CN104632892B - 一种动静压轴承的调节方法及动静压轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种动静压轴承的调节方法及动静压轴承。其方法是在轴承的外圆上加工一组均布的锥形肋板；同时将轴承套的内孔加工成与锥形肋板锥度相同的锥形孔，轴承位于轴承套的锥形孔内；通过改变轴承在轴承套锥形孔内的轴向位置改变轴承套对轴承的侧压力，使轴承内孔产生不同程度的非圆变形，从而强制轴承内孔与主轴之间形成间隙不同的楔形动压腔。本发明的动压腔可根据不同负载调节，以扩展轴承的适应能力和运行效率。轴承运行过程中油膜均匀，散热性能好，适用于砂轮线速度为60m/s高速轧辊磨床的磨头应用。

Description

一种动静压轴承的调节方法及动静压轴承

技术领域

本发明涉及一种动静压轴承的调节方法及动静压轴承，属于可调节式高速精密轧辊磨床磨头油膜轴承制作技术领域。

背景技术

轧辊磨床磨头常用轴承有纯静压轴承和纯动压轴承以及动静压轴承三种。纯静压轴承需要一套大功率的供油系统，纯动压轴承在启动和停车时有摩擦产生，动静压轴承是轧辊磨床磨头用轴承的发展方向。目前，轧辊磨床磨头所采用的动静压轴承其静压腔是人为加工的。而动压腔是由于主轴直径略小于轴承内孔，主轴安装在轴承内孔中之后，由于主轴的重量作用，主轴与轴承之间形成的间隙就是动压腔。上述动压腔只适用于砂轮线速度小于45m/s的工作状态。当砂轮线速度超过45m/s时，产生的热量超出了轴承散热的极限从而破坏了油膜，使轴和轴承发生了金属间的直接接触，轴承会被烧坏。因此目前的动静压轴承只能应用于砂轮线速度低于45m/s的普通轧辊磨床，而不适合用于砂轮线速度高于45m/s且小于150m/s的高速轧辊磨床。

为了适应高速精密轧辊磨床对轴承的需求，本人于2012年03月14日提交了申请号为201210066477.0，名称为《一种高速轧辊磨床磨头的动静压轴承及其制作方法》的发明专利（注：已通过初审，但还没有授权），和专利号为201220094959.2，名称为《一种高速轧辊磨床磨头的动静压轴承》的实用新型专利（注：已授权）。上述两个专利的目的是为砂轮线速度为80m/s的高速轧辊磨床提供一种动静压轴承，其方法主要是采用冷却液对轴承进行冷却，未设调整机构。本次申请是对上述两个专利的改进。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种动静压轴承的调节方法及动静压轴承，以满足砂轮线速度60m/s高速轧辊磨床对轴承的需求。

本发明的技术方案：

一种动静压轴承的调节方法，该方法是在轴承的外圆上加工一组均布的锥形肋板；同时将轴承套的内孔加工成与锥形肋板锥度相同的锥形孔，轴承位于轴承套的锥形孔内；通过改变轴承在轴承套锥形孔内的轴向位置改变轴承套对轴承的侧压力，使轴承内孔产生不同程度的非圆变形，从而强制轴承内孔与主轴之间形成间隙不同的楔形动压腔；根据不同负载调节楔形动压腔的间隙以扩展轴承的适应能力和运行效率。

前述动静压轴承的调节方法中，所述改变轴承在轴承套锥形孔内的轴向位置是在轴承套两端设置螺纹，通过轴承套锥形孔大内径端螺纹上的后调节端盖顶压轴承使轴承沿轴承套锥形孔轴线向轴承套锥形孔小内径端移动，增大轴承套对轴承的侧压力，使轴承内孔的变形增大，轴承内孔与主轴之间形成的楔形动压腔间隙增大，轴承套另一端的前调节端盖起定位作用；通过轴承套锥形孔小内径端螺纹上的前调节端盖顶压轴承使轴承沿轴承套锥形孔轴线向轴承套锥形孔大内径端移动，减小轴承套对轴承的侧压力，使轴承内孔的变形减小，轴承内孔与主轴之间形成的楔形动压腔间隙减小，轴承套另一端的后调节端盖起定位作用。

