CN108612756A - 一种可调式压电陶瓷封油边液体静压轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种可调式压电陶瓷封油边液体静压轴承，包括轴、定子、第一、二外挡圈、第一、二骨架密封圈、第一、二内挡圈以及第一、二压电陶瓷双晶片；所述定子为回转体，在回转体内有五个同轴回转体腔室，在第三腔室的内圆周上周向均布有四个静压支承腔，在每个静压支承腔的中心位置设有一个径向进油口；在第二腔室和第四腔室的内圆周上分别加工有第一压电陶瓷槽和第二压电陶瓷槽；在第一腔室和第五腔室的内圆周顶部沿径向分别开有出油口；所述第一压电陶瓷双晶片和第二压电陶瓷双晶片分别嵌装在第一压电陶瓷槽和第二压电陶瓷槽内。本发明采用压电陶瓷双晶片调节液膜厚度，避免液体静压轴承在工作时因发热导致的承载力降低问题，维持系统稳定。

Description

一种可调式压电陶瓷封油边液体静压轴承
技术领域
本发明涉及滑动轴承的设计领域，是一种高稳定性、高控制精度的可调式压电陶瓷封油边液体静压轴承。
背景技术
液体静压轴承具有承载能力大、运动精度高、使用寿命长等优点，因此得到普遍重视和广泛应用。但是液体静压轴承在工作时会发热，使轴承温度不断升高。油液温度升高会使其黏度逐渐降低，这样会导致支承腔的压力减小，从而使轴承的承载能力降低。
发明内容
根据上述现有技术存在的问题，本发明提供一种可调式压电陶瓷封油边液体静压轴承。本发明利用压电陶瓷的逆电压效应，在压电陶瓷双晶片的适当方向加上电场，而产生相应的位移调节液体静压轴承的液膜厚度，从而维持支承腔压力，保持系统稳定。
为了解决上述存在的技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
一种可调式压电陶瓷封油边液体静压轴承，所述轴承为左右对称式结构，包括轴、定子、第一外挡圈、第一骨架密封圈、第一内挡圈、第一压电陶瓷双晶片、第二外挡圈、第二骨架密封圈、第二内挡圈和第二压电陶瓷双晶片；
所述定子为回转体，在回转体内有五个同轴回转体腔室，自左至右分别为第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室和第五腔室，第三腔室居中，第一腔室和第五腔室、第二腔室和第四腔室依次分居第三腔室两侧左右对称，并且第一腔室内径>第三腔室内径>第二腔室内径；在第三腔室的内圆周上周向均布有四个静压支承腔，在每个静压支承腔的中心位置设有一个径向进油口；在第二腔4和第四腔室的内圆周上分别加工有第一压电陶瓷槽和第二压电陶瓷槽，并在第一、二压电陶瓷槽内沿径向分别开有一个进线孔；在第一腔室和第五腔室的内圆周顶部沿径向分别开有出油口；在第一腔室和第五腔室的内圆周外侧分别加工有第一骨架密封槽和第二骨架密封槽；
所述轴套装在所述定子的回转体内，所述定子的第三腔室的内圆周和压电陶瓷双晶片的内环与轴之间留有30μm的间隙；所述第一压电陶瓷双晶片和第二压电陶瓷双晶片分别嵌装在第一压电陶瓷槽和第二压电陶瓷槽内，第一压电陶瓷双晶片和第二压电陶瓷双晶片分别通过进线孔用导线与外电源连接；在第一压电陶瓷槽和第二压电陶瓷槽外侧分别安装有第一内挡圈和第二内挡圈，将第一、二压电陶瓷双晶片固定；在定子的第一腔室和第五腔室两端分别嵌装有第一、二骨架密封圈；在定子两端分别安装有第一外挡圈和第二外挡圈，分别将第一骨架密封圈和第二骨架密封圈固定；
所述第一压电陶瓷双晶片是由七层组成的环状体，自外环至内环依次为第一层、第二层、第三层、第四层、第五层、第六层和第七层，第一层和第七层为银层，作为负极，第二层和第六层为陶瓷片，第三层和第五层为铜膜，作为正极，第四层为绝缘片；通电时，第二层和第六层的陶瓷片厚度会微量增加，从而调节油膜厚度；所述第二压电陶瓷双晶片的结构特征和尺寸与所述第一压电陶瓷双晶片相同。
