CN116771796A - 一种具有防抱死结构的液体静压轴承 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种液体静压轴承领域，尤其涉及一种具有防抱死结构的液体静压轴承。一种具有防抱死结构的液体静压轴承，包括轴承外圈、轴承内圈，所述轴承外圈和所述轴承内圈之间通过连接层连接，所述轴承内圈开口设置，所述轴承外圈和所述轴承内圈之间包括至少一个槽口通孔，所述槽口通孔沿内圈开口方向贯穿设于所述轴承外圈和所述轴承外圈之间。本申请具有有效减少防抱死现象同时加强轴承散热能力的效果。

Description

一种具有防抱死结构的液体静压轴承

技术领域

本申请涉及一种液体静压轴承领域，尤其涉及一种具有防抱死结构的液体静压轴承。

背景技术

液体静压轴承有着速度范围宽、承载能力大、运动精度高、抗振性能好使用寿命长等优点，因此在超精密机床的制造加工过程中，常采用液体静压轴承来承载主轴旋转实现机床工件或刀具的回转运动。

液体静压轴承在工作中转速的变化会对油膜厚度、油膜压力和油膜温度产生影响，其中，主轴与油腔之间的间隙对动压油膜的形成条件至关重要。现实生产中由于工件种类和加工要求的不同，需要轴承能在很大的转速范围内变化，且要保证主轴的回转精度和稳定性，然而目前的液体静压轴承的主轴与油腔之间的间隙均在出厂时就已经固定不变，这样的液体静压轴承只能在很小的转速范围内工作，主轴转速的变化就会改变油膜的形成条件，轴承也就无法正常工作，很难适应不同的工作条件，并且在产生大量热量的情况下，主轴会受热发生膨胀，与油腔之间的间隙进一步减少，往往会发生抱死现象，严重影响轴承的寿命。

因此，如何满足不同加工需求的液体静压轴承，减少液体静压轴承抱死的情况发生是本领待解决的技术问题之一。

发明内容

本申请的目的是满足不同加工需求的液体静压轴承，减少液体静压轴承抱死的情况发生。

本申请的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：

一种具有防抱死结构的液体静压轴承，包括轴承外圈、轴承内圈，所述轴承外圈和所述轴承内圈之间通过连接层连接，所述轴承内圈开口设置，所述轴承外圈和所述轴承内圈之间包括至少一个槽口通孔，所述槽口通孔沿内圈开口方向贯穿设于所述轴承外圈和所述轴承内圈之间。

通过采用上述技术方案，在轴承外圈和所述轴承内圈之间包括至少一个槽口通孔，在主轴和轴承内圈受热时轴承内圈在对应位置与主轴一同膨胀，因此轴承内圈和主轴之间留有缝隙，同时缝隙增大带走更多过热润滑油，有效地防止液体静压轴承抱死。

可选的，所述槽口通孔设有多个。

通过采用上述技术方案，设置了多个槽口通孔，增大了膨胀空间，增加了对膨胀量压力分散的方向，使轴承内圈膨胀更加均匀，减少损耗。

可选的，所述槽口通孔呈圆弧形。

通过采用上述技术方案，槽口通孔呈圆弧形，与轴承内圈和轴承外圈贴合度更高，使轴承内圈膨胀更均匀。可选的，所述槽口通孔均匀设于所述轴承内圈与所述轴承外圈之间。

可选的，所述槽口通孔均匀设于所述轴承内圈与所述轴承外圈之间。

通过采用上述技术方案，槽口通孔的均匀设置有利于轴承内圈在受热发生膨胀时，轴承内圈的膨胀相对比较均匀的同时，保持轴承内圈的形状均匀，同时润滑油流动也相对均匀。

可选的，所述轴承外圈设置有第一进油孔，所述轴承内圈设置有第二进油孔，所述连接层设有第三进油孔，所述第一进油孔和所述第二进油孔通过第三进油孔连通。

通过采用上述技术方案，第一进油孔、第二进油孔以及第三进油孔连通，轴承外圈外表面的第一进油孔直接连通主轴内圈的内表面，向轴承内部持续注入润滑油，以达到减小摩擦承载主轴运作的效果。

