CN110142616A - 一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台 - Google Patents

一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,包括:芯轴、第一径向轴承、第二径向轴承、套筒、上端盖、下端盖、转台组件和驱动轮;第一径向轴承套设在芯轴上,第一径向轴承上开设有螺旋状的第一轴承油腔;第二径向轴承套设在芯轴上,第二径向轴承上开设有第二轴承油腔;套筒套设在第一径向轴承和第二径向轴承上,套筒内部开设有主供油路和主回油路;上端盖套设在芯轴上,与第一径向轴承的顶面抵接;下端盖套设在芯轴上,与第二径向轴承的底面抵接;转台组件与芯轴顶部固定连接,且位于上端盖的顶部;驱动轮固定套设在芯轴的底部。本发明通过采用双螺旋式轴承腔的油液静压配合芯轴转动,保证油液的有序运行,实现转台的高精度转动。

Description

一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台
技术领域
本发明涉及液体静压技术领域,更具体的说是涉及一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台。
背景技术
目前,大型超精密转台是精密及超精密机床的关键功能部件。为满足大负载、高刚度及高回转精度的要求,超精密转台基本采用液体静压轴承支撑方式。为提高转台的静动态刚度,液体静压轴承需要通过改变流入油腔流体的流量来调节油腔液体压力以适应外部负载的变化。液体静压轴承节流器通常采用外部小孔或毛细管等方式,但在实际工程应用中,虽然油液转动能够减小摩擦力、提高稳定性,然而在转台运行过程中,仍然会存在由于轴承内部的供油状态不稳、油液的流动方向无序,而导致转台的转动精度受到影响,不能达到预期的高精度的转动要求。
因此,如何提供一种能够保证油液状态稳定有序的、高精度的液体静压转台,是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此,本发明提供了一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,通过双螺旋式轴承腔油液静压配合芯轴转动,保证油液的有序运行,实现油液静压状态下转台的高精度转动。
为了实现上述目的,本发明采用如下技术方案:
一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,包括:芯轴、第一径向轴承、第二径向轴承、套筒、上端盖、下端盖、转台组件和驱动轮;
所述芯轴为竖直方向设置的阶梯轴;
所述第一径向轴承套设在所述芯轴上,所述第一径向轴承的内圆周面上开设有螺旋状的第一轴承油腔,所述第一径向轴承水平开设有与所述第一轴承油腔连通的第一供油毛细通道和第一回油毛细通道;
所述第二径向轴承套设在所述芯轴上,且位于所述第一径向轴承的底部,所述第二径向轴承的内圆周面上开设有螺旋状的第二轴承油腔,所述第二轴承油腔的螺旋方向与所述第一轴承油腔的螺旋方向相反,所述第二径向轴承水平开设有与所述第二轴承油腔连通的第二供油毛细通道和第二回油毛细通道;
所述套筒套设在所述第一径向轴承和所述第二径向轴承上,所述套筒内部开设有与所述第一供油毛细通道和所述第二供油毛细通道连通的主供油路,以及与所述第一回油毛细通道和所述第二回油毛细通道连通的主回油路;
所述上端盖套设在所述芯轴上,与所述第一径向轴承的顶面抵接,且与所述套筒固定连接;
所述下端盖套设在所述芯轴上,与所述第二径向轴承的底面抵接,且与所述套筒固定连接;
所述转台组件与所述芯轴顶部固定连接,且位于所述上端盖的顶部;
所述驱动轮固定套设在所述芯轴的底部。
通过上述技术方案,本发明采用两个具有螺旋状轴承腔的轴承套设在芯轴上,轴承腔内部的油液充满后,产生油压使芯轴的侧壁悬浮在油液中,降低摩擦,当主供油路和主回油路同时供油和回油时,油液沿着螺旋方向运动,由于油液的有序运行保证了芯轴转动的稳定性,同时,由于两个轴承的螺旋方向相反,能够保证芯轴的轴向方向受力均匀,进一步提高了转动的稳定性,极大地提高了转动精度。
