供油装置以一定压力将液压油经由节流器输送到轴承中去，在轴承油腔内形成具有压力的液压油层，相应将轴浮起来而具备承载能力的滑动轴承。其具体工作原理为：当安装在轴承中的轴心未发生位移时，此时轴承的四周间隙相等，流阻也相等，因此各个油腔的压力相等，轴承不承受外载力；而当轴心发生位移时，对着位移方向的轴承间隙减少流阻增大，油腔压力增大，而背着位移方向的结果相反，相应会形成上下不等的压力分布，由此使得轴承具有承载力。此外，由于轴的旋转会在轴承封油面上产生液体动压，有利于提高轴承的承载能力，这种现象称为动压效应。液体静压轴承的特点是回转精度和刚性高、转动平稳无振动，因此广泛应用于精密机床、液压马达、火箭发动机枢轴、天文望远镜等各类设备。

对于现有的液体静压轴承，其结构型式多种多样，例如按照回油方式，可分为周向回油、无周向回油和腔内孔式回油等；按照向油腔供油的方式，可分为外节流和内节流等形式。目前大多数的液体静压轴承是通过二个/四个液压泵分别来对二个/四个油腔供油，这样既增加了成本，也较难保证各个油腔内油压的一致性。此外，有的液体静压轴承通过轴承外表面和/或轴承座内表面的凹槽来实现对油腔的供油，这样要求轴承座设计成一体式结构，而且不方便安装、拆卸及清洗操作。例如，申请号为CN200610032309.4的专利申请公开了一种外间隙节流腔内孔式回油液体静压轴承，其中通过安装在轴承体外锥面上锥套的内表面的两条环形槽来实现对油腔的供油，然而，该结构仍然存在以下的缺陷：1.轴承要设计成圆锥体，这样加工相对困难，并且需要配套的一体式锥套来实现供油，结构复杂；2.轴承较长，轴承座仅能对轴承圆柱部分固定，其余部分则无法固定，没有支撑，相应在长时间使用时易产生弯曲等变形，影响精度。因此，存在对静压轴承的配油方式及其具体构造进行进一步改进的需求。

发明内容

针对现有技术的缺陷和技术需求，本发明的目的在于提供一种可实现端面配油的液体静压轴承，其通过对进、回油管路系统以及其他部件的构造和设计，能够方便地实现对多个承载油腔的供油，保证各个油腔内压力的一致性，相应提高了轴承整体的性能和工作效率。

按照本发明，提供了一种可实现端面配油的液体静压轴承，该液体静压轴承包括轴承体、设置在轴承体的内表面且沿着轴承圆周方向均匀分布的多个承载油腔、配套的进油管路系统，以及用于将承载油腔内的液压油予以输出的回油管路系统，其中：

所述进油管路系统包括：

进油口，该进油口设置在液体静压轴承的外表面上，用于为所泵入的液压油提供输送入口；

主进油通道，该主进油通道的一端与进油口相连，另外一端与多个承载油腔中的一个相连通，且其内部设置有用于调节所输入液压油流速的节流器；

副进油通道，所述副进油通道对应于其余的承载油腔而分别设置，其一端通过油孔塞封闭，另外一端与各个相应的承载油腔相连通，且其内部分别设置有用于调节所输入液压油流速的节流器；

输油通道，所述输油通道的数量等于所述主、副进油通道的数量之和，它们沿着静压轴承的轴向方向而设置，各个输油通道的一端分别与各个所述进油通道相连通，其另外一端与位于轴承体一端的端盖内表面处的环形槽共同相连通。

通过以上构思，一方面能够通过单个液压泵就能实现对多个承载油腔的供油，便于操作而且容易保证各个油腔内压力的一致性；另一方面，由于各个节流器的阻力相等，不存在节流后到油腔的油路消耗，相应提高了轴承的性能和工作效率。此外，整个装置的结构紧凑、便于加工和维护，并且容易根据需求制造出具备最佳油腔数的轴承产品。

作为进一步优选地，所述液体静压轴承的轴承座为HALF结构。

通过将按照本发明的静压轴承的轴承座设定为HALF结构，这样能够极大方便轴承的拆卸和后期维护，提高操作效率。

作为进一步优选地，所述回油管路系统包括沿着轴承体的内表面间隔设置的多个环形回油槽、分别与各个环形回油槽相连通的回油通道，以及与所有回流通道相连通以便使液压油汇流输出的汇流通道。

