CN204042008U - 机械主轴的前端密封结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种机械主轴的前端密封结构。该前端密封结构包括主轴以及套在主轴上的前法兰盘和轴承，还包括夹在前法兰盘与主轴之间的气流分配环，前法兰盘设有环绕于气流分配环的外壁的气流环形槽以及与气流环形槽贯通并用于为气流环形槽提供高压气流的供气通道，气流分配环均匀布设有与气流环形槽连通的通气孔，主轴外壁对应气流分配环的位置上设有与通气孔连通的环形沟槽。本实用新型在传统气密封的结构上加设了气流分配环，让高压气流先通过气流环形槽，再通过通气孔喷射到主轴的环形沟槽上，能有效改善主轴上的气密封层的气压分布均匀性，进而改善了在复杂工况下对微小杂质的密封，降低了对轴承的损坏，提高了轴承的使用寿命。
Description
技术领域
本实用新型涉及机械主轴，尤其涉及一种机械主轴的前端密封结构。
背景技术
目前机床主轴的前端密封采用双重密封结构。最外端是一个气密封结构，往里是一个是迷宫式密封结构。两种密封结构一起运用可以起到双重密封保护。切削液与杂质不易进入里端，防止与轴承接触，避免影响轴承的使用寿命。如图1所示，气密封结构是气体直接通过前法兰盘吹到主轴圆面上，在前法兰盘与主轴间形成一个气密封面，其中在进口处的气密封气流量最大，其余处气密封的气流量就有减小趋势，气体在整个主轴上的分布不均匀，在不复杂工况下可以起到较好的密封作用，但是在复杂工况下对微小的颗粒灰尘的气密封不算理想，容易因此而对轴承造成损坏，影响轴承的使用寿命。
实用新型内容
本实用新型的目的在于为克服现有技术的缺陷，而提供一种机械主轴的前端密封结构，以改善在复杂工况下对微小杂质的密封，降低对轴承的损坏。
为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：
机械主轴的前端密封结构，包括主轴以及套在主轴上的前法兰盘和轴承，还包括夹在前法兰盘与主轴之间的气流分配环，前法兰盘设有环绕于气流分配环的外壁的气流环形槽以及与气流环形槽贯通并用于为气流环形槽提供高压气流的供气通道，气流分配环均匀布设有与气流环形槽连通的通气孔，主轴外壁对应气流分配环的位置上设有与通气孔连通的环形沟槽。
进一步地，气流分配环与前法兰盘为过盈配合以使得气流分配环不会跟随主轴转动。
进一步地，通气孔为径向通气孔。
进一步地，通气孔的直径范围：0.2mm～1.5mm。因为要对主轴的环形沟槽喷射高压气流，受流量限制，通气孔直径不能太大，但是由于孔加工工艺难度及成本的限制，通气孔也不能太小。
进一步地，气流分配环为铜环。气流分配环跟主轴之间的摩擦会磨损气流分配环的内壁，而铜是软材料且耐磨，当气密封分配环与钢件主轴发生摩擦时铜首先磨损且不会卡死。当磨损到有足够间隙时不再磨损。
进一步地，环形沟槽为直角三角形槽，其底面为斜边，其侧面为直角边，其侧面对应的内角指向前法兰盘的轴向外侧。环形沟槽的结构可以有效阻挡外界杂质通过，有利于外界杂质向外界排出。
进一步地，环形沟槽的最外侧超出气流分配环覆盖范围以直接连通前法兰盘与主轴之间的间隙，以便于外界杂质排出。
进一步地，前端密封结构还包括设在轴承与气流分配环之间并能跟随主轴转动的密封套筒，密封套筒包括前段和后段，前段的外侧轴向端面设有环形凹槽，气流分配环插入凹槽中形成迷宫式密封结构。迷宫式密封结构加上气流分配环的气密封结构形成双重密封结构，起到双重密封保护。
进一步地，前法兰盘设有用于容纳密封套筒的前段的容纳槽，密封套筒的前段与容纳槽内壁之间留有间隙，密封套筒的前段的外筒壁上设有用于截留外界杂质的方形锯齿槽。
进一步地，前端密封结构还包括夹在前法兰盘与轴承的外圈之间的环形密封盖，密封盖套设于密封套筒的后段外表面。
本实用新型与现有技术相比的有益效果是：
本实用新型在传统气密封结构的结构上加设了气流分配环，让高压气流先通过气流环形槽，然后再通过气流分配环上均匀布设的通气孔喷射到主轴的环形沟槽上，能有效改善所形成的气密封层的气压分布均匀性，进而改善了在复杂工况下对微小杂质的密封，降低了对轴承的损坏，提高了轴承的使用寿命。
附图说明
图1为现有技术中机械主轴的前端密封结构剖视图；
图2为本实用新型的机械主轴的前端密封结构剖视图；
图3为图2中区域A的放大视图；
图4为气流分配环的剖视放大图；
图5为前法兰盘的剖视图。
具体实施方式
为了更充分理解本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步介绍和说明。