可选的，所述轴承内圈内表面位于第二进油孔处内凹形成油腔，所述油腔两侧的轴承内圈形成封油面。

通过采用上述技术方案，封油面用于形成油腔和对润滑油进行密封，油腔有效实现一定润滑油量的储蓄和导油的效果。油腔的设置有效增加了主轴与轴承之间的间隙，使润滑油到达一定量才会将油导出。在主轴与轴承受热膨胀时，由于有油腔的设置，增加了可膨胀的空间，加强轴承防抱死的效果。

可选的，所述油腔个数至少2个。

通过采用上述技术方案，2个及以上个数的油腔设置用于保证导整个轴承内圈质量均匀和均匀导油，减少主轴的晃动。

可选的，所述油腔与封油面连接处设有导油面。

通过采用上述技术方案，油腔与封油面连接处设有导油面，目的是引导润滑油可以向周向流动和轴向流动，有利于将润滑油布满整个轴承，同时加速润滑油的流动，带走更多的热量。进一步提高轴承的承载能力和适应速度范围。

可选的，所述轴承外圈设置有回油孔，所述回油孔贯穿设于所述轴承外圈，靠近轴承内圈的一端设有回油道。

通过采用上述技术方案，用于润滑油的收集，在受热主轴和轴承发生膨胀时，回油孔和回油道将自动膨胀变大，加大出油量和加速出油的速度，并且回油道的导向作用，对回流的润滑油进行导向，有利于带走大量的热量，增强轴承的散热能力，具有加强防抱死现象出现的效果。

可选的，所述第一进油孔沿着所述轴承外圈的轴向两侧可拆卸设置有密封圈。

通过采用上述技术方案，密封圈的设置能够减少注油时漏油的情况发生。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术：

1、在轴承外圈和所述轴承内圈之间包括至少一个槽口通孔，在主轴和轴承内圈受热时轴承内圈在对应位置与主轴一同膨胀，因此轴承内圈和主轴之间留有缝隙，同时缝隙增大带走更多过热润滑油，有效地防止液体静压轴承抱死。

2、槽口通孔的均匀设置有利于轴承内圈在受热发生膨胀时，轴承内圈的膨胀相对比较均匀的同时，保持轴承内圈的形状均匀，同时润滑油流动也相对均匀。

附图说明

图1是本申请一种具有防抱死结构的液体静压轴承的结构示意图。

图2是本申请一种具有防抱死结构的液体静压轴承的剖面图。

图3是本申请一种具有防抱死结构的液体静压轴承的侧视图。

附图标记说明：

1、轴承外圈；2、轴承内圈；3、连接层；4、槽口通孔；5、第一进油孔；6、第二进油孔；7、第三进油孔；8、油腔；9、封油面；10、导油面；11、回油孔；12、回油道；13、密封圈。

具体实施方式

为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术用户在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

另外，本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，如无特殊说明，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

下面结合说明书附图对本申请实施例作进一步详细描述。

如图1所示和图2所示，本申请提供的是一种具有防抱死结构的液体静压轴承，包括轴承外圈1、轴承内圈2，所述轴承外圈1和所述轴承内圈2之间通过连接层3连接，所述轴承内圈2开口设置，所述轴承外圈1和所述轴承内圈2之间包括至少一个槽口通孔4，所述槽口通孔4沿内圈开口方向贯穿设于所述轴承外圈1和所述轴承内圈2之间。

