CN111677758A

CN111677758A - 一种静压轴承

Info

Publication number: CN111677758A
Application number: CN202010601444.6A
Authority: CN
Inventors: 平巧丽
Original assignee: Hangzhou Zhongao Industrial Design Co ltd
Current assignee: Hangzhou Zhongao Industrial Design Co ltd
Priority date: 2020-06-29
Filing date: 2020-06-29
Publication date: 2020-09-18

Abstract

本发明公开一种静压轴承，包括若干个油腔，所述若干个油腔均布设置在静压轴承内壁面上，每个油腔均包括油腔调节机构（3），每个所述油腔调节机构（3）独立工作，所述油腔调节机构根据油腔的压力动态调节油腔的体积，本发明的静压轴承在主轴载荷变化时，可以主动产生与载荷变化方向相反的合力使主轴产生的偏移减小，保证了主轴的位置精度。

Description

一种静压轴承

技术领域

本发明属于静压轴承的技术领域，具体涉及一种可以根据载荷大小自动调节油腔大小的静压轴承。

背景技术

静压轴承是一种精度高、承载大的滑动轴承，在机械行业中应用广泛。传统液体静压轴承依靠外部供给的压力油在主轴和轴承中间形成油膜，利用油膜来承受载荷。液体静压轴承内壁上均匀开设4个或6个油腔，每个油腔保持有一定的压力，使主轴和轴承之间保持有一定厚度的油膜，保证轴承处于正常工作条件。当主轴受外力时，主轴会产生偏移，各油腔的压力均发生变化，这时轴承外力与各油腔压力的向量和相平衡。传统液体静压轴承油腔形状使固定的，承载能力一定。载荷变大时，主轴的径向偏移量会增加，精度要求较高时，会影响主轴精度；油膜厚度减小且不均匀，会导致发热增加，严重时局部会发生干摩擦。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明提出一种可以根据载荷大小自动调节油腔大小的静压轴承。

一种静压轴承，包括若干个油腔，所述若干个油腔均布设置在静压轴承内壁面上，所述若干个油腔中的每个油腔均包括油腔调节机构，每个所述油腔调节机构独立工作，所述油腔调节机构根据油腔的压力动态调节油腔的体积。

所述油腔调节机构包括调节板，连杆，丝杠螺母机构以及电机，所述调节板位于油腔内部，所述调节板外部轮廓与油腔内部轮廓匹配，调节板位于油腔外侧一端固定连接有连杆，所述连杆与丝杠螺母机构中的螺母相连，丝杠通过丝杠架固定，所述丝杠一端与电机输出轴相连。

所述调节板的上下表面与油腔内壁配合，形成径向固定，所述调节板的两侧面与油腔两侧面配合，形成周向固定，使调节板只能沿静压轴承的轴向移动。

所述每个油腔远离调节板的一端的侧壁上设有进油孔，所述每个油腔远离调节板的一端设有封油边，所述封油边上设有压力传感器。

所述静压轴承外侧设有PLC控制器，所述PLC控制器与每个油腔的电机均电性连接，所述PLC控制器与每个油腔内的压力传感器均电性连接。

所述油腔为四个或者大于四个的偶数个油腔。

所述电机通过丝杠架固定在静压轴承外壳体上，或者固定在包含静压轴承的设备壳体上。

本发明的优点在于：

1、传统静压轴承的油腔大小都是固定不变的，承载能力一定，本发明静压轴承的油腔大小是可以进行独立调整的，根据负载的大小、方向，来调整四个油腔的大小，使油腔产生合力与负载大小匹配、方向相反的合力；

2、每一个油腔都有一套独立的调节机构，每个油腔的大小可以独立进行控制；

3、本发明的静压轴承在主轴载荷变化时，可以主动产生与载荷变化方向相反的合力使主轴产生的偏移减小，保证了主轴的位置精度；同时可以减小载荷增大时对油膜厚度的影响，保证轴承的最小油膜厚度，确保轴承处于正常工作状态，同时也提高了油膜刚度，提高回转精度。四个油腔可以独立进行控制，可以应对载荷在径向任意方向（非轴向）的变化，适用于载荷大小方向经常发生变化的工作场合。

