CN203502221U - 一种静压支承试验台 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种静压支承试验台，包括主轴、电主轴系统、轴承箱体、前液体静压轴承、后液体静压轴承，和主轴相连的承载连接轴，布置于轴承箱体左侧的竖直加载装置，连接承载连接轴和扭矩传感器的左联轴器，连接扭矩传感器和直流电机的右联轴器，最右端的直流电机以及试验台支撑架，所述试验台电主轴系统置于轴承箱体的左侧，主轴的前后两端分别通过前液体静压轴承和后液体静压轴承支撑于轴承箱体上，后液体静压轴承右端设置有液压轴向止推盘，承载连接轴与主轴固连，外加载荷施加在承载连接轴上，在承载连接轴的右端安装有扭矩传感器和直流电机。
Description
技术领域
本实用新型属于机械制造技术领域，更具体地，涉及一种静压支承试验台。
背景技术
超精密加工的零件无论是在国防科技领域还是民用技术方面都得到了广泛的应用。随着科技的进步，零件精度要求越来越高、尺寸要求越来越大，传统机床上的支承部件如滚珠丝杠、滚珠导轨、动压滑动轴承等已经不能满足超精密加工和测量的精度和稳定性要求。静压支承部件以其精度高，摩擦力小，运行稳定，寿命长等优点得到了越来越广泛的应用。近年来，国外对于静压轴承的研究正在向大型、重载和全自动控制方向发展。
由于静压轴承具有良好的油膜均化作用，因此它成为现代精密加工设备的主要支承。为了摸清均匀机理，了解有关零件精度对支承运动的影响程度，从而进一步提高运动精度，国内学者对这方面进行了深入研究。以前人们对静压轴承的研究主要是节流形式，得出了固定节流、可变节流及定量供油等形式，以获得良好的静压轴承刚度。由于各种节流形式在高频下具有几乎相同的动态刚度，近年来的重点己转为油腔结构，用尽可能简单而便于加工的节流器与合理的油腔结构相匹配，达到良好的动静特性。
由于对机床主轴转速和精度的要求日趋提高，例如切削钛合金材料时，线速度己达70m/s，其目标值为600m/s，主轴的转速要达10万r/min以上，因此对高速静压轴承提出许多新课题，除了采用冷却恒温供压外，对于轴承的油腔结构、材料、润滑剂介质、紊流、祸流等都有很多值得探讨的问题，使之达到既有良好的动态刚度及稳定性，又有在高速下低摩擦阻力的特性。对高精度轴系在油膜均化、驱动方式及零件本身精度方面也有许多值得研究的问题。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种静压支承试验台，包括主轴1、电主轴系统2、轴承箱体3、前液体静压轴承4、后液体静压轴承9，布置于前液体静压轴承4、后液体静压轴承9以及轴承箱体3上的传感器包括相对位移传感器5、绝对位移传感器7、油膜压力传感器8，和主轴1相连的承载连接轴13，布置于轴承箱体3左侧的竖直加载装置14，连接承载连接轴13和扭矩传感器17的左联轴器16，连接扭矩传感器17和直流电机19的右联轴器18，最右端的直流电机19以及试验台支撑架20，所述试验台电主轴系统2置于轴承箱体3的左侧，主轴1的前后两端分别通过前液体静压轴承4和后液体静压轴承9支撑于轴承箱体3上，后液体静压轴承9右端设置有液压轴向止推盘10，承载连接轴13与主轴1固连，外加载荷施加在承载连接轴13上，在承载连接轴13的右端安装有扭矩传感器17和直流电机19。
优选地，所述承载连接轴13与主轴1采用分离结构，通过螺钉连接，传递载荷。
优选地，所述主轴1右端开有动平衡仪安装孔12，用于安装动平衡仪。安装动平衡仪后，试验台具有动平衡自动调节功能。
优选地，所述轴承箱体3和竖直加载装置14设置有双轴试验结构，从而能够在同一个实验台上能够实现两种不同轴承的性能实验。
优选地，在前液体静压轴承4、后液体静压轴承9以及轴承箱体3上安装有相对位移传感器5、绝对位移传感器7、油膜压力传感器8以及温度传感器，从而能够实时监测轴承在不同条件下的工作性能。
优选地，每个油腔内部布置有两个油膜压力传感器8，每个油腔两侧轴向封油边上分布有两个油膜压力传感器8，每个油腔的径向封油边上安装有一个温度传感器，前液体静压轴承4右端以及后液体静压轴承9的左端沿轴的外围方向均匀分布3个位移传感器。
总体而言，通过本实用新型所构思的以上技术方案，由于在整体的实验装置上安装有多种不同类型的传感器，能够实时测量出油膜温度分布、压力分布、主轴轴心位置偏移等技术参数，为研究液体静压轴承运行过程中的油膜特性提供了实验支撑，有助于揭示影响液体静压轴承工作性能的主要因素，对静压轴承的设计提供了帮助。