前述动静压轴承的调节方法中，所述锥形肋板之间设有矩形肋板，矩形肋板上设有轴承进油孔，与轴承进油孔对应的轴承内壁上设有进油导流槽，进油导流槽两端封闭，封闭端距轴承两端边缘距离为5-8mm；主轴旋转时，带着进油导流槽内的油液在整个进油导流槽长度范围内向轴承内部发散。

前述动静压轴承的调节方法中，所述锥形肋板对应的轴承内壁上设有静压腔，在开机前先通过轴承进油孔向轴承内孔注入油液，油液通过主轴与轴承内孔之间的间隙流入静压腔，使主轴悬浮于轴承内孔中，从而避免开机时主轴与轴承之间的摩擦。

前述动静压轴承的调节方法中，所述前后调节端盖通过前后调节板对轴承两端形成挤压力，前后调节板上设有密封圈，通过密封圈使轴承套内腔形成密封结构，防止轴承内部油液外溢造成轴承5内部油压降低。

根据前述方法构成的动静压轴承，包括轴承和套在轴承外面的轴承套，轴承为圆筒状；轴承外圆均布一组轴向设置的锥形肋板，锥形肋板上设有联通孔；轴承套的内孔为与锥形肋板锥度相同的锥形孔；轴承套中部设有轴承套进油孔。

前述动静压轴承中，所述轴承套两端分别设有外螺纹，外螺纹上设有过油孔；轴承套两端的外螺纹分别与前调节端盖和后调节端盖上的内螺纹配合连接；两个调节端盖均为圆环状，外侧设有六方凸台；圆环的内螺纹处设有径向设置的出油槽；前调节端盖和后调节端盖与轴承之间分别设有前调节板和后调节板。

前述动静压轴承中，所述前调节板和后调节板均为圆环状，圆环上设有径向设置的出油孔；圆环的外圆设有密封槽，密封槽内设有密封圈。

前述动静压轴承中，所述锥形肋板之间的轴承外圆上设有矩形肋板，矩形肋板的高度低于锥形肋板的最低高度；矩形肋板上设有轴承进油孔，与轴承进油孔对应的轴承内壁上设有进油导流槽，进油导流槽两端封闭，封闭端距轴承两端边缘5-8mm。

前述动静压轴承中，所述与锥形肋板对应的轴承内壁设有静压腔，静压腔为两端封闭的矩形槽，宽度大于进油导流槽的宽度。

与现有技术相比，本发明采用调节机构来调节轴承与轴承套锥度配合的面积，从而可以根据不同的负载情况来调节轴承的运行情况，提高了轴承的应用范围和运行效率；利用轴承套和轴承肋板间的配合，强制轴承发生变形而形成楔形动压腔，从而突破了目前传统轧辊磨床动静压轴承动压腔依靠重力自然形成而导致油膜分布不均的局限；通过静压腔，有效防止了启动和停车时的干摩擦，同时，静压油膜和动压油膜在工作过程中联合发生作用使轴承承受外负载；本发明油膜均化作用强，散热性能好，属于动压和静压联合效应轴承。适用于砂轮线速度为60m/s高速轧辊磨床的磨头中。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的原理图；

图3是图1的三维视图；

图4是图3的分解示意图。

附图中的标记为：1-前调节端盖、2-前调节板、3-密封圈、4-轴承套、5-轴承、6-后调节板、7-后调节端盖、8-锥形肋板、9-联通孔、10-静压腔、11-矩形肋板、12-轴承进油孔、13-进油导流槽、14-锥形孔、15-轴承套进油孔、16-外螺纹、17-出油孔、18-内螺纹、19-六方凸台、20-密封槽，21-出油槽，22-过油孔，23-动压腔，24-主轴。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步的详细说明，但不作为对本发明的任何限制。