其中，液体静压轴承相对于普通轴承来说，液体静压轴承靠外部供给润滑油，在轴承内建立静压承载油膜以实现液体润滑的滑动轴承。本申请液体静压轴承主要轴承外圈1、轴承内圈2、连接层3由三部分组成，轴承外圈1通过连接层3与轴承内圈2实现固定连接。给液体静压轴承内部加润滑油，将主轴接入轴承内圈2，油在轴承内圈2和主轴之间的缝隙中形成进行运作时，静压承载油膜以实现主轴的运作，其中液体静压轴承起到限位和支撑的作用，类似于一个套环。在液体静压轴承运作过程中，会温度升高并产生大量热量，将导致主轴和轴承遇热体积膨胀，通过槽口通孔4的设置，在主轴受热膨胀时，挤压轴承内圈2，常规的液体静压轴承，内圈和外圈之间是一体成型的，内圈的可膨胀范围很小，当温度持续增加，主轴的膨胀量大于内圈的膨胀量时，达到一定限度，会产生抱死现象，而本申请中，由于轴承内圈2和轴承外圈1之间是通过连接层33的，轴承内圈2和轴承外圈1之间设有至少一个的槽口通孔4，槽口通孔4为贯穿轴承内圈2开口方向的通孔，因此，在受热主轴膨胀时，轴承内圈2也会向外膨胀，通过槽口通孔4的设置，保证了轴承内圈2在一定范围内的膨胀量，可以根据具体的主轴的膨胀量，来选取槽口通孔4的开口大小，也可以选取不同个数的槽口通孔4数量，来保证膨胀的稳定性，以及轴承内圈2的膨胀量，来适配不同的材质或大小的主轴，减少轴承抱死现象的产生。

在本申请一些可能的实施例中，如图2所示，槽口通孔4设有多个。

其中，一个和多个槽口通孔4都是可选的，设置一个槽口通孔4，在发生受热膨胀时轴承容易出现膨胀不均匀的情况，设置了槽口通孔4的一方有更多的膨胀空间，膨胀面积更大，长此以往将导致轴承有槽口通孔4与没有槽口通孔4的地方大小、形状发生一定的差异，质量不均衡。优选的，多个槽口通孔4的设置使轴承受热均匀、膨胀均匀，提高了轴承的寿命同时减少了材料的使用，降低了成本。

在一些可能的实施例中，如图1和图2所示，槽口通孔4为圆弧形。

其中，槽口通孔4呈圆弧形，由于轴承外圈1与轴承内圈2为圆形，圆弧形槽口通孔4的设置相较于其他形状来说，贴合度更高。槽口通孔4可选的矩形，三角形，圆形，但是三角形与矩形有角存在，温度升高到一定程度时易出现断裂的现象，角与边相比会会进行热量的堆积，导致受热不均匀，而圆形槽口通孔4的直径相等，轴承连接层3的形状与圆形形状存在差异，导致圆形槽口通孔4的可使用面积变小，与可选的形状相比可选的槽口通孔4为圆弧形槽口通孔4，圆弧形槽口通孔4收缩更均匀可以防止断裂，圆弧形槽口通孔4所形成的的槽口通孔4的面积更大，节省材料，发生膨胀情况时，轴承内圈2膨胀空间更大，防抱死效果更可观。

在一些可能的实施例中，如图2所示，槽口通孔4均匀设于所述轴承内圈2与所述轴承外圈1之间。

其中，槽口通孔4的圆弧轴线与所述轴承内圈2重合，并均匀设置于轴承外圈1与轴承内圈2之间，在本申请实施例中，所述连接层3为连接柱，所述槽口通孔4为多个连接柱的间隔所形成，均匀设置除了美观之外，还可以使轴承质量均匀，不易发生形变，同时受热均匀膨胀时不易出现单侧膨胀的现象。现有的，当液体静压轴承整体厚度相对比较厚，发生膨胀时，会向内挤压和向外扩张，膨胀的发生将导致材料更容易损耗和轴承膨胀空间受限。本申请槽口通孔4将液体静压轴承分为轴承外圈1与轴承内圈2，液体静压轴承受热时，轴承内圈2可以向槽口方向膨胀，轴承外圈1可以向外扩张，如前述实施例中所提到的，多个槽口通孔4能够便于轴承内圈2在受热膨胀时，减少单个槽口通孔4带来的断裂的情况发生，多个槽口通孔4能够使轴承内圈2在受热膨胀时，能够多方向的膨胀，减少单向的膨胀量，而本申请中较佳实施例，进一步的，多个槽口通孔4均匀设置在轴承内圈2和轴承外圈1之间，一方面，均匀分布，能够实现轴承内圈2在受热膨胀时，能够相对均匀的沿着不同的槽口通孔4位置进行膨胀，减少单一方向的膨胀量，第二方面，本申请实施例中，优选连接柱进行轴承内圈2和轴承外圈1的连接，而多个槽口通孔4均匀设置，也便于生成制造，制作标准件会比制作非标准件，提升制作效率。

