CN109595264B - 一种液体静压轴承的冷却机构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种液体静压轴承的冷却机构，包括主轴，所述主轴的径向依次套装内轴套、外轴套和止推轴承，且主轴的径向与内轴套配合形成闭式液压油腔，所述内轴套外壁上设置有上冷却槽和下冷却槽，并与外轴套配合形成封闭的冷却水道，所述外轴套内部轴向设置有冷却水入口和冷却水出口，同时，在止推轴承内部周向开设三段均布的“之”字型冷却槽，通过在液体静压轴承发热部位设计的冷却结构，采用水循环冷却方式，对该关键部位进行主动温度控制，可以有效地降低液体静压轴承工作所产生的热量向轴承构件及工作台传递，减小了机床结构性的微小热变形，避免了采用传统冷却方式事后被动补偿的热滞留问题，从而有效地提高了机床系统的加工精度。

Description

一种液体静压轴承的冷却机构

技术领域

本发明涉及液压轴承领域，具体为一种液体静压轴承的冷却机构。

背景技术

在液体静压轴承这一类结构紧凑且运动精度要求极高的回转类机械结构中，轴承的摩擦升温不仅会对机械系统的寿命有害且由于轴类零件的受热膨胀等因素会造成运动精度降低，因此，对这类轴承的有效冷却显得至关重要。

为保证高承载、刚度及稳定性要求，大型超精密立式车床主轴通常采用液体静压轴承的支撑方式，液体静压支撑在两配合面之间形成稳定的油膜，两配合面处于完全液体润滑状态，支撑刚度及稳定性则与油膜刚度密切相关，工作时静压油膜因流体内摩擦产生的热量一方面引起自身的粘度变化，进而可能会影响到静压轴承的刚度及稳定性，另一方面静压油温升引起的工作台热变形则直接影响到机械系统的工作精度。

对于液体静压轴承温升的处理方式，通常是在为其提供液压油源的液压系统内对油源进行温度监测并实施降温，通过对液压油源进行降温，并依靠油液的循环流动带走轴承工作产生的热量，该种方式系被动降温措施，无法对超精密液体静压轴承的发热部位形成直接降温，热量会不可避免地传递到轴承构件或工作台上，进而导致相关结构产生微小热变形，直接影响超精密主轴的性能稳定和运动精度。

现有的大多冷却机构都不可避免地引入相关机械装置实现降温，使得原有轴承系统结构复杂。因此，设计既能保持原有主轴系统各部件配合精度，又能有效实现冷却的机构具有重要意义。

发明内容

为了克服现有技术方案的不足,本发明提供一种液体静压轴承的冷却机构，能有效地解决背景技术提出的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种液体静压轴承的冷却机构，包括主轴，所述主轴的径向依次套装内轴套、外轴套和止推轴承，且主轴的径向与内轴套配合形成闭式液压油腔，止推轴承的上端面与主轴下端面配合形成开式液压油腔。所述内轴套外壁上设置有上冷却槽和下冷却槽，并与外轴套配合形成封闭的冷却水道，所述外轴套内部轴向设置有冷却水入口和冷却水出口。

进一步地，所述止推轴承配合安装在主轴的下端面，所述止推轴承内部径向设置有冷却水道，且所述冷却水道由冷却槽A、冷却槽B和冷却槽C环接而成。

进一步地，所述冷却槽A、冷却槽B和冷却槽C呈“之”字形，且冷却槽A、冷却槽B和冷却槽C沿止推轴承环形分布。

进一步地，所述止推轴承的侧壁上设置有三组相互交错连通的深孔除首末进出口外，封闭其余位于外壁上的孔端，以构成封闭的冷却槽A、冷却槽B和冷却槽C。

进一步地，所述上冷却槽和下冷却槽均为螺旋上升状，且所述上冷却槽和下冷却槽与冷却水入口和冷却水出口相配合。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明通过在液体静压轴承发热部位设计的冷却水道结构，采用水循环冷却方式，对该关键部位进行主动温度控制，可以有效地降低液体静压轴承工作所产生的热量向轴承构件及工作台传递，减小了机床结构性的微小热变形，避免了采用传统冷却方式事后被动补偿的热滞留问题，从而有效地提高了机床系统的加工精度。

