CN116428368A - 密封结构、带有该密封结构的主轴及主轴加工方法 - Google Patents

密封结构、带有该密封结构的主轴及主轴加工方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种密封结构、带有该密封结构的主轴及主轴加工方法，属于加工机床设备领域。本发明的密封结构中，轴芯和轴套之间通过轴承实现可转动连接，轴套的端部设置有端盖，轴芯的端部穿出端盖设置；端盖的外侧连接有密封环，轴芯的端部连接有甩水盘，甩水盘位于密封环的外侧；轴套上开设有第一风道，端盖上开设有与第一风道连通的第二风道，高压气体从第二风道吹出后，先经过端盖与密封环之间的间隙，再从甩水盘与密封环之间的间隙吹出，通过机械密封和气幕密封，提高密封结构的密封性能；此外，高压气体不会吹向轴承，防止轴承的润滑油脂被吹干，也防止高压气体携带的水气吹向轴承，从而大幅提高了轴承的使用寿命。

Description

密封结构、带有该密封结构的主轴及主轴加工方法
技术领域
本发明涉及加工机床设备技术领域，更具体地说，涉及一种密封结构、带有该密封结构的主轴及主轴加工方法。
背景技术
在相关领域中，由于轴承内部含有大量的流体润滑脂，为了防止在轴承运转过程中，润滑脂的泄漏，故要对轴承进行密封，这是轴承密封的开端。后来在生产生活中，发现轴承经常用于高污染、粉尘、潮湿的环境中，而污染物会造成轴承的磨损，水分会锈蚀轴承，因此，密封在其中扮演着越来越重要的作用。
从接触形式上看，密封主要分为接触式和非接触式两种。非接触式密封，密封圈与滚动体间无直接接触，填充润滑剂，因此更适用于高转速的场景；接触密封是直接压在轴上的，密封性更佳，但由于有直接接触，摩擦力矩及温升更高，此外，由于唇部与轴接触旋转，因此接触密封的类型决定了密封部位的最大允许转速，接触面越大，则转速越低，超过转速，可能导致密封失效。
例如，公开号为CN109797746A的中国专利文件公开了一种轴承密封结构及包括该密封结构的电主轴，该轴承密封结构包括下盖、锁紧件和防护盖；锁紧件与防护盖连接形成转动组件，下盖与转动组件之间具有间隙通道；下盖设有若干倾斜通道，倾斜通道往接近第二侧面侧延伸，倾斜通道接近第二侧面侧具有第一出气口，第一出气口与间隙通道连通；转动组件上设有斜槽，斜槽具有槽口与侧槽面，侧槽面往接近防护盖的方向倾斜延伸，槽口与间隙通道连通。
然而，上述方案的密封气道入风口为径向设置。一方面，高压气体吹入后，大部分高压气体会沿着主轴的轴向向外流动并离开主轴，少部分高压气体则会沿着主轴的轴向向内流动并吹向轴承，使得轴承内的润滑油脂更容易被吹干；另一方面，在主轴工况较差的情况下，高压气体还会携带水分吹向轴承，破坏润滑油脂的润滑功能，同时提高了轴承腐蚀、上锈的可能性。上述两种情况，均会降低轴承的使用寿命
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中密封结构的密封效果不好而使得轴承使用寿命较低的不足，提供了一种密封结构、带有该密封结构的主轴及主轴加工方法。
为达到上述目的，本发明提供的技术方案为：
本发明的一种密封结构，设置在主轴的轴芯、轴套和端盖之间，所述轴芯和轴套之间通过轴承实现可转动连接，所述轴套的端部设置有端盖，所述轴芯的端部穿出所述端盖设置；所述端盖的外侧连接有密封环，所述轴芯的端部连接有甩水盘，所述甩水盘位于所述密封环的外侧；所述轴套上开设有第一风道，所述端盖上开设有第二风道，所述第二风道与所述第一风道连通，高压气体从所述第二风道吹出后，先经过端盖与密封环之间的间隙，再从所述甩水盘与密封环之间的间隙吹出。
进一步的，所述第二风道包括依次连通的轴向风道、径向风道和周向风道，所述轴向风道与所述第一风道连通，所述周向风道包围所述密封环设置。