附图说明
图1是本实用新型的液体静压试验台总体结构示意图；
图2是本实用新型的竖直加载装置沿轴向的结构示意图；
图3是本实用新型的承载滑动轴承的结构示意图；
图4是本实用新型的液体静压轴承内表面展开图；
图5是本实用新型的轴承箱体沿轴向的双轴承座示意图；
图6是本实用新型轴向止推盘液体通道视图；
在所有附图中，相同的附图标记用来表示相同的元件或结构，其中：
1-主轴 2-电主轴 21-胀紧连接套
22-电主轴转子 23-电主轴定子 24-电主轴冷却套
25-电主轴外套 3-轴承箱体 31-箱体油腔孔
32-回油腔 33-小孔节流器 34-轴承供油通道
35-静压油腔 36-油压测量通道 37-冷却水通道
38-回油槽 4-前液体静压轴承 41-温度传感器安装孔
42-压力传感器油孔 43-静压腔供油孔 5-相对位移传感器
6-轴承箱体盖板 7-绝对位移传感器 8-油膜压力传感器
9-后液体静压轴承 10-液压轴向止推盘 11-止推盘端盖
111-止推盘进油孔 112-进油通道 113-止推盘液压油腔
114-环形供油通道 12-动平衡仪安装孔 13-承载连接轴
14-竖直加载装置 141-加载装置支架 142-液压缸安装滑动槽
143-液压缸 144-弹簧推杆 145-载荷压力传感器
146-轴承卡块 15-承载滚动轴承 151-滚动轴承套
152-滚动轴承1 153-外层隔垫 154-内层隔垫
155-滚动轴承2 156-滚动轴承端盖 157-滚动轴承轴向固定圈
16-左联轴器 17-扭矩传感器 18-右联轴器
19-直流电机 20-试验台支撑架。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
图1是本实用新型的液体静压试验台总体结构示意图。本实用新型的试验台以轴承箱体3为主体，前液体静压轴承4和后液体静压轴承9分别固定在轴承箱体3的两端，为对不同类型的轴承进行实验，轴承箱体3上在轴向开有两个轴承套。主轴1置于液体静压轴承内部，其左端伸出轴承箱体3，与电主轴转子22通过胀紧连接套21固定，电主轴定子23和电主轴冷却套24固定在电主轴外套25上，电主轴外套25又固定在轴承箱体3上，后液体静压轴承9的右端设置有液压轴向止推盘10，液压轴向止推盘10固定在主轴上，止推盘端盖11通过螺钉固定在后液体静压轴承9上，从而将液压轴向止推盘10限制在后液体静压轴承9和止推盘端盖11之间，由于各部分之间的固连关系，主轴电机各部分以及主轴1、轴承箱体3、前液体静压轴承4、后液体静压轴承9、液压轴向止推盘10、止推盘端盖11形成了一个整体，同时主轴1在轴向上的运动也被限制，从而在整体结构上保证了试验台能够稳定运行。在主轴1的右端，设置有动平衡仪安装孔12，安装动平衡仪后，试验台具有动态调节平衡的功能，进一步增强了系统的稳定性。
图2是本实用新型的竖直加载装置沿轴向的结构示意图，为了简化主轴1的结构，竖直加载装置14采用分离式结构，通过螺钉将承载连接轴13固定在主轴1上，达到传递载荷的目的。在加载装置支架141上设置有液压缸安装滑动槽142，其作用是与轴承箱体上的双轴承结构相对应，当试验轴的位置变化时，只需要移动液压缸143到对应的位置即可，增强了竖直加载装置14的适应性，在弹簧推杆144和轴承卡快146之间安装有载荷压力传感器145，能实时测量出载荷大小。为了测量整个试验台装置的摩擦扭矩，在竖直加载装置的右端通过左左联轴器6连接扭矩传感器17，扭矩传感器17和直流电机19之间通过右左联轴器8连接。
图3是本实用新型的承载滑动轴承的结构示意图，在滚动轴承套151和滚动轴承端盖156内部设置有两个滚动轴承152和155，两个滚动轴承之间通过外层隔垫153和内层隔垫154隔开，滚动轴承安装在承载连接轴13上，保证在运行过程中也可以顺利加载。
图4是本实用新型的液体静压轴承内表面展开图，为了测量试验台运行过程中的各项参数，在前液体静压轴承4、后液体静压轴承9以及轴承箱体3上安装有不同数量的温度传感器、油膜压力传感器8、相对位移传感器5、绝对位移传感器7。以4油腔液体静压滑动轴承为例，在每一个油腔35的内部布置有两个油压测量通道42，在油腔35两侧沿轴向的封油面也布置有两个油压测量通道42，在每个油腔35的径向封油边上开有温度传感器安装孔41。温度传感器安装孔41并没有穿过轴承，而与轴承内表面有约2～3mm的距离，将康铜热电偶置于孔内，用环氧树脂填充后便可固定。相对位移传感器5沿轴承圆周均匀分布3个，通过测量主轴圆柱面上三个点的位置可得出轴心位置，在轴承箱体3内两个轴承的内侧都装有相对位移传感器5，可以测量出两个截面的轴心位置，从而得出主轴1的位置。在后液体静压轴承的左端还安装有绝对位移传感器7，用来测量主轴1的绝对位置，通过相对位置和绝对位置可以确定主轴1在轴承箱体3内的具体位置。