一种动静压轴承的调节方法，如图1和图2所示，该方法是在轴承5的外圆上加工一组均布的锥形肋板8；同时将轴承套4的内孔加工成与锥形肋板8锥度相同的锥形孔14，轴承5位于轴承套4的锥形孔14内；通过改变轴承5在轴承套锥形孔内的轴向位置改变轴承套4对锥形肋板8的侧压力，使轴承内孔产生不同程度的非圆变形，从而强制轴承内孔与主轴24之间形成间隙不同的楔形动压腔23；根据不同负载调节楔形动压腔23的大小以扩展轴承5的适应能力和运行效率。所述改变轴承5在轴承套锥形孔内的轴向位置是在轴承套4两端设置螺纹，通过轴承套锥形孔大内径端螺纹上的后调节端盖7顶压轴承5沿轴承套锥形孔轴线向轴承套锥形孔小内径端移动，增大轴承套4对轴承5的侧压力，使轴承内孔的变形增大，轴承内孔与主轴之间形成的楔形动压腔间隙增大，轴承套4另一端的前调节端盖1起定位作用；通过轴承套锥形孔小内径端螺纹上的前调节端盖1顶压轴承5沿轴承套锥形孔轴线向轴承套锥形孔大内径端移动，减小轴承套4对轴承5的侧压力，使轴承内孔的变形减小，轴承内孔与主轴24之间形成的楔形动压腔23间隙减小，轴承套4另一端的后调节端盖7起定位作用。所述锥形肋板8之间设有矩形肋板11，矩形肋板11上设有轴承进油孔12，与轴承进油孔12对应的轴承内壁上设有进油导流槽13，进油导流槽13两端封闭，封闭端距轴承5两端边缘距离为5-8mm；主轴24旋转时，带着进油导流槽13内的油液在整个进油导流槽长度范围内向轴承5内部发散。所述锥形肋板8对应的轴承内壁上设有静压腔10，在开机前先通过轴承进油孔12向轴承内孔注入油液，油液通过主轴24与轴承内孔之间的间隙流入静压腔10，使主轴24悬浮于轴承内孔中，从而避免开机时主轴24与轴承5之间的摩擦。所述前后调节端盖通过前后调节板对轴承5两端形成挤压力，前后调节板上设有密封圈3，通过密封圈3使轴承套4内腔形成密封结构，防止轴承内部油液外溢造成轴承5内部油压降低。

根据前述方法构成的动静压轴承，如图1、图3和图4所示。包括轴承5和套在轴承5外面的轴承套4，轴承5为圆筒状；轴承5外圆均布一组轴向设置的锥形肋板8，锥形肋板8上设有联通孔9；轴承套4的内孔为与锥形肋板8锥度相同的锥形孔14；轴承套4中部设有轴承套进油孔15。轴承套4两端分别设有外螺纹16，外螺纹16上设有过油孔22；轴承套4两端的外螺纹16分别与前调节端盖1和后调节端盖7上的内螺纹18配合连接；两个调节端盖均为圆环状，外侧设有六方凸台19；圆环的内螺纹18处设有径向设置的出油槽21；前调节端盖1和后调节端盖7与轴承5之间分别设有前调节板2和后调节板6。前调节板2和后调节板6均为圆环状，圆环上设有径向设置的出油孔17；圆环的外圆设有密封槽20，密封槽20内设有密封圈3。所述锥形肋板8之间的轴承外圆上设有矩形肋板11，矩形肋板11的高度低于锥形肋板8的最低高度；矩形肋板11上设有轴承进油孔12，与轴承进油孔12对应的轴承内壁上设有进油导流槽13，进油导流槽13两端封闭，封闭端距轴承两端边缘5-8mm。与锥形肋板8对应的轴承5内壁设有静压腔10，静压腔10为两端封闭的矩形槽，宽度大于进油导流槽13的宽度。

