CN110778605A - 一种气-油双层润滑静压轴承 - Google Patents

一种气-油双层润滑静压轴承 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种气‑油双层润滑静压轴承，包括：转轴、轴套、止推板、气‑油节流器、进气/进油接头、外部气路/油路管路，所述气‑油节流器有若干个，分别与所述轴套内的气路、油路连通，所述进气接头连接在气路上，用于将压缩空气通入外部气路管路及轴套内的气路中，以在轴套与转轴的轴径及端面、轴套与止推板的端面之间形成气膜，所述进油接头连接在油路上，用于将加压润滑油通入外部油路管路及轴套内的油路中，以在轴套与转轴的轴径及端面、轴套与止推板的端面之间形成油膜。通过上述方式，本发明能在传统空气静压轴承的基础上，引入了少量可控的润滑油形成油膜，弥补了空气静压轴承，承载力不足、刚度差的劣势。

Description

一种气-油双层润滑静压轴承
技术领域
本发明涉及静压轴承技术领域，特别是涉及一种气-油双层润滑静压轴承。
背景技术
随着我国国防工业、航天航空和电子技术等前沿科技的蓬勃发展，对超精密加工及超精密测量设备精度的要求越来越严苛。发展超精密加工及检测技术已经成为当今机械行业的重要发展方向。
在超精密加工及检测设备中，对移动部件的高速度和高运动精度提出了极高的要求。静压轴承是利用压力泵将压力润滑剂强行泵入轴承和轴之间的微小间隙的滑动轴承，由于其摩擦因数小，工作寿命长，温度分布均匀，被广泛的应用于超精密加工和检测设备的运动系统中。
静压轴承润滑剂的种类可以分为两类，一类的液体静压轴承，主要是使用油为润滑剂，另一类是气体静压轴承，使用的是气体作润滑剂，主要是使用空气作为润滑剂；相对于液体润滑油膜轴承，空气静压轴承利用空气作为润滑介质，运动部件之间没有直接接触，因而具有极低摩擦力和发热量；其气膜具有均化效应，导致其在高速转速下也能保证极低的振动，但是由于其承载力差、刚度低，在过载时易破坏气膜引起运动件摩擦咬死。而液体静压轴承由于适用油作为润滑介质，承载力大、刚度好，但由于其粘滞阻力大，一般不适用于高速场景。
鉴于以上原因，特提出一种气-油双层润滑静压轴承方案，以弥补空气静压轴承承载力差、刚度低的问题。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种气-油双层润滑静压轴承，在传统空气静压轴承的基础上，引入了少量可控的润滑油形成油膜，弥补空气静压轴承承载力不足、刚度差的劣势。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种气-油双层润滑静压轴承，包括：转轴、轴套、止推板，所述转轴安装在所述轴套内，所述转轴的一端与所述止推板固定连接，所述气-油双层润滑静压轴承还包括：气-油节流器、进气接头、进油接头、外部气路管路和外部油路管路，所述气-油节流器有若干个，分布在所述轴套的端面与内圆周壁上并与所述轴套内的气路、油路连通，所述进气接头连接在气路上，用于将压缩空气通入外部气路管路及轴套内的气路中，以在轴套与转轴的轴径及端面、轴套与止推板的端面之间形成气膜，所述进油接头连接在油路上，用于将加压润滑油通入外部油路管路及轴套内的油路中，以在轴套与转轴的轴径及端面、轴套与止推板的端面之间形成油膜。
在本发明一个较佳实施例中，所述气-油节流器包括节流器本体以及开设在所述节流器本体上的气节流孔、油节流孔和油腔，所述气节流孔与所述轴套内的气路连通，所述油节流孔与油腔连通并与所述轴套内的油路连通。
在本发明一个较佳实施例中，所述气节流孔位于所述节流器本体的中部，所述油节流孔有多个、位于所述节流器本体1/2圆周处呈环形均匀地环绕在气节流孔周围。
在本发明一个较佳实施例中，所述油节流孔的孔径为气节流孔孔径的1/2。
在本发明一个较佳实施例中，所述油节流孔有8个。
在本发明一个较佳实施例中，所述气-油节流器与轴套螺纹连接。
在本发明一个较佳实施例中，所述节流器本体的底部端面上还开设有一字槽。
在本发明一个较佳实施例中，所述气节流孔的孔口处、所述油节流孔的孔口处及油腔开口处均安装有密封圈。
在本发明一个较佳实施例中，所述外部气路管路上还设有分气块，所述分气块固定在轴套上，所述进气接头安装在所述分气块上，所述分气块内开设有进气通孔，所述进气通孔与进气接头、外部气路管路、轴套内气路以及气-油节流器内气节流孔形成气路通路。
在本发明一个较佳实施例中，所述外部油路管路上还设有分油块，所述分油块固定在轴套上，所述进油接头安装在所述分油块上，所述分油块内开设有进油通孔，所述进油通孔与进油接头、外部油路管路、轴套内油路以及气-油节流器内油腔、油节流孔形成油路通路。