附图说明

图1示出了本发明的轴向剖面图。

图2示出了静压轴承的三维示意图。

图3示出了调节板与连杆的三维示意图。

图4是示出了本发明的沿A-A方向的剖面图。

具体实施方式

参照图1-3，一种静压轴承2，包括若干个油腔，所述若干个油腔均布设置在静压轴承内壁面上，所述若干个油腔中的每个油腔均包括油腔调节机构，每个所述油腔调节机构独立工作，所述油腔调节机构根据油腔的压力动态调节油腔的体积。

所述油腔调节机构包括调节板16，连杆15，丝杠螺母机构以及电机7，所述调节板16位于油腔内部，所述调节板16外部轮廓与油腔内部轮廓匹配，调节板16位于油腔外侧一端固定连接有连杆15，所述连杆15与丝杠螺母机构中的螺母相连，丝杠通过丝杠架5固定，所述丝杠一端与电机7输出轴相连。

所述电机7通过丝杠架5固定在静压轴承外壳体上，或者固定在包含静压轴承的设备壳体上，只要不影响电机与丝杠螺母机构传动即可，每个油腔都有一套独立的油腔调节机构，可以独立进行调节。

所述调节板16的上下表面与油腔内壁配合，形成径向固定，所述调节板16的两侧面与油腔两侧面配合，形成周向固定，使调节板16只能沿静压轴承2的轴向移动，即沿着油腔的长度方向移动。

所述每个油腔远离调节板16的一端的侧壁上设有进油孔11，所述每个油腔远离调节板16的一端设有封油边12，所述封油边12使得油腔远离调节板16一侧密封，所述调节板16密封油腔的另一侧，所述封油边2上设有压力传感器1，所述回油槽14与油腔的连接关系不再赘述，属于本领域的公知常识。

所述静压轴承2外侧设有PLC控制器9，所述PLC控制器9与每个油腔的电机7均电性连接，所述PLC控制器9与每个油腔内的压力传感器1均电性连接。

所述电机为伺服电机。

以下以静压轴承2包含4个油腔，分别为油腔一17，油腔二18，油腔三18以及油腔四19进行描述。

所述本申请中的根据载荷大小自动调节油腔大小的静压轴承工作原理如下：

如图4所示，静压轴承4有上下左右四个油腔17、18、19、20，均布在静压轴承4内壁面上，每个油腔都有一个进油孔11，四个油腔使用统一液压泵供给压力油。每个油腔都保持有一定的压力值（该压力值近似于液压泵的压力值，单位为Mpa，实质为压强值），载荷不变时，四个油腔产生的压力（此处压力为压力值，即压强值X油腔作用于主轴面积）合与主轴载荷大小相等，方向相反。

当主轴载荷在垂直方向向下变大时，主轴在径向向下偏移，油腔18油膜厚度增加，压力减小，油腔20油膜厚度减小，压力变大。此时油腔18压力传感器检测到压力减少，油腔20压力传感器检测到压力增加，信号传输到PLC控制器9中，PLC控制器9控制油腔18的电机7转动，使油腔18的调节板16向内移动，油腔18体积减小，同时PLC控制器9控制油腔20的电机7转动，使油腔20的调节板16向外移动，油腔20体积增加。

又由于四个油腔均由同一个液压泵供油，当油腔18体积减小时，导致油腔18与主轴的接触面积减小，产生向下的压力减小，同理油腔20与主轴的接触面积增加，产生的向上的压力增加，油腔18和油腔20产生的合力在垂直方向向上。因此，抵消主轴垂直向下的载荷的同时使得主轴向上移动，主轴的径向偏移减小，使得主轴恢复到初始位置附近，此时，油腔18油膜厚度减小，油腔20油膜厚度增加。因为主轴只在竖直方向变化，油腔17、油腔19的产生同步的变化，油腔17、油腔19的压力方向相反，产生的合力为零，所以此时只对油腔18、油腔20进行调节。