进一步的，所述端盖的外侧沿着端盖的轴向依次开设有密封槽和容纳槽，所述甩水盘容置在所述容纳槽中；所述密封槽的槽壁上开设有若干个第一密封齿，若干个所述第一密封齿围绕所述密封环的周向等距设置，所述密封环上开设有与所述第一密封齿配合的第二密封齿；所述密封环连接在所述端盖内时，所述第二密封齿填入相邻两个第一密封齿的间隙中。
进一步的，所述第一密封齿的数量在100～300之间。
进一步的，所述密封环与所述端盖之间为过盈配合，以使所述第一密封齿和所述第二密封齿之间形成紧密配合。
进一步的，所述容纳槽的外侧开设有第一斜面，所述甩水盘的外侧开设有与所述第一斜面间隙配合第二斜面。
进一步的，所述第一斜面的倾斜度与所述第二斜面的倾斜度相同，所述第一斜面与所述轴套的轴线方向所成角度为30°～60°。
进一步的，所述第一密封齿的外端延伸至所述密封槽和容纳槽连接处，所述第一密封齿的内端位于周向风道的轴向范围内。
本发明的一种带有上述密封结构的主轴，其特征在于：包括轴芯、轴套和端盖，所述密封结构设置在所述轴芯、轴套和端盖之间。
本发明的一种上述的主轴的加工方法，其特征在于：轴芯、轴套和端盖的装配过程为，将轴套套设在轴芯上，将连接有密封环的端盖安装在轴套上，并使轴芯的端部穿出所述端盖设置；最后将甩水盘连接在轴芯上。
采用本发明提供的技术方案，与现有技术相比，具有如下有益效果：
(1)本发明的密封结构，设置在主轴的轴芯、轴套和端盖之间，轴芯和轴套之间通过轴承实现可转动连接，轴套的端部设置有端盖，轴芯的端部穿出端盖设置；端盖的外侧连接有密封环，轴芯的端部连接有甩水盘，甩水盘位于密封环的外侧；轴套上开设有第一风道，端盖上开设有第二风道，第二风道与第一风道连通，高压气体从第二风道吹出后，先经过端盖与密封环之间的间隙，再从甩水盘与密封环之间的间隙吹出，通过密封环与端盖之间的机械密封，以及第二风道吹出的气幕密封，提高密封结构的密封性能；此外，由于第二风道吹出的高压气体直接从端盖与密封环之间的间隙、甩水盘与密封环之间的间隙吹出，不会吹向轴承，防止轴承的润滑油脂被吹干，也防止高压气体携带的水气吹向轴承，从而大幅提高了轴承的使用寿命。
(2)本发明中，端盖的外侧沿着端盖的轴向依次开设有密封槽和容纳槽，甩水盘容置在容纳槽中；密封槽的槽壁上开设有若干个第一密封齿，若干个第一密封齿围绕密封环的周向等距设置，密封环上开设有与第一密封齿配合的第二密封齿；密封环连接在端盖内时，第二密封齿填入相邻两个第一密封齿的间隙中；第一密封齿的数量在100～300之间，因此，第一密封齿与第二密封齿均匀地围绕端盖设置，使得高压气体能够均匀地从第二风道吹出，并从甩水盘与密封环之间的间隙吹出，从而提高气幕密封的密封效果。
(3)本发明中，容纳槽的外侧开设有第一斜面，甩水盘的外侧开设有与第一斜面间隙配合第二斜面；第一斜面的倾斜度与第二斜面的倾斜度相同，第一斜面与轴套的轴线方向所成角度为30°～60°，在轴芯与轴套之间相对高速转动时，高压气体吹在第一斜面上后，高压气体形成圆锥面状气幕，高压气体内携带的水分被快速甩离端盖，进一步提高了气幕密封的密封效果。
附图说明
图1为本发明的主轴结构示意图；
图2为本发明的密封结构的结构示意图；
图3为本发明中第一气道和第二气道的结构示意图；
图4为本发明中端盖的结构示意图；
图5为本发明中第一气道的结构示意图；
图6为本发明中密封环的结构示意图；
图7为本发明中甩水盘的结构示意图；
图8为本发明中第二斜面的结构示意图。
具体实施方式
为进一步了解本发明的内容，结合附图和实施例对本发明作详细描述。
本实施方式提供一种密封结构，该密封结设置于主轴的轴芯100、轴套200和端盖300之间，用于将轴芯100、轴套200和端盖300之间的间隙密封，从而防止轴芯100和轴套200之间轴承600上的润滑油脂被吹干，进而提高轴承600的使用寿命。
具体的，参照图1～3，轴芯100和轴套200之间可以通过轴承600实现可转动连接，具体是轴芯100上设置有轴承内圈620，轴套200上设置有轴承外圈610，并通过轴承外圈610和轴承内圈620的配合实现可转动连接。轴套200的端部可以设置有端盖300，轴芯100的端部可以穿出端盖300设置；端盖300的外侧可以连接有密封环400，轴芯100的端部可以连接有甩水盘500，甩水盘500可以位于密封环400的外侧。