通过以上设置的与进油管路系统相配套的回油管路系统，承载油能够经由轴承间隙流至环形回油槽，然后经过多个回油通道汇流后流出，由此顺利执行承载油的循环过程，保证静压轴承的正常工作。

作为进一步优选地，所述承载油腔的总数量为4个。

通过将承载油腔的总数量设定为4个，这样相应的进油通道的数量也为4个，其中1个作为主进油通道，其余3个作为副进油通道，这4个油腔及通道沿着轴承圆周方向均匀分布，能够提供对称的承载能力，相应保证大多数工作场合的应用，并适用于精密机床等设备。

作为进一步优选地，设置在所述主进油通道和副进油通道中的节流器为小孔节流器。

通过将各个进油通道中的节流器类型设定为小孔节流器，一方面避免承载油自身粘度的影响，通过简单结构实现对各个进油通道相等的节流阻力，另一方面便于加工组装，并能降低整体装备的成本。

作为进一步优选地，所述液体静压轴承所用于承载的对象为重型机床的主轴。

通过以上对液体静压轴承的结构及其构造方面的具体限定，能够充分发挥端面配油的静压轴承的性能，因而尤其适用于高精度、高效率的重型机床主轴之类装置。

与现有技术相比，按照本发明的可实现端面配油的液体静压轴承的优点主要体现为：

1、由于能够通过单个液压泵来实现对多个承载油腔的供油，便于操作而且可保证各个油腔内压力的一致性；各个节流器的阻力相等，因此不存在节流后到油腔的油路消耗，相应提高了轴承的性能和工作效率；

2、整个装置的结构紧凑、成本降低，便于加工制造，并容易根据需求制造出具备最佳油腔数的轴承产品；此外，通过对轴承座结构的HALF设计，方便拆洗和后期维护；

3、这种端面配油式的静压轴承性能稳定、承载能力强，适用范围广，并通过对轴承参数的设计，尤其适用于高精度、高效率的重型机床主轴系统。

附图说明

图1是按照本发明的液体静压轴承的主体结构示意图；

图2是沿着图1中A-A线所获得的结构剖视图。

在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：

1-轴承体 2-油孔塞 3-副进油通道 4-输油通道 5-端盖 6-连接件 7-环形槽 8-回油槽 9-主轴 10-回油通道 11-汇油通道 12-进油口 13-主进油通道 14-承载油腔 15-节流器

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1是按照本发明的液体静压轴承的主体结构示意图。如图1中所示，按照本发明的液体静压轴承主要包括轴承体1、位于轴承体1内表面且沿着轴承圆周方向均匀分布的多个承载油腔14（在图1中显示为4个，也可以设计为其他数量，例如3个、6个等）、用于向各个承载油腔14输送液压油的进油管路系统，以及用于将用过的油经由回油槽8返回油箱的回油管路系统。环绕油腔14的表面，具体而言也即各个油腔的两端之间以及油腔与回油槽8之间所形成的工作面为封油面，由此将譬如为机床主轴的主轴9承载其中。对于各个承载油腔14，分别沿着静压轴承的径向方向对应设置有进油通道及节流器15，其中一个进油通道被设定作为主进油通道13，其余的三个进油通道被设定作为副进油通道3。如图1中所示意性显示地，譬如可以将对应于最左侧油腔的进油通道作为主进油通道，而将对应于最上侧、最右侧和最下侧的油腔的进油通道作为副进油通道。主、副进油通道中均设置有譬如为小孔节流器的节流器15，由此使得轴承油腔14内的油液压力能够随着外界荷载的变化而调节。各个进油通道还配备有油孔塞2，以免在轴承工作期间发生液压油的泄露。

本发明的关键性改进在于对静压轴承的进、回油管路系统的设计和构造。在一个优选实施例中，可以沿着静压轴承的轴向方向，分别设置有与各个进油通道3、13相连通且保持垂直的输油通道4。如图2中具体所示，各个输油通道4沿着轴承的轴向方向例如开设在轴承体1的上侧，它的左端与进油通道保持连通，其右端与环形槽7相连通。所述环形槽7设置在通过连接件6（譬如，螺钉或类似元件）安装于轴承体1一端的端盖5的内表面处，并沿着轴承圆周方向构成完整的环形由此与所有输油通道4保持连通。通过以上构造，一方面能够通过单个液压泵就能实现对多个承载油腔的供油，便于操作而且容易保证各个油腔内压力的一致性；另一方面，由于各个节流器的阻力相等，不存在节流后到油腔的油路消耗，相应提高了轴承的性能和工作效率。此外，整个装置的结构紧凑、便于加工和维护，并且容易根据需求制造出具备最佳油腔数的轴承产品。