当载荷沿水平方向向右增大时，主轴在径向向右偏移，油腔17油膜厚度增加，压力减小，油腔19油膜厚度减小，压力增大。此时油腔17压力传感器检测到压力减小，油腔19压力传感器检测到压力增加，信号传输到PLC控制器9中，PLC控制器9中控制油腔17的电机7转动，使油腔17的调节板向内移动，使油腔17与主轴的接触面积减小，PLC控制器9控制油腔19的电机7转动，使油腔19的调节板向外移动，使油腔19与主轴的接触面积增加。油腔17面积减小，产生向右的压力减小，油腔19面积增加，产生向左的压力增加，因此，抵消主轴水平向右的载荷同时使得主轴向左移动，主轴的径向偏移减小，使得主轴恢复到初始位置附近，此时，油腔17油膜厚度减小，油腔19油膜厚度增加。因为主轴只在水平方向变化，油腔18、油腔20产生的变化同步，油腔18、油腔20产生的压力方向相反，产生的合力为零，此时只对油腔17、油腔19进行调节。

同理，当载荷沿径向其他方向变化时（无轴向载荷变化），四个油腔都会产生压力变化，压力传感器将检测到的信号传输到控制器，控制器根据各个油腔压力的变化情况，分别控制四个油腔的电机转动，使四个油腔的面积分别发生变化，四个油腔产生与载荷变化方向相反的合力，抵消主轴的载荷变化，使主轴的偏移减小。

此外，静压轴承2还可以包含4个以上的偶数个油腔，且多个油腔均匀分布在圆周方向上即可，油腔越多，在非水平方向或者非垂直方向的载荷响应以及调节更精确。

Claims

1.一种静压轴承，其特征在于，包括若干个油腔，所述若干个油腔均布设置在静压轴承内壁面上，所述若干个油腔中的每个油腔均包括油腔调节机构（3），每个所述油腔调节机构（3）独立工作，所述油腔调节机构根据油腔的压力动态调节油腔的体积。

2.根据权利要求1所述的静压轴承，其特征在于，所述油腔调节机构（3）包括调节板（16），连杆（15），丝杠螺母机构以及电机（7），所述调节板（16）位于油腔内部，所述调节板（16）外部轮廓与油腔内部轮廓匹配，调节板（16）位于油腔外侧一端固定连接有连杆（15），所述连杆（15）与丝杠螺母机构中的螺母相连，丝杠通过丝杠架（5）固定，所述丝杠一端与电机（7）输出轴相连。

3.根据权利要求2所述的静压轴承，其特征在于，所述调节板（16）的上下表面与油腔内壁配合，形成径向固定，所述调节板（16）的两侧面与油腔两侧面配合，形成周向固定，使调节板（16）只能沿静压轴承2的轴向移动。

4.根据权利要求1所述的静压轴承，其特征在于，所述每个油腔远离调节板（16）的一端的侧壁上设有进油孔（11），所述每个油腔远离调节板（16）的一端设有封油边12，所述封油边12上设有压力传感器1。

5.根据权利要求2所述的静压轴承，其特征在于，所述静压轴承2外侧设有PLC控制器（9），所述PLC控制器（9）与每个油腔的电机（7）均电性连接，所述PLC控制器（9）与每个油腔内的压力传感器1均电性连接。

6.根据权利要求1所述的静压轴承，其特征在于，所述油腔为四个或者大于四个的偶数个油腔。

7.根据权利要求5所述的静压轴承，其特征在于，所述电机（7）通过丝杠架（5）固定在静压轴承外壳体上，或者固定在包含静压轴承的设备壳体上。