本发明的有益效果是：本发明采用气-油节流器、进气接头、进油接头、外部气路管路和外部油路管路相互配合的结构设计，形成独立的气路、油路，将加压空气、加压润滑油分别引入到气-油节流器，并分别在轴套与转轴的轴径及端面、轴套与止推板的端面之间形成气膜、油膜，即本发明在传统空气静压轴承的基础上，引入了少量可控的润滑油形成油膜，弥补了空气静压轴承，承载力不足、刚度差的劣势；并且由于只有少量油膜形成、摩擦阻力低，因此依然具有空气静压轴承的高速转速特性。
附图说明
图1是本发明气-油双层润滑静压轴承的结构示意图；
图2是图1所示的气-油节流器的结构示意图；
图3是本发明气-油双层润滑静压轴承的气-油双层润滑原理图；
图4是本发明气-油双层润滑静压轴承进气原理图；
图5是本发明气-油双层润滑静压轴承进油原理图；
附图中各部件的标记如下：1、转轴，2、轴套，3、止推板，4、气-油节流器，41、气节流孔，42、油节流孔，43、油腔，5、进气接头，6、进油接头，7、外部气路管路，8、外部油路管路，9、分气块，10、分油块。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
请参考图1，本发明包括：
一种气-油双层润滑静压轴承，包括：转轴1、轴套2、止推板3，所述转轴1安装在所述轴套2内，所述转轴1的一端与所述止推板3通过螺栓固定连接，使所述止推板3能够随所述转轴1同步转动，所述轴套2与转轴1的轴径、端面间隙配合，所述轴套2与止推板3的端面也间隙配合，所述轴套2内开设有气路和油路，所述气路、油路可单独控制，为了使静压轴承具有优异的承载力，压缩空气和压缩润滑油分别从气路、油路通入所述间隙，使间隙内填充有气膜和油膜，并且能够通过调节气-油比例、气-油压力、气-油流量等参数进一步控制静压轴承的动态性能。
具体地，所述气-油双层润滑静压轴承还包括：气-油节流器4、进气接头5、进油接头6、外部气路管路7和外部油路管路8，所述气-油节流器4有若干个，分布在所述轴套2的端面与内圆周壁上并与所述轴套2内的气路、油路连通，本实施例中，所述气-油节流器4共有48个，分别为：呈圆周均布在轴套2两端面上的16个，均布在轴套2内圆周壁上的32个，其中位于内圆周壁上的32个分4组，每组8个呈圆周均布在轴套2的内圆周壁上，每个所述气-油节流器4均与轴套2内的气路、油路连通，使从气路进入的空气通过所述气-油节流器4内的气节流孔41进入轴套2与转轴1的轴径及端面、轴套2与止推板3的端面之间间隙，在间隙内形成气膜，使从油路进入的润滑油通过所述气-油节流器4内的油节流孔42进入轴套2与转轴1的轴径及端面、轴套2与止推板3的端面之间间隙，在间隙内形成油膜，如图3所示，在气节流孔41处环绕一圈油节流孔42，小孔引入少量润滑油形成图3所示的油膜，利用少量液体润滑油提高静压轴承的承载能力，弥补了普通空气静压轴承承载力不足、刚度差的缺陷。
继续参考图4和图5，所述进气接头5连接在气路上，用于将压缩空气通入外部气路管路7及轴套2内的气路中，以在轴套2与转轴1的轴径及端面、轴套2与止推板3的端面之间形成气膜，所述进油接头6连接在油路上，用于将加压润滑油通入外部油路管路8及轴套2内的油路中，以在轴套2与转轴1的轴径及端面、轴套2与止推板3的端面之间形成油膜。
继续参考图2，所述气-油节流器4包括节流器本体以及开设在所述节流器本体上的气节流孔41、油节流孔42和油腔43，所述油节流孔42与所述油腔43连通，所述气节流孔41位于所述节流器本体的中部，所述油节流孔42有多个、位于所述节流器本体1/2圆周处呈环形均匀地环绕在气节流孔41周围，本实施例中，所述油节流孔42有8个，所述油节流孔42与气节流孔41的中心距为所述节流器本体的底部端面半径的1/2，并且所述油节流孔42的孔径为气节流孔41孔径的1/2，从而使静压轴承在高速旋转过程中，从油节流孔42处引入的少量润滑油形成图3所示的油膜，以提高静压轴承的承载能力。
优选地，所述节流器本体外周壁上设有螺纹，所述节流器本体的底部端面上还开设有一字槽。可实用螺丝刀转动一字槽，将所述节流器本体拧到轴套2上，便于安装拆卸，使用方便。
进一步地，所述气节流孔41的孔口处、所述油节流孔42的孔口处及油腔43开口处均安装有密封圈，避免气体进入油腔及避免油液渗漏。
