CN117072559A - 一种液体动静压轴承组件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种液体动静压轴承组件，包括可调油腔装置，进油座和轴承本体，所述进油座安装在轴承本体的外表面，所述可调油腔装置与进油座连接；所述可调油腔装置包括阀体、滑阀、压电陶瓷、上盖板组件和油腔控制块；所述阀体内具有第一竖直空腔，所述滑阀和压电陶瓷安装在所述第一竖直空腔内，所述压电陶瓷的一端与上盖板组件连接，所述压电陶瓷的另一端与所述滑阀的上端连接，所述滑阀的下端与所述油腔控制块连接；所述油腔控制块为浅油腔控制块。通过该技术方案可主动控制油腔深度变化获得动态油膜力，从而提升液体静压轴承回转精度。

Description

一种液体动静压轴承组件
技术领域
本发明涉及动静压轴承技术领域，特别涉及一种液体动静压轴承组件。
背景技术
液体动静压轴承是在动压轴承和静压轴承的基础上发展起来的新型油膜轴承，是一种兼有动压轴承和静压轴承优点的轴承。
当主轴静止或转速低于某一临界值时，利用压力油在静压腔之间形成压力差，将主轴浮起并承受一定的外载荷，使轴承处于全液体摩擦状态；当主轴转速增大时，动静压轴承同时具备动压效应和静压效应，提高轴承的承载力。
浅油腔液体动静压径向轴承是一种为充分发挥油腔式轴承的动压效应，将静压深油腔变浅，使油腔深度与轴承间隙在同一个量级的动静压径向轴承。该轴承利用压力油通过浅油腔及轴向封油面所构成与轴旋转方向平行的阶梯产生静压承载力，当轴旋转时利用由浅油腔及周向封油面所构成与轴旋转方向垂直的阶梯产生动压承载力。浅油腔可以兼作节流器，因此可省去节流器。该轴承具有高刚度、高精度、稳定性好、抗振性好，结构简单和油泵功耗低等优点。但尚未提出通过直接控制油腔深度变化获得动态油膜力，从而提升液体静压轴承回转精度的方法。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提供了一种油腔可控的浅油腔液体动静压径向轴承组件，其具体技术方案如下：
一种液体动静压轴承组件，包括可调油腔装置，进油座和轴承本体，所述进油座安装在轴承本体的外表面，所述可调油腔装置与所述进油座连接；所述可调油腔装置包括阀体、滑阀、压电陶瓷、上盖板组件和油腔控制块；所述阀体内具有第一竖直空腔，所述滑阀和所述压电陶瓷均安装在所述第一竖直空腔内，所述压电陶瓷的一端与所述上盖板组件连接，所述压电陶瓷的另一端与所述滑阀的上端连接，所述滑阀的下端与所述油腔控制块连接；所述油腔控制块为浅油腔控制块。
优选地，所述阀体内还具有与第一竖直空腔垂直的第一水平通孔，所述进油座内设置有进油孔，所述第一水平通孔与所述进油孔连通。
优选地，所述滑阀包括头部，油封，节流器和出油孔，所述油封、节流器和出油孔均设于所述滑阀内，所述滑阀内还设有第二竖直腔体，所述油封设于所述第二竖直腔体内，所述第二竖直腔体的出油端与所述节流孔连通，所述节流孔与所述出油孔连通，所述出油孔与所述油腔控制块连通。
优选地，所述滑阀内还设有与所述第二竖直空腔垂直的第二水平通孔，所述第二水平通孔与所述第一水平通孔连通。
优选地，所述上盖板组件包括有固定座和上盖板，所述压电陶瓷与所述固定座连接，所述上盖板与所述固定座连接。
优选地，所述轴承组件中还设有控制装置，所述压电陶瓷设有电源线，所述上盖板设有穿线孔，所述电源线穿过所述穿线孔与所述电源线连接。
优选地，所述上盖板组件还包括第一紧固机构和第二紧固机构，所述上盖板与所述固定座由所述第一紧固机构固定，所述阀体与所述上盖板由所述第二紧固机构固定。
优选地，所述可调油腔装置还包括弹簧，所述弹簧与所述头部的下端面固定连接。
优选地，所述弹簧为碟片弹簧。
优选地，所述可调油腔装置和所述进油座具有多个，且均匀设于所述轴承本体的外表面。
与现有技术相比，本发明具备以下有益效果：
本发明通过直接控制油腔深度变化获得动态油膜力，通过主动控制该组件的中浅油腔的油腔深度，从而提升液体静压轴承的回转精度。具体方式是通过压电陶瓷直接参与对浅油腔深度的控制，在静压轴承组件支承主轴旋转时，当检测到主轴存在回转误差，可通过协同调节四个浅油腔深度进而调节油膜力大小来补偿回转误差，提高主轴回转精度，使主轴获得最佳支承性能。