附图说明

图1为本发明的整体的纵剖面结构示意图；

图2为本发明的止推轴承平剖结构示意图；

图3为本发明的内轴套立体结构示意图；

图4为本发明的外轴套立体结构示意图。

图中标号：

1-主轴；2-内轴套；3-外轴套；4-上冷却槽；5-下冷却槽；6-冷却水入口；7-冷却水出口；8-止推轴承；9-冷却槽A；10-冷却槽B；11-冷却槽C。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1所示，本发明提供了一种液体静压轴承的冷却机构，包括主轴1，主轴1的径向依次套装内轴套2、外轴套3和止推轴承8，且主轴1的径向与内轴套2配合形成闭式液压油腔，止推轴承8的上端面与主轴1下端面配合形成开式液压油腔，内轴套2外壁上设置有上冷却槽4和下冷却槽5，并与外轴套3配合形成封闭的冷却水道，外轴套3内部轴向设置有冷却水入口6和冷却水出口7。

本发明在正常工作时，通过液体静压止推轴承和内部径向轴承静压支承，液压油由于流体内摩擦生热，此时，布置在轴承油垫周围的循环水冷结构即内轴套2与外轴套3紧密配合，形成沿主轴径向分布的两股冷却水流，循环冷却水通过外轴套下端面的冷却水入口6分别流入上冷却槽4和下冷却槽5，换热后的冷却水由冷却水出口7回流至冷却水供给系统。

止推轴承8配合安装在主轴1的下端面，止推轴承8上端面与主轴1之间有液压油垫支撑，主轴回转时，止推轴承8上端面液压油摩擦生热在止推轴承的周向开设三段均布的“之”字形的冷却槽A9、冷却槽B10和冷却槽C11，一端通入冷却水，另一端流出，实现冷却换热。

通过径向轴承的内轴套2和止推轴承8内设置的冷却水道中的循环冷却水对主轴1进行吸热降温，之后循环水回流进精密温控水箱进行制冷处理，保证液体静压主轴在规定温度下运转，保持运动精度及性能稳定。

上冷却槽4和下冷却槽5均为螺旋上升状，且上冷却槽4和下冷却槽5与冷却水入口6和冷却水出口7相配合。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。

Claims (3)

1.一种液体静压轴承的冷却机构，包括主轴(1)，其特征在于：所述主轴(1)的径向依次套装内轴套(2)、外轴套(3)和止推轴承(8)，且主轴(1)的径向与内轴套(2)配合形成闭式液压油腔，止推轴承(8)的上端面与主轴(1)下端面配合形成开式液压油腔，所述内轴套(2)外壁上设置有上冷却槽(4)和下冷却槽(5)，并与外轴套(3)配合形成封闭的冷却水道，所述外轴套(3)内部轴向设置有冷却水入口(6)和冷却水出口(7)；

所述止推轴承(8)配合安装在主轴(1)的下端面，所述止推轴承(8)内部径向设置有冷却水道，且所述冷却水道由冷却槽A(9)、冷却槽B(10)和冷却槽C(11)环接而成，所述冷却槽A(9)、冷却槽B(10)和冷却槽C(11)呈“之”字形，且冷却槽A(9)、冷却槽B(10)和冷却槽C(11)沿止推轴承(8)环形分布。

2.根据权利要求1所述的一种液体静压轴承的冷却机构，其特征在于：所述止推轴承(8)的侧壁上设置有三组相互交错连通的深孔除首末进出口外，封闭其余位于外壁上的孔端，以构成封闭的冷却槽A(9)、冷却槽B(10)和冷却槽C(11)。

3.根据权利要求1所述的一种液体静压轴承的冷却机构，其特征在于：所述上冷却槽(4)和下冷却槽(5)均为螺旋上升状，且所述上冷却槽(4)和下冷却槽(5)与冷却水入口(6)和冷却水出口(7)相配合。

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