继续参考图4和图5，所述外部气路管路7上还安装有分气块9，所述分气块9固定在轴套2上，所述进气接头5安装在所述分气块9上，所述分气块9内开设有进气通孔，所述进气通孔分别与进气接头5、外部气路管路7、轴套2内气路以及气-油节流器4内气节流孔41连通，形成从静压轴承外部到内部相互贯通的气路，以将压缩空气引入到气节流孔41，通过小孔节流的方式形成气膜；
所述外部油路管路8上还安装有分油块10，所述分油块10固定在轴套2上，所述进油接头6安装在所述分油块10上，所述分油块10内开设有进油通孔，所述进油通孔分别与进油接头6、外部油路管路8、轴套2内油路以及气-油节流器4内油腔43、油节流孔42连通，形成从静压轴承外部到内部相互贯通的油路，以将压缩润滑油引入到油节流孔42，通过小孔节流的方式形成油膜。
综上所述，本发明能够在传统空气静压轴承的基础上，引入少量可控的润滑油形成油膜，弥补了空气静压轴承承载力不足、刚度差的缺陷；并且由于只有少量油膜形成，摩擦阻力低，因此使本发明静压轴承依然具有空气静压轴承的高速转速特性；此外采用分气块、分油块使形成的气路、油路相互独立，可通过调节气-油比例、气-油压力、气-油流量等参数进一步控制轴承回转系统的动态性能。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种气-油双层润滑静压轴承，包括：转轴(1)、轴套(2)、止推板(3)，所述转轴(1)安装在所述轴套(2)内，所述转轴(1)的一端与所述止推板(3)固定连接，其特征在于，还包括：气-油节流器(4)、进气接头(5)、进油接头(6)、外部气路管路(7)和外部油路管路(8)，所述气-油节流器(4)有若干个，分布在所述轴套(2)的端面与内圆周壁上并与所述轴套(2)内的气路、油路连通；所述进气接头(5)连接在气路上，用于将压缩空气通入外部气路管路(7)及轴套(2)内的气路中，以在轴套(2)与转轴(1)之间、轴套(2)与止推板(3)之间形成气膜；所述进油接头(6)连接在油路上，用于将加压润滑油通入外部油路管路(8)及轴套(2)内的油路中，以在轴套(2)与转轴(1)之间、轴套(2)与止推板(3)之间形成油膜。
2.根据权利要求1所述的气-油双层润滑静压轴承，其特征在于，所述气-油节流器(4)包括节流器本体以及开设在所述节流器本体上的气节流孔(41)、油节流孔(42)和油腔(43)，所述气节流孔(41)与所述轴套(2)内的气路连通，所述油节流孔(42)与油腔(43)连通并与所述轴套(2)内的油路连通。
3.根据权利要求2所述的气-油双层润滑静压轴承，其特征在于，所述气节流孔(41)位于所述节流器本体的中部，所述油节流孔(42)有多个、位于所述节流器本体1/2圆周处呈环形均匀地环绕在气节流孔(41)周围。
4.根据权利要求3所述的气-油双层润滑静压轴承，其特征在于，所述油节流孔(42)的孔径为气节流孔(41)孔径的1/2。
5.根据权利要求4所述的气-油双层润滑静压轴承，其特征在于，所述油节流孔(42)有8个。
6.根据权利要求2所述的气-油双层润滑静压轴承，其特征在于，所述气-油节流器(4)与轴套(2)螺纹连接。
7.根据权利要求2所述的气-油双层润滑静压轴承，其特征在于，所述节流器本体的底部端面上还开设有一字槽。
8.根据权利要求5所述的气-油双层润滑静压轴承，其特征在于，所述气节流孔(41)的孔口处、所述油节流孔(42)的孔口处及油腔(43)开口处均安装有密封圈。
9.根据权利要求1～8之一所述的气-油双层润滑静压轴承，其特征在于，所述外部气路管路(7)上还设有分气块(9)，所述分气块(9)固定在轴套(2)上，所述进气接头(5)安装在所述分气块(9)上，所述分气块(9)内开设有进气通孔，所述进气通孔与进气接头(5)、外部气路管路(7)、轴套(2)内气路以及气-油节流器(4)内气节流孔形成气路通路。
10.根据权利要求1～8之一所述的气-油双层润滑静压轴承，其特征在于，所述外部油路管路(8)上还设有分油块(10)，所述分油块(10)固定在轴套(2)上，所述进油接头(6)安装在所述分油块(10)上，所述分油块(10)内开设有进油通孔，所述进油通孔与进油接头(6)、外部油路管路(8)、轴套(2)内油路以及气-油节流器(4)内油腔(43)、油节流孔(42)形成油路通路。
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WO2024113892A1 (zh) * 2022-11-30 2024-06-06 珠海格力电器股份有限公司 静压轴承组件、压缩机及冷媒循环系统

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