通过对轴承结构及其构造的以上具体限定，能够充分发挥按照本发明的可实现端面配油的静压轴承的性能，因而尤其适用于高精度、高效率的重型机床之类设备。此外，在另外一个优选实施例中，液体静压轴承的轴承座可以设计为HALF结构，这样能够极大方便轴承的拆卸和后期维护。

下面将具体描述按照本发明的静压轴承的配油方式。当对按照本发明所构造的静压轴承执行供油时，可以通过单独的一个液压泵经由进油口12来对主进油通道13供油。液压油进入主进油通道13后会进行分流：其中一部分经过主进油通道13中的节流器调节流速后，直接进入相应的承载油腔14（即图1中处于最左侧的油腔）；另外一部分则首先经由与主进油通道13相连通的且沿着轴承轴向方向设置的输油通道4，输送至处于端盖5内的环形槽7中，然后沿着该环形槽依次流经其他的输油通道4并进入分别与这些输油通道相连通的三个副进油通道3，最后经过各个副进油通道3中的节流器调节流速后到达其他的三个承载油腔14（也即图1中分别处于最上侧、最右侧和最下侧的承载油腔），由此完成整个的供油过程。

此外，按照本发明的静压轴承还设置有相应的回油管路系统。当主轴9安装于静压轴承内时，液压油分别进入四个承载油腔14，油腔14的液压油经过轴承间隙并从以一定间距间隔设置在轴承体内表面的多个环形回油槽8流出，然后经由与各个环形回油槽8相连通的回流通道10一同汇流到汇油通道11，最后返回油箱。在一个优选实施例中，回流通道10可以与轴承的轴向方向成一定的斜角，这样能够减小轴承的总体尺寸，并有利于液压油的回流输出。

本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种可实现端面配油的液体静压轴承，该液体静压轴承包括轴承体(1)、设置在该轴承体(1)的内表面且沿着轴承圆周方向均匀分布的多个承载油腔(14)、配套的进油管路系统，以及用于将所述承载油腔(14)内的液压油予以输出的回油管路系统，其特征在于：

所述进油管路系统包括：

进油口(12)，该进油口(12)设置在液体静压轴承的外表面上，用于为所泵入的液压油提供输送入口，并且所有供油均通过单个液压泵来实现；

主进油通道(13)，该主进油通道(13)的一端与所述进油口(12)相连，另外一端与所述多个承载油腔(14)中的一个相连通，且其内部设置有用于调节所输入液压油流速的节流器；

副进油通道(3)，所述副进油通道(3)对应于其余的所述承载油腔(14)而分别设置，其一端通过油孔塞(2)封闭，另外一端与各个相应的承载油腔(14)相连通，且其内部分别设置有用于调节所输入液压油流速的节流器；

输油通道(4)，所述输油通道(4)的数量等于所述主进油通道和副进油通道的数量之和，它们沿着静压轴承的轴向方向而设置，各个输油通道的一端分别与各个所述主进油通道(13)或者副进油通道(3)相连通，其另外一端与位于所述轴承体一端的端盖内表面处的环形槽共同相连通；该环形槽设置在通过连接件安装于所述轴承体(1)一端的所述端盖的内表面处，并沿着轴承圆周方向构成完整的环形，由此与所有输油通道(4)保持连通；

所述回油管路系统包括沿着所述轴承体(1)的内表面间隔设置的多个环形回油槽(8)、分别与各个所述环形回油槽(8)相连通的回流通道(10)，以及与所有所述回流通道(10)相连通以便使液压油汇流输出的汇流通道(11)，并且所述回流通道(10)与液体静压轴承的轴向方向形成斜角。

2.如权利要求1所述的液体静压轴承，其特征在于，设置在所述主进油通道(13)和副进油通道(3)中的所述节流器为小孔节流器。

3.如权利要求1所述的液体静压轴承，其特征在于，所述液体静压轴承所用于承载的对象为重型机床的主轴。