附图说明
图1是本发明液体动静压轴承组件示意图；
图2是本发明体中的油腔装置和进油座剖视图；
图3是本发明中的油腔深度示意局部放大图。
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。
如图1所示，一种油腔深度可调的动静压轴承组件，包括可调油腔装置100，进油座200和轴承本体300，所述进油座200与轴承本体300固定连接，可调油腔装置100与进油座200固定连接，可调油腔装置100和进油座200的数量可根据轴承组件的具体需要而设置，在该实施例中，分别各有四个可调油腔装置100和进油座200均匀的分布在轴承本体300的外表面圆周上；进油座200具有一中心孔，所述可调油腔装置100穿过该中心孔与进油座200固定连接。
进一步地，如图2所示，所述可调油腔装置100包括阀体1，滑阀2，压电陶瓷3，进油座4，上盖板组件5和油腔控制块7；所述阀体1与进油座4固定连接；所述阀体1内具有相互垂直的第一竖直空腔和第一水平通孔12，滑阀2和压电陶瓷片3设于第一竖直空腔内，且所述压电陶瓷片3的一端通过第一竖直空腔与上盖板组件5固定连接，所述压电陶瓷片3的另一端与滑阀2的上端固定连接，所述油腔控制块7与滑阀2的下端固定连接。以上结构的设置，使可调油腔装置100主动控制油腔的深度h，进而实现油膜力随轴承工况进行智能动态调节的目的，如图3所示。
所述进油座4的水平一侧设有进油孔41，第一水平通孔12与进油孔41连通；进油座4的竖直方向设有一容纳腔用于与阀体1嵌合。
所述滑阀2还包括头部21，以及设于所述滑阀2内的油封22，节流孔23和出油孔24；所述滑阀2中还设有相互垂直的第二竖直空腔和第二水平通孔，所述油封22设于第二竖直空腔内，所述第二水平通孔与阀体1中的第一水平通孔12连通；所述第二竖直空腔出口端与节流孔23相通，节流孔23则与出油孔24连通。
所述油腔控制块7为浅油腔控制块，其连接在阀体2的尾端，并与出油孔24连通。
所述压电陶瓷3设有电源线，该电源线与可调油腔装置100中的控制装置连接，该控制装置可根据主轴的运行状态调节压电陶瓷3的伸缩。
在工作时，所述压电陶瓷3通过输入电压控制其形变量。压电陶瓷3具有逆压电性，当压电陶瓷3加上外电场时,压电陶瓷3内部正负电荷中心发生相对位移而被极化,由此位移导致压电陶瓷3发生形变，形变量ΔL＝f(U),U为控制器为压电陶瓷3提供的电压，通过控制器控制电压输出即可控制压电陶瓷3的微小形变量，使压电陶瓷3进行微小量的伸长或者缩短。
所述压电陶瓷3伸长时，滑阀2连同油腔控制块7向下移动，油腔深度h减小，油膜力增大。所述压电陶瓷3缩短时，导致滑阀2连同浅油腔控制块7向上移动，油腔深度h增大，油膜力减小。当控制装置检测到主轴旋转时存在回转误差，由控制装置发出指令控制轴承本体300上的四个压电陶瓷3的伸缩从而调节油膜力，致使主轴旋转时的回转误差逐渐减小。
具体地，本申请所述的油膜力为油膜的承载能力W，
其中，ps为进油压力，Ae为有效承载面积，λ0为设计液阻比，h1为油膜厚度，h0为设计油膜厚度。油腔深度h的变化直接影响油膜厚度h1，当油腔深度h增大时，油膜厚度h1增大，致使油膜的承载能力W减小；当油腔深度h减小时，油膜厚度h1减小，致使油膜的承载能力W增大。因此，通过调节油腔深度h可以调控油膜力的大小。
可见本发明最大的优势在于，压电陶瓷直接参与对浅油腔深度的控制，在静压轴承组件支承主轴旋转时，当检测到主轴存在回转误差，可通过协同调节四个浅油腔深度进而调节油膜力大小来补偿回转误差，提高主轴回转精度，使主轴获得最佳支承性能。
实施例2
如图2所示，该实施例与实施例1的区别在于，所述上盖板组件5包括穿线孔53、固定座54、上盖板55其中穿线孔53设置于上盖板55的一端；所述压电陶瓷3与固定座54固定连接，压电陶瓷3的电源线通过穿线孔53引出连接在控制装置上；所述上盖板组件5还包括第一紧固机构和第二紧固机构，在该实施例中第一紧固机构为压紧螺钉51以及设置上盖板55中央的螺钉通孔，通过第一紧固机构将上盖板与固定座固定连接；另外第二紧固机构包括有设于阀体1水平两端的螺纹孔11和设于上盖板55对应位置的沉头孔52和螺钉，通过第二紧固机构将上盖板组件5与阀体1形成固定连接。