在一些可能的实施例中，如图2所示，轴承外圈1设置有第一进油孔5，所述轴承内圈2设置有第二进油孔6，所述连接层3设有第三进油孔7，所述第一进油孔5和所述第二进油孔6通过第三进油孔7连通。

前述实施例中提到了，液体静压轴承的工作原理，是靠外部供给压力油，在轴承内建立静压承载油膜以实现液体润滑的滑动轴承，因此，为了便于注油，同时，为了更方便的使润滑油进入到轴承内圈2，从而形成油膜，对主轴起到润滑支撑作用，其中，第一进油孔5、第二进油孔6和第三进油孔7可以分别是多个，根据不同的实际需求选取，形状大小及位置不做限制，润滑油将从轴承外圈1周向外表面上的第一进油孔5，通过连接层3的第三进油孔7和轴承内圈2的第二进油孔6进入轴承内圈2内表面，从轴承内圈2内表面上的第二进油孔6流出，在轴承内圈2内表面形成油膜。第一进油孔5贯穿设于轴承外圈1，靠近连接层3的一端，与第三进油孔7连通，第三进油孔7贯穿连接层3，第三进油孔7靠近轴承内圈2的一端与第二进油孔6连通，第二进油孔6贯穿设于轴承内圈2，三个进油孔连通形成进油的路径，使润滑油可以从轴承外圈1的外表面持续往轴承内圈2注油。注油孔整体可以是弯曲状，也可以是直线形，本申请实施例优选为直线型，有利于油的流速增加和防止油的堆积。

在一些可能的实施例中，如图1所示，轴承内圈2内表面位于第二进油孔6处内凹形成油腔8，油腔8两侧的轴承内圈2形成封油面9。

本申请前述实施例中已经提到，润滑油从轴承外圈1的第一进油孔5，通过第二进油孔6，从第三进油孔7流出，形成油膜，为了更加方便的形成油膜，以及对主轴进行支撑，优选在轴承内圈2内表面的第二进油孔6处内凹形成油腔8，通过内凹，使油腔8底面与轴承内圈2表面之间形成高低差，能够容纳部分润滑油，进行一定量润滑油的承载，在轴承的运作下，润滑油充满整个轴承外圈1的内部，并在轴承内圈2形成静压承载油膜，静压承载油膜相当于滚珠，起到润滑、带走热量、支撑主轴运作的效果。油腔8向内凹形成腔体，而油腔8两侧的轴承内圈2形成封油面9，封油面9将油腔8与外界隔离，轴承内圈2内表面除了油腔8之外的都属于封油面9，轴承内圈2所有封油高度均一致，本申请实施例中，油腔8和封油面9与槽口通孔4对应设置，1个槽口通孔4对应设置1个封油面9，封油面9一方面能够对油腔8内的润滑油进行限位，保证每个油腔8内的油量相对比较平衡，从而保证润滑效果，第二方面，封油面9也能够在主轴插入后，与油腔8内的油配合对主轴进行限位支撑的效果，保证主轴的转动稳定性。

在一些可能的实施例中，如图1所示，油腔8个数至少2个。

其中，油腔8由轴承内圈2内壁的封油面9凹陷形成，一个油腔8在主轴运作过程中无封油面9的支撑，主轴易产生晃动，油腔8为2个以上有封油面9的支撑，可以保持油腔8的稳定性，优选油腔8的个数为4个，设置方式在轴承内圈2上下左右各设置一个油腔8实现均匀注油。

在一些可能的实施例中，如图1所示，油腔8与封油面9连接处设有导油面10。

前述实施例中，描述了，在具体的使用过程中，油腔8内的润滑油与主轴接触起到支撑润滑作用，而封油面9，一方面能够保证油腔8的油量，在油腔8的润滑油受热，且超出油腔8范围时，才会移出带动散热，而封油面9同样与主轴接触，因此封油面9表面也会有部分润滑油，本申请实施例中，优选所述油腔8与封油面9的连接处设有导油面10，通过所述导油面10进行润滑油的导向，能够相对平滑的实现部分润滑油移出油腔8，使封油面9也能够对主轴起到润滑作用，本申请实施例中，所述导油面10可以为斜面，优选为弧形，一方面主轴在与油腔8内的润滑油接触转动过程中，能够较为平滑，第二方面，主轴在转动过程中，能够带动部分润滑油到封油面9，保证整体的润滑效率。