轴套200上可以开设有第一风道230，端盖300上可以开设有第二风道340，第二风道340可以与第一风道230连通，高压气体从第二风道340吹出后，可以先经过端盖300与密封环400之间的间隙，再从甩水盘500与密封环400之间的间隙吹出。
因此，通过密封环400与端盖300之间的机械密封，以及第二风道340吹出的气幕密封，提高密封结构的密封性能；此外，由于第二风道340吹出的高压气体直接从端盖300与密封环400之间的间隙、甩水盘500与密封环400之间的间隙吹出，不会吹向轴承600，防止轴承600的润滑油脂被吹干，也防止高压气体携带的水气吹向轴承600，从而大幅提高了轴承600的使用寿命。
参照图4，作为一个具体的实施例，端盖300可以包括端盖本体310，端盖本体310上可以开设有第二风道340。具体的，参照图5，第二风道340可以包括依次连通的轴向风道341、径向风道342和周向风道343，轴向风道341与第一风道230连通，周向风道343包围密封环400设置。高压气体从第一风道吹入后，先后经过轴向风道341和径向风道342，吹入周向风道343，并从周向风道343吹入密封环400与端盖300之间的间隙。
继续参照图5，更具体的，端盖300的外侧沿着端盖300的轴向可以依次开设有密封槽320和容纳槽330，甩水盘500容置在容纳槽330中；密封槽320的槽壁上可以开设有若干个第一密封齿321，若干个第一密封齿321可以围绕密封环400的周向等距设置。密封环400可以包括密封环本体410，密封环本体410上可以开设有与第一密封齿321配合的第二密封齿420；密封环400可以连接在端盖300内时，第二密封齿420可以填入相邻两个第一密封齿321的间隙中。
作为本实施例的进一步优化，参照图6，第一密封齿321的数量可以在100～300之间，第二密封齿420的数量与第一密封齿321的数量相同。因此，当第一密封齿321的数量处于100～300之间时，第二密封齿420以较高的密度围绕密封环400设置，同时第一密封齿321与第二密封齿420均匀地围绕端盖300设置，使得高压气体能够均匀地从第二风道340吹出，并从甩水盘500与密封环400之间的间隙吹出，从而提高气幕密封的密封效果。
作为更进一步地优化，密封环400与端盖300之间可以为过盈配合，以使第一密封齿321和第二密封齿420之间形成紧密配合，在高压气体吹向第一密封齿321和第二密封齿420之间时，高压气体的压力进一步提高，从而提高气幕的强度，提高密封效果。
此外，第一密封齿321的外端可以延伸至密封槽320和容纳槽330连接处，第一密封齿321的内端位于周向风道343的轴向范围内，因此在密封环400和端盖300处于紧密配合的情况下，高压气体从第一密封齿321与第二密封齿420之间吹出，而不会从密封环400和端盖300之间吹入轴套200内部，从而起到密封的作用。
参照图7，作为甩水盘500的一个具体实施例，甩水盘500可以包括甩水盘本体510，甩水盘本体510上可以设置有至少两个连接耳520，至少两个连接耳520可以围绕甩水盘500的周向等距设置，连接耳520上可以设置有连接孔521，并通过连接孔521将甩水盘500连接在轴芯100上。
作为进一步的优化，容纳槽330的外侧可以开设有第一斜面331，甩水盘500的外侧可以开设有与第一斜面331间隙配合第二斜面511。第一斜面331的倾斜度与第二斜面511的倾斜度可以相同，第一斜面331与轴套200的轴线方向所成角度为30°～60°。
因此，在轴芯100与轴套200之间相对高速转动时，高压气体吹在第一斜面331上后，高压气体形成圆锥面状气幕，高压气体内携带的水分被快速甩离端盖300，进一步提高了气幕密封的密封效果。