由于采用上述技术方案，本发明提供的一种可调式压电陶瓷封油边液体静压轴承，与现有技术相比具有这样的有益效果：
本发明利用压电陶瓷的逆电压效应，在压电陶瓷双晶片的适当方向加上电场，产生相应的位移调节液体静压轴承的液膜厚度。压电陶瓷具有灵敏度高、成本低、耗电少等优点，与其他调节方式相比，本发明的可调节性更好、调节精度更高、成本更低。
本发明采用压电陶瓷双晶片调节液膜厚度，避免液体静压轴承在工作时因发热导致的承载力降低问题，维持系统稳定。
附图说明
图1是一种可调式压电陶瓷封油边液体静压轴承总体示意图；
图2是一种可调式压电陶瓷封油边液体静压轴承剖视图；
图3是定子示意图；
图4是图3中定子的A-A向剖视示意图；
图5是第一压电陶瓷双晶片示意图；
图6是第一压电陶瓷双晶片截面示意图；
图7是第一外挡圈示意图；
图8是第一内挡圈示意图。
具体实施方式
下面结合附图与具体实施方式对本发明作进一步详细描述：
本发明一种可调式压电陶瓷封油边液体静压轴承的一个优选实施例，所述轴承为左右对称式结构，包括轴1(直径为50mm)、定子2、第一外挡圈7-1、第一骨架密封圈8-1、第一内挡圈9-1、第一压电陶瓷双晶片10-1、第二外挡圈7-2、第二骨架密封圈8-2、第二内挡圈9-2和第二压电陶瓷双晶片10-2；所述轴承总体结构如图1及图2所示。
所述定子2为回转体，如图3-4所示，在回转体内有五个同轴回转体腔室，自左至右分别为第一腔室23、第二腔室24、第三腔室25、第四腔室26和第五腔室27，第三腔室25居中，第一腔室23和第五腔室27、第二腔室24和第四腔室26依次分居第三腔室25两侧左右对称，并且第一腔室23内径>第三腔室25内径>第二腔室24内径；在第三腔室25的内圆周上周向均布有四个静压支承腔13，每个静压支承腔长度为50mm，切削半径为27mm，角度为70°；在每个静压支承腔13的中心位置设有一个径向进油口12，每个进油口12的直径均为10mm，在每个进油口12的外圆周上装有进油接头4,其直径为8mm，如图1所示。在第二腔室24和第四腔室26的内圆周上分别加工有第一压电陶瓷槽14-1和第二压电陶瓷槽14-2，每个压电陶瓷槽的直径均为52.06mm，槽宽为7mm，并在第一、二压电陶瓷槽14-1和14-2内沿径向分别开有一个进线孔3-1和3-2；在第一腔室23和第五腔室27的内圆周顶部沿径向分别开有出油口11-1和11-2，两个出油口的直径均为6mm；在两个出油口11-1和11-2的外圆周上装有出油接头5-1和5-2，两个出油接头的直径均为6mm，如图1所示；在第一腔室23和第五腔室27的内圆周外侧分别加工有第一骨架密封槽15-1和第二骨架密封槽15-2；两个骨架密封槽15的内径均为62.06mm，外径为68mm。
如图1-2所示，所述轴1套装在所述定子2的回转体内，所述定子2的第三腔室25的内圆周和压电陶瓷双晶片10的内环与轴1之间留有30μm的间隙；所述第一压电陶瓷双晶片10-1和第二压电陶瓷双晶片10-2分别嵌装在第一压电陶瓷槽14-1和第二压电陶瓷槽14-2内，第一压电陶瓷双晶片10-1和第二压电陶瓷双晶片10-2分别通过进线孔3-1和3-2用导线与外电源连接，两个进线孔的直径均为2mm；在第一压电陶瓷槽14-1和第二压电陶瓷槽14-2外侧分别安装有第一内挡圈9-1和第二内挡圈9-2，将第一、二压电陶瓷双晶片10-1和10-2固定；两个内挡圈的外径均为61mm，内径为51mm，其上加工的螺纹孔22直径为3mm，第一内挡圈9-1示意图如图8所示。第二内挡圈9-2的结构尺寸与第一内挡圈9-1的结构尺寸相同。在定子2的第一腔室23和第五腔室27两端分别嵌装有第一、二骨架密封圈8-1和8-2，两个骨架密封圈的公称直径均为50mm；在定子2两端分别安装有第一外挡圈7-1和第二外挡圈7-2，分别将第一骨架密封圈8-1和第二骨架密封圈8-2固定，并用螺钉6将第一、二外挡圈7-1和7-2固定于定子2上，螺钉6的直径为3mm；第一外挡圈7的外径为80mm，内径为60mm，其上加工的螺纹孔21直径为3mm。第一外挡圈7-1示意图如图7所示。第二外挡圈7-2的结构尺寸与第一外挡圈7-1的结构尺寸相同。
