CN109899380A - 由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，包括转轴，转轴外套设有轴瓦体，轴瓦体内壁中部开设有瓦槽，瓦槽中设置有与其形状相适应的可倾瓦，可倾瓦的包角小于瓦槽的包角，轴瓦体内壁中部的圆周上除去瓦槽均匀设置有多个静压油腔，相邻两静压油腔之间均设置有轴向回油槽，轴瓦体内壁沿其圆周方向且靠近轴向两端面处分别设置有回油环槽。本发明可倾瓦与静压油腔相对独立，使静压油膜与动压油膜之间几乎完全解耦，提高了轴承的刚度和稳定性，改善了轴承的润滑性能，具有较好的承载特性和动力特性。

Description

由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承
技术领域
本发明属于滑动轴承技术领域，涉及由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承。
背景技术
随着机床往高效高能方向发展，对精密机床主轴性能提出了更高的要求，特别是轴承刚度。高的轴承刚度能够提高主轴的回转精度，减小外界动载荷对加工精度的影响。将可倾瓦技术与动静压轴承进行复合，通过瓦块支点的调整，可改善轴承的性能，提高轴承刚度。
目前用于工程中的径向滑动轴承类型主要为固定瓦轴承和可倾瓦轴承。其中固定瓦轴承一般分为圆轴承、椭圆轴承、油叶轴承、阶梯轴承以及一些具有复杂型线或结构的轴承等。固定瓦轴承具有结构简单，承载能力大、易于加工等特点而得到广泛应用，但常用的固定瓦滑动轴承动力稳定性较差、刚度较低。虽然可倾瓦滑动轴承一般动力稳定性较好，但其结构复杂、承载能力相对较低。动静压润滑轴承具有承载能力大、抗振性能好、极限转速高、寿命长等优点，然而这类结构动压油膜与静压油膜之间存在耦合，性能不易控制，容易失稳。
发明内容
本发明的目的是提供由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，提高了轴承的稳定性。
本发明所采用的技术方案是，由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，其特征在于，包括转轴，转轴外套设有轴瓦体，轴瓦体内壁中部开设有瓦槽，瓦槽中设置有与其形状相适应的可倾瓦，可倾瓦的包角小于瓦槽的包角，轴瓦体内壁中部的圆周上除去瓦槽均匀设置有多个静压油腔，相邻两静压油腔之间均设置有轴向回油槽，轴瓦体内壁沿其圆周方向且靠近轴向两端面处分别设置有回油环槽。
本发明的特点还在于，
静压油腔设置有3个或5个。
瓦槽中通过螺栓a固定有垫块，可倾瓦的瓦背设置有与垫块大小相适应的卡槽，垫块位于卡槽中对可倾瓦起定位作用，可倾瓦轴向两端分别通过螺栓b与轴瓦体固定连接。
垫块与瓦槽之间设置有垫片。
轴瓦体上分别开设有可倾瓦节流孔和可倾瓦回油孔，可倾瓦与瓦槽周向两侧壁间的空隙分别通过可倾瓦节流孔和可倾瓦回油孔与外部连通。
轴瓦体上开设有静压油腔节流孔，静压油腔通过静压油腔节流孔与外部连通，静压油腔节流孔与静压油腔数量相同且一一对应。
静压油腔和瓦槽均在轴向方向和周向方向设置有宽度相等的封油面。
轴瓦体上开设有卸油孔，回油环槽通过卸油孔与外部连通。
本发明的有益效果是：
本发明由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，结构紧凑、简单，使用方便，使用寿命长；可倾瓦与静压油腔相对独立，使静压油膜与动压油膜之间几乎完全解耦，提高了轴承的刚度和稳定性，改善了轴承的润滑性能，具有较好的承载特性和动力特性。
附图说明
图1为本发明由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承局部剖切立体示意图；
图2为本发明由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承的前视全剖视图；
图3为本发明由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承的上视全剖视图。
图中，1.轴瓦体，2.瓦槽，3.可倾瓦节流孔，4.可倾瓦，5.垫块，6.垫片，7.可倾瓦回油孔，8.静压油腔节流孔，9.静压油腔，10.轴向回油槽，11.转轴，12.螺栓b，13.螺栓a，14.回油环槽，15.卸油孔。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细说明。
本发明由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，结构如图1-3所示，包括转轴11，转轴11外套设有轴瓦体1，轴瓦体1内壁中部开设有瓦槽2，瓦槽2中设置有与其形状相适应的可倾瓦4，可倾瓦4的包角小于瓦槽2的包角，轴瓦体1内壁中部的圆周上除去瓦槽2均匀设置有多个静压油腔9，静压油腔9和瓦槽2均在轴向方向和周向方向设置有宽度相等的封油面，轴瓦体1上开设有静压油腔节流孔8，静压油腔9通过静压油腔节流孔8与外部连通，静压油腔节流孔8与静压油腔9数量相同且一一对应，相邻两静压油腔9之间均设置有轴向回油槽10，轴瓦体1内壁沿其圆周方向且靠近轴向两端面处分别设置有回油环槽14，轴瓦体1上开设有卸油孔15，回油环槽14通过卸油孔15与外部连通。
瓦槽2中通过螺栓a13固定有垫块5，垫块5与瓦槽2之间设置有垫片6，可倾瓦4的瓦背设置有与垫块5大小相适应的卡槽，垫块5位于卡槽中对可倾瓦4起定位作用，可倾瓦4轴向两端分别通过螺栓b12与轴瓦体1固定连接。轴瓦体1上分别开设有可倾瓦节流孔3和可倾瓦回油孔7，可倾瓦4与瓦槽2周向两侧壁间的空隙分别通过可倾瓦节流孔3和可倾瓦回油孔7与外部连通。
静压油腔9设置有3个或5个，分别作为四腔动静压轴承和六油腔动静压轴承。
当瓦槽2设置为1个，静压油腔9设置为3个，则瓦槽2的包角为100°，可倾瓦4的包角为70°，静压油腔9的包角为58°，轴向回油槽10的包角为10°。
本发明由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承中主要部件的作用具体如下：
可倾瓦节流孔3和静压油腔节流孔8采用小孔节流的方式，在工作时形成节流液阻。
静压油腔9和可倾瓦4协同工作，保证转轴11表面和轴瓦体1内表面之间时时为液体摩擦，静压油腔9依靠静压油腔节流孔8供油，而在回油时，开设在轴瓦体1内表面上的轴向回油槽10保证其周向回油，开设在轴瓦体1两端的回油环槽14保证其轴向回油。
垫块5与可倾瓦4的瓦背卡槽以点接触的形式定位，垫块5的位置由螺栓a13来确定，螺栓a13位置的设置偏离垫块5和垫片6的几何中心，以保证在本发明的轴承工作时垫块5和垫片6不会发生转动。
垫片6的作用是用来调节可倾瓦4的径向位置，放置不同厚度的垫片6就可以改变可倾瓦4的径向位置。
可倾瓦4与瓦槽2周向两侧壁间存在空隙，保证在可倾瓦4进行转动时不会与瓦槽2的内表面发生摩擦。
可倾瓦4轴向两端均设置有柱销孔，柱销孔分别与螺栓b12间隙配合，起到支撑和固定可倾瓦4轴向位置的作用，且可倾瓦4的柱销孔直径大于螺栓b12的直径，使得在调整可倾瓦4的径向位置时螺栓b12仍能够与其配合。
可倾瓦4主要依靠开设在瓦槽2上的可倾瓦节流孔3供油，回油时开设在瓦槽2上的可倾瓦回油孔7保证可倾瓦4周向回油，而开设在轴瓦体1两端的回油环槽14保证可倾瓦4轴向回油。
本发明由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承的工作原理具体如下：
在转轴11低转速时依靠静压承载，正常转速时依靠动压承载。在启动或者停止时，高压油液通过静压油腔节流孔8进入轴瓦体1内壁的静压油腔9内，高压润滑油将转轴11的表面和轴瓦体1内表面完全隔开，本发明的轴承处于液体摩擦状态；当转轴11以工作转速转动时，静压供油系统停止工作，转轴11表面与可倾瓦4表面存在楔形间隙，在相对运动下，由设置在瓦槽2上的可倾瓦节流孔3进入的润滑油在转轴11表面和可倾瓦4表面之间形成动压油膜，本发明的轴承同样处于液体摩擦状态；当转轴11转速低于某一临界值时，不足以形成动压油膜或者动压油膜不足以承受外载荷，此时高压油液由静压油腔节流孔8进入静压油腔9，本发明的轴承将仍有足够的承载力来承受外载荷；当本发明的轴承受稳定载荷时，转轴11中心处于静平衡位置上，可倾瓦4位置保持不变，当本发明的轴承受到外界扰动时，转轴相对静平衡位置作略微偏移，同时可倾瓦4也会绕其支点摆动，可倾瓦4的自适应摆动调节特性提高了轴承的稳定性。