本实例中采用采用高压液体润滑油作为液体介质，下面结合高压液体润滑油在本实用新型中的流经线路对本实用新型作进一步详细说明。
图5是本实用新型的轴承箱体沿轴向的双轴承座示意图，在液体静压轴承部分，高压油首先经过节流器33进入轴承供油通道34，到达静压油腔35，在高压油的作用下，主轴1与前液体静压轴承4、后液体静压轴承9之间被液体润滑油隔开。高压润滑油从腔体周围的四个封油面溢出，从轴向封油面溢出的润滑油流到回油槽38后从轴承两端溢出，溢出的润滑油经回油通道或者直接流到回油腔32。
图6是本实用新型轴向止推盘液体通道视图，在液压轴向止推盘10中，后液体静压轴承9和止推盘端盖11上均开有4个止推盘液压油腔113，高压油经止推盘进油孔111进入到第一个油腔，同时经过环形供油通道114进入到另外3个止推盘液压油腔113，液压油从液压轴向止推盘10的端面溢出后经过回油通道流到回油腔32。回油腔中收集的液压油通过箱体油腔孔31变为高压油循环使用。前液体静压轴承4、后液体静压轴承5以及液压轴向止推盘10中的液压系统分别采用不同的小孔节流器，3个部件的液压系统相互独立。
通过本实用新型的静压支承试验平台能够全面的分析出液体静压轴承的工作特性，为液体静压轴承的研究和设计工作提供重要帮助。
本领域的技术人员容易理解，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种静压支承试验台，其特征在于：包括主轴（1）、电主轴系统（2）、轴承箱体（3）、前液体静压轴承（4）、后液体静压轴承（9），布置于前液体静压轴承（4）、后液体静压轴承（9）以及轴承箱体（3）上的传感器包括相对位移传感器（5）、绝对位移传感器（7）、油膜压力传感器（8），和主轴（1）相连的承载连接轴（13），布置于轴承箱体（3）左侧的竖直加载装置（14），连接承载连接轴（13）和扭矩传感器（17）的左联轴器（16），连接扭矩传感器（17）和直流电机（19）的右联轴器（18），最右端的直流电机（19）以及试验台支撑架（20），所述试验台电主轴系统（2）置于轴承箱体（3）的左侧，主轴（1）的前后两端分别通过前液体静压轴承（4）和后液体静压轴承（9）支撑于轴承箱体（3）上，后液体静压轴承(9)右端设置有液压轴向止推盘（10），承载连接轴（13）与主轴（1）固连，外加载荷施加在承载连接轴（13）上，在承载连接轴（13）的右端安装有扭矩传感器（17）和直流电机（19）。
2.根据权利要求1所述的静压支承试验台，其特征在于：所述承载连接轴（13）与主轴（1）采用分离结构，通过螺钉连接。
3.根据权利要求1所述的静压支承试验台，其特征在于：所述主轴（1）右端开有动平衡仪安装孔（12），用于安装动平衡仪。
4.根据权利要求1所述的静压支承试验台，其特征在于：所述轴承箱体（3）和竖直加载装置（14）设置有双轴试验结构。
5.根据权利要求1所述的静压支承试验台，其特征在于：在前液体静压轴承（4）、后液体静压轴承（9）以及轴承箱体（3）上安装有相对位移传感器（5）、绝对位移传感器（7）、油膜压力传感器（8）以及温度传感器。
6.根据权利要求5所述的静压支承试验台，其特征在于：每个油腔内部布置有两个油膜压力传感器（8），每个油腔两侧轴向封油边上分布有两个油膜压力传感器（8），每个油腔的径向封油边上安装有一个温度传感器，前液体静压轴承（4）右端以及后液体静压轴承（9）的左端沿轴的外围方向均匀分布3个位移传感器。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
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| CX01 | Expiry of patent term | ||
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Granted publication date: 20140326 |