在一些可能的实施例中，如图1所示，轴承外圈1设置有回油孔11，回油孔11贯穿设于轴承外圈1，靠近轴承内圈2的一端设有回油道12。

其中，液体静压轴承一部分压力经过油腔8导油流出，一部分润滑油通过主轴旋转运作时沿切线的方向飞溅出，另一部分润滑油在运作过程中，由于重力的作用向下滴落，或者沿轴承内圈2壁和轴承外圈1壁回流，本申请实施例中，优选在轴承外圈1内侧设有回油道12，所述回油道12连接有回油孔11，回油孔11贯穿设于轴承外圈1，回油道12切面优选为半圆柱形，圆柱两侧呈弧形以防止润滑油的堆积，柱体切面呈矩形利于导入更多的润滑油。润滑油通过第一进油孔5、第二进油孔6、第三进油孔7进入轴承内圈2后，从回油孔11流出，轴承外圈1遇热膨胀后回油孔11将自动膨胀变大，此时润滑油流出将增加，加速了润滑油的流出带走更多的热量，减低了热量，进一步的减少抱死情况的出现。

在一些可能的实施例中，如图3所示，进油孔轴向两侧可拆卸设置有密封圈13。

其中，密封圈13在进油孔两侧轴向设置，至少2条，密封圈13可以与轴承外圈1连接，或者可拆卸连接，能够定期拆卸下来进行除油，清洗表面油污，便于定期检查及在必要的时候更换，材质优选耐高温且具有弹性的材质。

本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种具有防抱死结构的液体静压轴承，其特征在于，包括轴承外圈(1)、轴承内圈(2)，所述轴承外圈(1)和所述轴承内圈(2)之间通过连接层(3)连接，所述轴承内圈(2)开口设置，所述轴承外圈(1)和所述轴承内圈(2)之间包括至少一个槽口通孔(4)，所述槽口通孔(4)沿内圈开口方向贯穿设于所述轴承外圈(1)和所述轴承内圈(2)之间。

2.根据权利要求1所述的一种具有防抱死结构的液体静压轴承，其特征在于，所述槽口通孔(4)设有多个。

3.根据权利要求2所述的一种具有防抱死结构的液体静压轴承，其特征在于，所述槽口通孔(4)为圆弧形。

4.根据权利要求2所述的一种具有防抱死结构的液体静压轴承，其特征在于，所述槽口通孔(4)均匀设于所述轴承内圈(2)与所述轴承外圈(1)之间。

5.根据权利要求1所述的一种具有防抱死结构的液体静压轴承，其特征在于，所述轴承外圈(1)设置有第一进油孔(5)，所述轴承内圈(2)设置有第二进油孔(6)，所述连接层(3)设有第三进油孔(7)，所述第一进油孔(5)和所述第二进油孔(6)通过第三进油孔(7)连通。

6.根据权利要求1所述的一种具有防抱死结构的液体静压轴承，其特征在于，所述轴承内圈(2)内表面位于第二进油孔(6)处内凹形成油腔(8)，所述油腔(8)两侧的轴承内圈(2)形成封油面(9)。

7.根据权利要求6所述的一种具有防抱死结构的液体静压轴承，其特征在于，所述油腔(8)个数至少2个。

8.根据权利要求6所述的一种具有防抱死结构的液体静压轴承，其特征在于，所述油腔(8)与封油面(9)连接处设有导油面(10)。

9.根据权利要求1所述的一种具有防抱死结构的液体静压轴承，其特征在于，所述轴承外圈(1)设置有回油孔(11)，所述回油孔(11)贯穿设于所述轴承外圈(1)，靠近轴承内圈(2)的一端设有回油道(12)。

10.根据权利要求1所述的一种具有防抱死结构的液体静压轴承，其特征在于，所述第一进油孔(5)沿着所述轴承外圈(1)的轴向两侧可拆卸设置有密封圈(13)。