Claims (8)

1.由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，其特征在于，包括转轴(11)，所述转轴(11)外套设有轴瓦体(1)，所述轴瓦体(1)内壁中部开设有瓦槽(2)，所述瓦槽(2)中设置有与其形状相适应的可倾瓦(4)，所述可倾瓦的包角小于瓦槽(2)的包角，所述轴瓦体(1)内壁中部的圆周上除去瓦槽(2)均匀设置有多个静压油腔(9)，所述相邻两静压油腔(9)之间均设置有轴向回油槽(10)，所述轴瓦体(1)内壁沿其圆周方向且靠近轴向两端面处分别设置有回油环槽(14)。
2.根据权利要求1所述的由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，其特征在于，所述静压油腔(9)设置有3个或5个。
3.根据权利要求1所述的由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，其特征在于，所述瓦槽(2)中通过螺栓a(13)固定有垫块(5)，所述可倾瓦(4)的瓦背设置有与垫块(5)大小相适应的卡槽，所述垫块(5)位于卡槽中对可倾瓦(4)起定位作用，所述可倾瓦(4)轴向两端分别通过螺栓b(12)与轴瓦体(1)固定连接。
4.根据权利要求3所述的由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，其特征在于，所述垫块(5)与瓦槽(2)之间设置有垫片(6)。
5.根据权利要求1所述的由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，其特征在于，所述轴瓦体(1)上分别开设有可倾瓦节流孔(3)和可倾瓦回油孔(7)，所述可倾瓦(4)与瓦槽(2)周向两侧壁间的空隙分别通过可倾瓦节流孔(3)和可倾瓦回油孔(7)与外部连通。
6.根据权利要求1所述的由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，其特征在于，所述轴瓦体(1)上开设有静压油腔节流孔(8)，所述静压油腔(9)通过静压油腔节流孔(8)与外部连通，所述静压油腔节流孔(8)与静压油腔(9)数量相同且一一对应。
7.根据权利要求1所述的由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，其特征在于，所述静压油腔(9)和瓦槽(2)均在轴向方向和周向方向设置有宽度相等的封油面。
8.根据权利要求1所述的由单可倾瓦块与静压油腔协同工作的动静压轴承，其特征在于，所述轴瓦体(1)上开设有卸油孔(15)，所述回油环槽(14)通过卸油孔(15)与外部连通。
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