优选的,在上述一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台中,所述第一供油毛细通道与所述第一轴承油腔的最顶端连通;所述第一回油毛细通道与所述第一轴承油腔的最底端连通;所述第二供油毛细通道与所述第二轴承油腔的最底端连通;所述第二回油毛细通道与所述第二轴承油腔的最顶端连通。使第一轴承油腔的供油方向自上而下,第二轴承油腔的供油方向自下而上,二者作用方向相反,对芯轴起到相互约束的作用,提高了稳定性。
优选的,在上述一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台中,所述套筒内壁周向开设有第一侧面供油腔、第一侧面回油腔、第二侧面供油腔和第二侧面回油腔;所述第一侧面供油腔连通所述主供油路和所述第一供油毛细通道;所述第一侧面回油腔连通所述主回油路和所述第一回油毛细通道;所述第二侧面供油腔连通所述主供油路和所述第二供油毛细通道;所述第二侧面回油腔连通所述主回油路和所述第二回油毛细通道。通过在套筒内壁开设圆环状的侧面供油和回油腔,能够方便供油和回油,组装简单且精度高。
优选的,在上述一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台中,所述第一径向轴承与所述芯轴的阶梯面接触的端面沿周向开设有第一轴向油垫,所述第一轴向油垫通过第一支路毛细通道与所述第一回油毛细通道连通。当油液注满第一轴向油垫后,使芯轴与第一径向轴承接触的阶梯面产生油压,使阶梯面悬浮在油液中,提高了芯轴转动的稳定性。
优选的,在上述一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台中,所述第二径向轴承与所述芯轴的阶梯面接触的端面沿周向开设有第二轴向油垫,所述第二轴向油垫通过第二支路毛细通道与所述第二回油毛细通道连通。当油液注满第二轴向油垫后,使芯轴与第二径向轴承接触的阶梯面产生油压,使阶梯面悬浮在油液中,提高了芯轴转动的稳定性。
需要说明的是,第一轴向油垫和第二轴向油垫均为环状油垫,且第二轴向油垫的封油边要大于第一轴向油垫的封油边,第二轴向油垫给芯轴一个向上的支撑力,第一轴向油垫给芯轴一个向下的反向支撑力,且由于第二轴向油垫封油边比第一轴向油垫宽,所以第二轴向油垫起到主要的支撑作用。另外,第一轴向油垫的腔体两侧的封油边的宽度相等,第二轴向油垫的腔体两侧的封油边的宽度相等。
优选的,在上述一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台中,所述芯轴由顶部至底部依次包括第一轴段、第二轴段、第三轴段、第四轴段、第五轴段、第六轴段和第七轴段;所述第一轴段至第三轴段的轴径依次增大,所述第三轴段至所述第七轴段的轴径依次减小;所述第二轴段和所述第四轴段的轴径相同。各轴段的划分方便各部件的套装,第三轴段将第一径向轴承和第二径向轴承分开,分别套设在第二轴段和第四轴段上,组装方便,稳定性强。
优选的,在上述一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台中,所述第一径向轴承和所述上端盖套设在所述第二轴段上,且所述上端盖的顶面与所述第二轴段的顶部阶梯面平齐,所述上端盖的内壁上固定有第一密封圈。提高顶部的第一径向轴承安装的稳定性和密封性。
优选的,在上述一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台中,所述转台组件包括连接盘和转台;所述连接盘套设在所述第一轴段上,且与所述第二轴段的顶部阶梯面固定连接;所述转台固定安装在所述连接盘的顶部。简化转台的连接结构,稳定性更强。
优选的,在上述一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台中,所述第二径向轴承套设在所述第四轴段上。组装简单方便。
优选的,在上述一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台中,所述下端盖套设在第五轴段上,所述下端盖的内壁上固定有第二密封圈,所述下端盖的底面与所述套筒的底面平齐。提高底部的第二径向轴承安装的稳定性和密封性。
经由上述的技术方案可知,与现有技术相比,本发明公开提供了一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,具有以下有益效果:
1、本发明采用两个具有螺旋状轴承腔的轴承套设在芯轴上,轴承腔内部的油液充满后,产生油压使芯轴的侧壁悬浮在油液中,降低摩擦,当主供油路和主回油路同时供油和回油时,油液沿着螺旋方向运动,由于油液的有序运行保证了芯轴转动的稳定性,同时,由于两个轴承的螺旋方向相反,能够保证芯轴的轴向方向受力均匀,进一步提高了转动的稳定性,极大地提高了转动精度。
2、在第一径向轴承和第二径向轴承与芯轴的阶梯面接触的端面上开设第一轴向油垫和第二轴向油垫,使芯轴与轴承接触的阶梯面产生油压,使阶梯面悬浮在油液中,提高了芯轴转动的稳定性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的整体结构的剖视图;
图2附图为本发明提供的第一径向轴承的结构示意图;
图3附图为本发明提供的第二径向轴承的结构示意图;
图4附图为本发明提供的套筒的剖视图;
图5附图为本发明提供的芯轴的结构示意图。
其中:
1-芯轴
11-第一轴段;12-第二轴段;13-第三轴段;14-第四轴段;15-第五轴段;16-第六轴段;17-第七轴段;
2-第一径向轴承;
21-第一轴承油腔;22-第一供油毛细通道;23-第一回油毛细通道;24-第一轴向油垫;25-第一支路毛细通道;
3-第二径向轴承;
31-第二轴承油腔;32-第二供油毛细通道;33-第二回油毛细通道;34-第二轴向油垫;35-第二支路毛细通道;
4-套筒;
41-主供油路;42-主回油路;43-第一侧面供油腔;44-第一侧面回油腔;45-第二侧面供油腔;46-第二侧面回油腔;
5-上端盖;
51-第一密封圈;
6-下端盖;
61-第二密封圈;
7-转台组件;
71-连接盘;72-转台;
8-驱动轮。
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。
参见附图1至附图5,本发明实施例公开了一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,包括:芯轴1、第一径向轴承2、第二径向轴承3、套筒4、上端盖5、下端盖6、转台组件7和驱动轮8;
芯轴1为竖直方向设置的阶梯轴;
第一径向轴承2套设在芯轴1上,第一径向轴承2的内圆周面上开设有螺旋状的第一轴承油腔21,第一径向轴承2水平开设有与第一轴承油腔21连通的第一供油毛细通道22和第一回油毛细通道23;
第二径向轴承3套设在芯轴1上,且位于第一径向轴承2的底部,第二径向轴承3的内圆周面上开设有螺旋状的第二轴承油腔31,第二轴承油腔31的螺旋方向与第一轴承油腔21的螺旋方向相反,第二径向轴承3水平开设有与第二轴承油腔31连通的第二供油毛细通道32和第二回油毛细通道33;
套筒4套设在第一径向轴承2和第二径向轴承3上,套筒4内部开设有与第一供油毛细通道22和第二供油毛细通道32连通的主供油路41,以及与第一回油毛细通道23和第二回油毛细通道33连通的主回油路42;
上端盖5套设在芯轴1上,与第一径向轴承2的顶面抵接,且与套筒4固定连接;
下端盖6套设在芯轴1上,与第二径向轴承3的底面抵接,且与套筒4固定连接;
转台组件7与芯轴1顶部固定连接,且位于上端盖5的顶部;
驱动轮8固定套设在芯轴1的底部。
为了进一步优化上述技术方案,第一供油毛细通道22与第一轴承油腔21的最顶端连通;第一回油毛细通道23与第一轴承油腔21的最底端连通;第二供油毛细通道32与第二轴承油腔31的最底端连通;第二回油毛细通道33与第二轴承油腔31的最顶端连通。
为了进一步优化上述技术方案,套筒4内壁周向开设有第一侧面供油腔43、第一侧面回油腔44、第二侧面供油腔45和第二侧面回油腔46;第一侧面供油腔43连通主供油路41和第一供油毛细通道22;第一侧面回油腔44连通主回油路42和第一回油毛细通道23;第二侧面供油腔45连通主供油路41和第二供油毛细通道32;第二侧面回油腔46连通主回油路42和第二回油毛细通道33。
为了进一步优化上述技术方案,第一径向轴承2与芯轴1的阶梯面接触的端面沿周向开设有第一轴向油垫24,第一轴向油垫24通过第一支路毛细通道25与第一回油毛细通道23连通。
为了进一步优化上述技术方案,第二径向轴承3与芯轴1的阶梯面接触的端面沿周向开设有第二轴向油垫34,第二轴向油垫34通过第二支路毛细通道35与第二回油毛细通道33连通。