此外，本实施方式还提供了一种主轴，该主轴包括轴芯100、轴套200和端盖300，轴芯100、轴套200和端盖300之间设置有密封结构，该密封结构可以为本实施方式中的密封结构。更具体的，轴套200的端部可以设置有端盖300，轴芯100的端部可以穿出端盖300设置；端盖300的外侧可以连接有密封环400，轴芯100的端部可以连接有甩水盘500，甩水盘500可以位于密封环400的外侧。
为了进一步防止高压气体吹向轴承600，轴芯100、轴套200和端盖300还可以设置迷宫密封结构，密封结构设置在端盖300的内端，并处于轴承600的外端。具体的，参照图1，轴套200内可以设置有第一密封件210和第二密封件220，第二密封件220套设在轴芯100上，第一密封件210套设在第二密封件220上，第一密封件210的外圈与轴套200的内侧接触；端盖300的内侧开设有若干个凹槽，凹槽为周向开设，第二密封件220上开设有若干个凸起，第二密封件220上的凸起与端盖300上的凹槽配合，以形成迷宫密封结构。
此外，本实施方式还提供了一种主轴的加工方法，在本实施方式的加工方法中，轴芯、轴套和端盖的装配过程为，将轴套套设在轴芯上，将连接有密封环的端盖安装在轴套上，并使轴芯的端部穿出端盖设置；最后将甩水盘连接在轴芯上。
以上示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本发明的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种密封结构，设置在主轴的轴芯、轴套和端盖之间，其特征在于：所述轴芯和轴套之间通过轴承实现可转动连接，所述轴套的端部设置有端盖，所述轴芯的端部穿出所述端盖设置；所述端盖的外侧连接有密封环，所述轴芯的端部连接有甩水盘，所述甩水盘位于所述密封环的外侧；所述轴套上开设有第一风道，所述端盖上开设有第二风道，所述第二风道与所述第一风道连通，高压气体从所述第二风道吹出后，先经过端盖与密封环之间的间隙，再从所述甩水盘与密封环之间的间隙吹出。
2.根据权利要求1所述的一种密封结构，其特征在于：所述第二风道包括依次连通的轴向风道、径向风道和周向风道，所述轴向风道与所述第一风道连通，所述周向风道包围所述密封环设置。
3.根据权利要求2所述的一种密封结构，其特征在于：所述端盖的外侧沿着端盖的轴向依次开设有密封槽和容纳槽，所述甩水盘容置在所述容纳槽中；所述密封槽的槽壁上开设有若干个第一密封齿，若干个所述第一密封齿围绕所述密封环的周向等距设置，所述密封环上开设有与所述第一密封齿配合的第二密封齿；所述密封环连接在所述端盖内时，所述第二密封齿填入相邻两个第一密封齿的间隙中。
4.根据权利要求3所述的一种密封结构，其特征在于：所述第一密封齿的数量在100～300之间。
5.根据权利要求3所述的一种密封结构，其特征在于：所述密封环与所述端盖之间为过盈配合，以使所述第一密封齿和所述第二密封齿之间形成紧密配合。
6.根据权利要求3所述的一种密封结构，其特征在于：所述容纳槽的外侧开设有第一斜面，所述甩水盘的外侧开设有与所述第一斜面间隙配合第二斜面。
7.根据权利要求6所述的一种密封结构，其特征在于：所述第一斜面的倾斜度与所述第二斜面的倾斜度相同，所述第一斜面与所述轴套的轴线方向所成角度为30°～60°。
8.根据权利要求3所述的一种密封结构，其特征在于：所述第一密封齿的外端延伸至所述密封槽和容纳槽连接处，所述第一密封齿的内端位于周向风道的轴向范围内。
9.一种带有权利要求1～8中任一项所述密封结构的主轴，其特征在于：包括轴芯、轴套和端盖，所述密封结构设置在所述轴芯、轴套和端盖之间。
10.一种权利要求9所述的主轴的加工方法，其特征在于：轴芯、轴套和端盖的装配过程为，将轴套套设在轴芯上，将连接有密封环的端盖安装在轴套上，并使轴芯的端部穿出所述端盖设置；最后将甩水盘连接在轴芯上。
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