如图5和图6所示，所述第一压电陶瓷双晶片10-1是由七层组成的环状体，其内径为50.06mm，外径为52.06mm，宽度为7mm；自外环至内环依次为第一层、第二层、第三层、第四层、第五层、第六层和第七层，第一层和第七层17为银层，作为负极，第二层和第六层18为陶瓷片，第三层和第五层19为铜膜，作为正极，第四层20为绝缘片；通电时，第二层和第六层的陶瓷片18厚度会微量增加，从而调节油膜厚度；所述第二压电陶瓷双晶片10-2的结构特征和尺寸与所述第一压电陶瓷双晶片10-1相同。
下面结合附图对本发明作详细说明：作为一种优选方案，所述轴承工作时，油液从四个进油口12分别进入四个静压支承腔13，作用于轴1后流经两侧的第一、二压电陶瓷双晶片10-1和10-2，由两个出油口11-1和11-2排出。期间由于液阻的存在会产生热量，使油液温度升高、黏度降低，从而导致液阻降低，轴承承载力下降。此时利用两个压电陶瓷双晶片10-1和10-2调节液膜厚度使液膜厚度降低，增大支承腔压力，保持系统稳定。

Claims (1)

1.一种可调式压电陶瓷封油边液体静压轴承，其特征在于：所述轴承为左右对称式结构，包括轴、定子、第一外挡圈、第一骨架密封圈、第一内挡圈、第一压电陶瓷双晶片、第二外挡圈、第二骨架密封圈、第二内挡圈和第二压电陶瓷双晶片；
所述定子为回转体，在回转体内有五个同轴回转体腔室，自左至右分别为第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室和第五腔室，第三腔室居中，第一腔室和第五腔室、第二腔室和第四腔室依次分居第三腔室两侧左右对称，并且第一腔室内径>第三腔室内径>第二腔室内径；在第三腔室的内圆周上周向均布有四个静压支承腔，在每个静压支承腔的中心位置设有一个径向进油口；在第二腔4和第四腔室的内圆周上分别加工有第一压电陶瓷槽和第二压电陶瓷槽，并在第一、二压电陶瓷槽内沿径向分别开有一个进线孔；在第一腔室和第五腔室的内圆周顶部沿径向分别开有出油口；在第一腔室和第五腔室的内圆周外侧分别加工有第一骨架密封槽和第二骨架密封槽；
所述轴套装在所述定子的回转体内，所述定子的第三腔室的内圆周和压电陶瓷双晶片内环与轴之间留有30μm的间隙；所述第一压电陶瓷双晶片和第二压电陶瓷双晶片分别嵌装在第一压电陶瓷槽和第二压电陶瓷槽内，第一压电陶瓷双晶片和第二压电陶瓷双晶片分别通过进线孔用导线与外电源连接；在第一压电陶瓷槽和第二压电陶瓷槽外侧分别安装有第一内挡圈和第二内挡圈，将第一、二压电陶瓷双晶片固定；在定子的第一腔室和第五腔室两端分别嵌装有第一、二骨架密封圈；在定子两端分别安装有第一外挡圈和第二外挡圈，分别将第一骨架密封圈和第二骨架密封圈固定；
所述第一压电陶瓷双晶片是由七层组成的环状体，自外环至内环依次为第一层、第二层、第三层、第四层、第五层、第六层和第七层，第一层和第七层为银层，作为负极，第二层和第六层为陶瓷片，第三层和第五层为铜膜，作为正极，第四层为绝缘片；通电时，第二层和第六层的陶瓷片厚度会微量增加，从而调节油膜厚度；所述第二压电陶瓷双晶片的结构特征和尺寸与所述第一压电陶瓷双晶片相同。
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