实施例

本实施例如图1-4所示，其中图2是本发明的原理图，由图2可见。图2中的阴影部分是主轴24，主轴24外面是轴承5，轴承5的外圆上设有四个锥形肋板8，当四个锥形肋板8受到如图中指向锥形肋板8的箭头所示的侧压力后，迫使轴承5的内孔产生非圆变形，四个锥形肋板8向内挤压，另外四个矩形肋板11向外扩张，使主轴24与轴承5之间的间隙形成大小间隔的八个楔形动压腔23。所述侧压力是由轴承套4的锥形孔14挤压锥形肋板8形成的（见图4），当后调节端盖7旋入时，后调节端盖7通过后调节板6顶着轴承5向轴承套锥形孔的小口径段移动，侧压力增大，变形也越大，使得矩形肋板11对应处主轴24与轴承5之间的间隙（楔形动压腔23）变大。反之，当前调节端盖1旋入时，前调节端盖1通过前调节板2顶着轴承5向轴承套锥形孔的大口径段移动，侧压力减小，变形也越小，使得矩形肋板11对应处主轴24与轴承5之间的间隙（楔形动压腔23）变小。本发明如图4所示，包括前调节端盖1、前调节板2、后调节端盖7以及后调节板6组成，轴承套4的两端均加工有外螺纹16，前调节端盖1和后调节端盖7上均加工有内螺纹18分别与轴承套4上的外螺纹16相配套；轴承5上均布有四个锥形肋板8，通过此四个锥形肋板8与轴承套4的锥度配合强迫轴承5发生变形，从而在装配过程中强制轴承5形成8个楔形动压腔；前调节板2和后调节板6起传递作用力和密封的作用，分别将前、后调节端盖在轴承套4上的螺纹旋紧力传递给轴承5，从而使轴承的4个肋板与轴承套的锥度配合面积发生变化；另外，前调节板2和后调节板6通过密封圈3与轴承套4形成密封结构，防止轴承内部油液流出，压力降低；强制形成的8个楔形动压腔的大小和形状（亦即轴承5发生变形的程度）由前、后调节端盖的位置决定，通过调节前、后调节端盖与轴承套4之间的螺纹副旋合位置可以调节轴承5变形的大小，从而可达到调节8个楔形动压腔的大小和形状的目的，本例的调节机构可以根据负载的情况来调节轴承的运行情况，从而使得轴承的运行工况范围广，适应能力强以及运行效率高。另外，轴承5上加工有4个静压腔10，分别开在每个矩形肋板11对应的轴承内壁上，开设静压腔10的目的是在开机时，先通过轴承套进油孔15向静压腔10中注入油液，使安装在轴承内孔中的主轴24浮起，从而避免开机时主轴24与轴承5之间的摩擦，同理，在停机时，在静压腔油液的静压作用下，亦可有效避免主轴24与轴承5之间的摩擦。工作时，动压力和静压力同时起作用，共同抵抗外负载。所述前调节板2和后调节板6上设有密封圈3。轴承的出油通过设在轴承套4两端外螺纹上的过油孔22、设在前后调节板上的出油孔17和设在前后调节端盖上的出油槽21排出，由于前后调节端盖与轴承套4之间的螺纹连接，为防止调节过程中过油孔22与出油槽21之间发生错位，出现排油不畅的情况，出油槽21可以加工成长槽，具有一定的包容量。

Claims (7)