为了进一步优化上述技术方案,芯轴1由顶部至底部依次包括第一轴段11、第二轴段12、第三轴段13、第四轴段14、第五轴段15、第六轴段16和第七轴段17;第一轴段11至第三轴段13的轴径依次增大,第三轴段13至第七轴段14的轴径依次减小;第二轴段12和第四轴段14的轴径相同。
为了进一步优化上述技术方案,第一径向轴承2和上端盖5套设在第二轴段12上,且上端盖5的顶面与第二轴段12的顶部阶梯面平齐,上端盖5的内壁上固定有第一密封圈51。
为了进一步优化上述技术方案,转台组件7包括连接盘71和转台72;连接盘71套设在第一轴段11上,且与第二轴段12的顶部阶梯面固定连接;转台72固定安装在连接盘71的顶部。
为了进一步优化上述技术方案,第二径向轴承3套设在第四轴段14上。
为了进一步优化上述技术方案,下端盖6套设在第五轴段15上,下端盖6的内壁上固定有第二密封圈61,下端盖6的底面与套筒4的底面平齐。
为了进一步优化上述技术方案,驱动轮8套设在第六轴段16上。
本发明的工作原理为:
油液从主供油路41进入,此时,主回油路42封堵。油液通过主供油路41、第一供油毛细通道22、第二供油毛细通道32,将第一轴承油腔21和第二轴承油腔31注满油液,此时,第一轴承油腔21和第二轴承油腔31的油液产生油压使芯轴1的第二轴段12和第四轴段14的侧壁悬浮在油液中。油液继续通过第一回油毛细通道23和第一支路毛细通道25,以及第二回油毛细通道33和第二支路毛细通道35,将第一轴向油垫24和第二轴向油垫34注满油液,此时,第一轴向油垫24和第二轴向油垫34的油液产生油压使芯轴1的第三轴段的顶部和底部的阶梯面悬浮在油液中。
驱动轮8转动,带动芯轴1转动,此时,主供油路41和主回油路42进入同步等量循环状态,油液顺着第一轴承油腔21和第二轴承油腔31的螺旋状腔体运行,同时给芯轴1提供一个由油液压力产生的顺着芯轴1转动方向的带动力和逆着芯轴1转动方向的限制力,二者相互配合,使芯轴1的转动状态更稳定;同时,由于轴承腔为螺旋状,油液的运行状态规则有序,油压的作用效果更稳定,而且,第一轴承油腔21和第二轴承油腔31内的油液始终处于相对静止状态,稳定性强。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述,每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处,各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言,由于其与实施例公开的方法相对应,所以描述的比较简单,相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明,使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的,本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下,在其它实施例中实现。因此,本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例,而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,其特征在于,包括:芯轴(1)、第一径向轴承(2)、第二径向轴承(3)、套筒(4)、上端盖(5)、下端盖(6)、转台组件(7)和驱动轮(8);
所述芯轴(1)为竖直方向设置的阶梯轴;
所述第一径向轴承(2)套设在所述芯轴(1)上,所述第一径向轴承(2)的内圆周面上开设有螺旋状的第一轴承油腔(21),所述第一径向轴承(2)水平开设有与所述第一轴承油腔(21)连通的第一供油毛细通道(22)和第一回油毛细通道(23);
所述第二径向轴承(3)套设在所述芯轴(1)上,且位于所述第一径向轴承(2)的底部,所述第二径向轴承(3)的内圆周面上开设有螺旋状的第二轴承油腔(31),所述第二轴承油腔(31)的螺旋方向与所述第一轴承油腔(21)的螺旋方向相反,所述第二径向轴承(3)水平开设有与所述第二轴承油腔(31)连通的第二供油毛细通道(32)和第二回油毛细通道(33);
所述套筒(4)套设在所述第一径向轴承(2)和所述第二径向轴承(3)上,所述套筒(4)内部开设有与所述第一供油毛细通道(22)和所述第二供油毛细通道(32)连通的主供油路(41),以及与所述第一回油毛细通道(23)和所述第二回油毛细通道(33)连通的主回油路(42);