固定连接的方式可根据需要选择焊接，螺纹连接，销连接,键连接,过盈配合等多种方式，在该实施例中为了方便拆卸和降低加工成本，选择螺纹连接。如可调油腔装置100通过螺纹连接安装在进油座200上，阀体1与进油座4通过螺纹连接，滑阀2与油腔控制块7通过螺纹连接；另外，油座200通过螺钉安装在轴承本体300上。
同时该实施例中，在各个零件的接触处设有油槽，用于安装密封圈62，以防止压力油泄漏。
实施例3
该实施与实施例1或2的区别在于，所述可调油腔装置100中还设有弹簧61，所述弹簧61与所述滑阀2中的头部21的下端面接触。所述弹簧6的作用为精准控制油腔深度，弹簧6可为碟片弹簧，板状弹簧，片弹簧等多种，在该具体实施例中选择碟片弹簧。
工作时，所述压电陶瓷3伸长时，滑阀2连同浅油腔控制块7向下移动，并挤压所述碟片弹簧61，使油腔深度h减小，油膜力增大。所述压电陶瓷3缩短时，通过碟片弹簧61的回弹力可使滑阀2连同浅油腔控制块7反应更及时，使油腔深度h增大，油膜力减小。当检测到主轴旋转时存在回转误差，通过控制轴承本体300上的四个压电陶瓷3来调节油膜力，致使主轴旋转时的回转误差逐渐减小。
在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，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。

Claims (10)

1.一种液体动静压轴承组件，其特征在于，包括可调油腔装置，进油座和轴承本体，所述进油座安装在轴承本体的外表面，所述可调油腔装置与所述进油座连接；
所述可调油腔装置包括阀体、滑阀、压电陶瓷、上盖板组件和油腔控制块；所述阀体内具有第一竖直空腔，所述滑阀和所述压电陶瓷均安装在所述第一竖直空腔内，所述压电陶瓷的一端与所述上盖板组件连接，所述压电陶瓷的另一端与所述滑阀的上端连接，所述滑阀的下端与所述油腔控制块连接；所述油腔控制块为浅油腔控制块。
2.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述阀体内还具有与第一竖直空腔垂直的第一水平通孔，所述进油座内设置有进油孔，所述第一水平通孔与所述进油孔连通。
3.如权利要求2所述的轴承组件，其特征在于，所述滑阀包括头部，油封，节流器和出油孔，所述油封、节流器和出油孔均设于所述滑阀内，所述滑阀内还设有第二竖直腔体，所述油封设于所述第二竖直腔体内，所述第二竖直腔体的出油端与所述节流孔连通，所述节流孔与所述出油孔连通，所述出油孔与所述油腔控制块连通。
4.如权利要求3所述的轴承组件，其特征在于，所述滑阀内还设有与所述第二竖直空腔垂直的第二水平通孔，所述第二水平通孔与所述第一水平通孔连通。
5.如权利要求1-5任意一项所述的轴承组件，其特征在于，所述上盖板组件包括有固定座和上盖板，所述压电陶瓷与所述固定座连接，所述上盖板与所述固定座连接。
6.如权利要求5所述的轴承组件，其特征在于，所述轴承组件中还设有控制装置，所述压电陶瓷设有电源线，所述上盖板设有穿线孔，所述电源线穿过所述穿线孔与所述电源线连接。
7.如权利要求5所述的轴承组件，其特征在于，所述上盖板组件还包括第一紧固机构和第二紧固机构，所述上盖板与所述固定座由所述第一紧固机构固定，所述阀体与所述上盖板由所述第二紧固机构固定。
8.如权利要求3所述的轴承组件，其特征在于，所述可调油腔装置还包括弹簧，所述弹簧与所述头部的下端面固定连接。
9.如权利要求8所述的轴承组件，其特征在于，所述弹簧为碟片弹簧。
10.如权利要求1所述的轴承组件，其特征在于，所述可调油腔装置和所述进油座具有多个，且均匀设于所述轴承本体的外表面。
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