1.一种动静压轴承的调节方法，其特征在于：该方法是在轴承的外圆上加工一组均布的锥形肋板；同时将轴承套的内孔加工成与锥形肋板锥度相同的锥形孔，轴承位于轴承套的锥形孔内；通过改变轴承在轴承套锥形孔内的轴向位置改变轴承套对轴承的侧压力，使轴承内孔产生不同程度的非圆变形，从而强制轴承内孔与主轴之间形成间隙不同的楔形动压腔；根据不同负载调节楔形动压腔的间隙以扩展轴承的适应能力和运行效率；所述改变轴承在轴承套锥形孔内的轴向位置是在轴承套两端设置螺纹，通过轴承套锥形孔大内径端螺纹上的后调节端盖顶压轴承使轴承沿轴承套锥形孔轴线向轴承套锥形孔小内径端移动，增大轴承套对轴承的侧压力，使轴承内孔的变形增大，轴承内孔与主轴之间形成的楔形动压腔间隙增大，轴承套一端的前调节端盖起定位作用；通过轴承套锥形孔小内径端螺纹上的前调节端盖顶压轴承使轴承沿轴承套锥形孔轴线向轴承套锥形孔大内径端移动，减小轴承套对轴承的侧压力，使轴承内孔的变形减小，轴承内孔与主轴之间形成的楔形动压腔间隙减小，轴承套另一端的后调节端盖起定位作用。

2.根据权利要求1所述动静压轴承的调节方法，其特征在于：所述锥形肋板之间设有矩形肋板，矩形肋板上设有轴承进油孔，与轴承进油孔对应的轴承内壁上设有进油导流槽，进油导流槽两端封闭，封闭端距轴承两端边缘距离为5-8mm；主轴旋转时，带着进油导流槽内的油液在整个进油导流槽长度范围内向轴承内部发散。

3.根据权利要求2所述动静压轴承的调节方法，其特征在于：所述锥形肋板对应的轴承内壁上设有静压腔，在开机前先通过轴承进油孔向轴承内孔注入油液，油液通过主轴与轴承内孔之间的间隙流入静压腔，使主轴悬浮于轴承内孔中，从而避免开机时主轴与轴承之间的摩擦。

4.根据权利要求3所述动静压轴承的调节方法，其特征在于：所述前调节端盖和后调节端盖分别通过前调节板和后调节板对轴承两端形成挤压力，前调节板和后调节板上设有密封圈，通过密封圈使轴承套内腔形成密封结构，防止轴承内部油液外溢造成轴承内部油压降低。

5.一种根据权利要求1-4任一权利要求所述方法构成的动静压轴承，包括轴承（5）和套在轴承（5）外面的轴承套（4），轴承（5）为圆筒状；其特征在于：轴承（5）外圆均布一组轴向设置的锥形肋板（8），锥形肋板（8）上设有联通孔（9）；轴承套（4）的内孔为与锥形肋板（8）锥度相同的锥形孔（14）；轴承套（4）中部设有轴承套进油孔（15）；所述轴承套（4）两端分别设有外螺纹（16），外螺纹（16）上设有过油孔（22）；轴承套（4）两端的外螺纹（16）分别与前调节端盖（1）和后调节端盖（7）上的内螺纹（18）配合连接；两个调节端盖均为圆环状，外侧设有六方凸台（19）；圆环的内螺纹（18）处设有径向设置的出油槽（21），出油槽（21）为长槽形状；前调节端盖（1）和后调节端盖（7）与轴承（5）之间分别设有前调节板（2）和后调节板（6）；所述与锥形肋板（8）对应的轴承（5）内壁设有4个静压腔（10），静压腔（10）为两端封闭的矩形槽，宽度大于进油导流槽（13）的宽度。

6.根据权利要求5所述动静压轴承，其特征在于：所述前调节板（2）和后调节板（6）均为圆环状，圆环上设有径向设置的出油孔（17）；圆环的外圆设有密封槽（20），密封槽（20）内设有密封圈（3）。

7.根据权利要求6所述动静压轴承，其特征在于：所述锥形肋板（8）之间的轴承外圆上设有矩形肋板（11），矩形肋板（11）的高度低于锥形肋板（8）的最低高度；矩形肋板（11）上设有轴承进油孔（12），与轴承进油孔（12）对应的轴承内壁上设有进油导流槽（13），进油导流槽（13）两端封闭，封闭端距轴承两端边缘5-8mm。