所述上端盖(5)套设在所述芯轴(1)上,与所述第一径向轴承(2)的顶面抵接,且与所述套筒(4)固定连接;
所述下端盖(6)套设在所述芯轴(1)上,与所述第二径向轴承(3)的底面抵接,且与所述套筒(4)固定连接;
所述转台组件(7)与所述芯轴(1)顶部固定连接,且位于所述上端盖(5)的顶部;
所述驱动轮(8)固定套设在所述芯轴(1)的底部。
2.根据权利要求1所述的一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,其特征在于,所述第一供油毛细通道(22)与所述第一轴承油腔(21)的最顶端连通;所述第一回油毛细通道(23)与所述第一轴承油腔(21)的最底端连通;所述第二供油毛细通道(32)与所述第二轴承油腔(31)的最底端连通;所述第二回油毛细通道(33)与所述第二轴承油腔(31)的最顶端连通。
3.根据权利要求1或2所述的一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,其特征在于,所述套筒(4)内壁周向开设有第一侧面供油腔(43)、第一侧面回油腔(44)、第二侧面供油腔(45)和第二侧面回油腔(46);所述第一侧面供油腔(43)连通所述主供油路(41)和所述第一供油毛细通道(22);所述第一侧面回油腔(44)连通所述主回油路(42)和所述第一回油毛细通道(23);所述第二侧面供油腔(45)连通所述主供油路(41)和所述第二供油毛细通道(32);所述第二侧面回油腔(46)连通所述主回油路(42)和所述第二回油毛细通道(33)。
4.根据权利要求3所述的一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,其特征在于,所述第一径向轴承(2)与所述芯轴(1)的阶梯面接触的端面沿周向开设有第一轴向油垫(24),所述第一轴向油垫(24)通过第一支路毛细通道(25)与所述第一回油毛细通道(23)连通。
5.根据权利要求3所述的一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,其特征在于,所述第二径向轴承(3)与所述芯轴(1)的阶梯面接触的端面沿周向开设有第二轴向油垫(34),所述第二轴向油垫(34)通过第二支路毛细通道(35)与所述第二回油毛细通道(33)连通。
6.根据权利要求1所述的一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,其特征在于,所述芯轴(1)由顶部至底部依次包括第一轴段(11)、第二轴段(12)、第三轴段(13)、第四轴段(14)、第五轴段(15)、第六轴段(16)和第七轴段(17);所述第一轴段(11)至第三轴段(13)的轴径依次增大,所述第三轴段(13)至所述第七轴段(14)的轴径依次减小;所述第二轴段(12)和所述第四轴段(14)的轴径相同。
7.根据权利要求6所述的一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,其特征在于,所述第一径向轴承(2)和所述上端盖(5)套设在所述第二轴段(12)上,且所述上端盖(5)的顶面与所述第二轴段(12)的顶部阶梯面平齐,所述上端盖(5)的内壁上固定有第一密封圈(51)。
8.根据权利要求6所述的一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,其特征在于,所述转台组件(7)包括连接盘(71)和转台(72);所述连接盘(71)套设在所述第一轴段(11)上,且与所述第二轴段(12)的顶部阶梯面固定连接;所述转台(72)固定安装在所述连接盘(71)的顶部。
9.根据权利要求6所述的一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,其特征在于,所述第二径向轴承(3)套设在所述第四轴段(14)上。
10.根据权利要求6所述的一种双螺旋悬浮式高精度液体静压转台,其特征在于,所述下端盖(6)套设在第五轴段(15)上,所述下端盖(6)的内壁上固定有第二密封圈(61),所述下端盖(6)的底面与所述套筒(4)的底面平齐。
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