本实用新型实施例的具体结构如图2至图5所示。
如图2至图5所示，本实施例的机械主轴的前端密封结构包括主轴10、套在主轴10上的前法兰盘20和轴承30、以及夹在前法兰盘20与主轴10之间的并与前法兰盘20过盈配合的铜制的气流分配环40。其他实施例中，气流分配环也可以使用其他软金属制成。
如图2至图5所示，前法兰盘20设有环绕于气流分配环40的外壁的气流环形槽21以及与气流环形槽21贯通并用于为气流环形槽21提供高压气流的供气通道22。气流分配环40均匀布设有与气流环形槽21连通的通气孔41。主轴10外壁对应气流分配环40的位置上设有与通气孔41连通的环形沟槽11、12、13。高压气流从供气通道22进入气流环形槽21，在气流环形槽21形成环形的高压气流层，高压气流在从气流分配环40的通气孔41喷射到主轴10外壁的环形沟槽11、12、13，在环形沟槽11、12、13形成高压气密层，从而达到气密封的效果。
如图2至图5所示，本实施例中环形沟槽11、12、13均为直角三角形槽，其底面为斜边，其侧面为直角边，其侧面对应的内角指向前法兰盘20的轴向外侧。在其他实施例中，环形沟槽的侧面与底面相交处可以做成圆角，这可以使得外界杂物更容易离开环形沟槽。
如图2至图5所示，在本实施例中，环形沟槽11、12、13共三个，而通气孔41正对着中间的环形沟槽12。最外面的那个环形沟槽11的最外侧超出气流分配环40覆盖范围以直接连通前法兰盘20与主轴10之间的间隙。
如图2至图5所示，本实施例中通气孔41有15个，每个通气孔41的直径为1.5mm，其他实施例中通气孔的直径可以从0.2mm～1.5mm之间选择。同时本实施例中的通气孔41为径向通气孔，在其他实施例中的通气孔可以不指向气流分配环的轴线，并且通气孔可以相对于径向偏离统一方向并且偏离统一的角度，使得高压气流在环形沟槽内形成更快的环形气流，其气密封效果更佳。
如图2至图5所示，本实施例中的供气通道22只有1个，而在其他实施例中，供气通道可以设置多于1个，并且供气通道绕着主轴旋转轴均匀分布，这样可以使得气流压力的分布更加的均匀。
此外，如图2至图5所示，前端密封结构还包括设在轴承30与气流分配环40之间并能跟随主轴10转动的密封套筒50。密封套筒50包括后段51和前段52，前段52直径比后段51直径大。前段52的外侧轴向端面设有环形凹槽521，气流分配环40插入凹槽521中形成迷宫式密封结构。前法兰盘20设有用于容纳密封套筒50的前段52的容纳槽23。密封套筒50的前段52与容纳槽23内壁之间留有间隙，密封套筒50的前段52的外筒壁上设有用于截留外界杂质的方形锯齿槽522。
此外，如图2至图5所示，前端密封结构还包括夹在前法兰盘20与轴承30的外圈之间的环形密封盖60，密封盖60套设于密封套筒50的后段51外表面。
以上陈述仅以实施例来进一步说明本实用新型的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本实用新型的实施方式仅限于此，任何依本实用新型所做的技术延伸或再创造，均受本实用新型的保护。
Claims (10)
1.机械主轴的前端密封结构，包括主轴以及套在主轴上的前法兰盘和轴承，其特征在于，还包括夹在前法兰盘与主轴之间的气流分配环，所述前法兰盘设有环绕于气流分配环的外壁的气流环形槽以及与气流环形槽贯通并用于为气流环形槽提供高压气流的供气通道，所述气流分配环均匀布设有与气流环形槽连通的通气孔，所述主轴外壁对应气流分配环的位置上设有与通气孔连通的环形沟槽。
2.如权利要求1所述的机械主轴的前端密封结构，其特征在于，所述气流分配环与前法兰盘为过盈配合。
3.如权利要求1所述的机械主轴的前端密封结构，其特征在于，所述通气孔为径向通气孔。
4.如权利要求1所述的机械主轴的前端密封结构，其特征在于，所述通气孔的直径范围：0.2mm～1.5mm。
5.如权利要求1所述的机械主轴的前端密封结构，其特征在于，所述气流分配环为铜环。
6.如权利要求1所述的机械主轴的前端密封结构，其特征在于，所述环形沟槽为直角三角形槽，其底面为斜边，其侧面为直角边，其侧面对应的内角指向前法兰盘的轴向外侧。
7.如权利要求6所述的机械主轴的前端密封结构，其特征在于，所述环形沟槽的最外侧超出气流分配环覆盖范围以直接连通前法兰盘与主轴之间的间隙。
8.如权利要求1所述的机械主轴的前端密封结构，其特征在于，还包括设在轴承与气流分配环之间并能跟随主轴转动的密封套筒，所述密封套筒包括前段和后段，前段的外侧轴向端面设有环形凹槽，所述气流分配环插入所述凹槽中形成迷宫式密封结构。
9.如权利要求8所述的机械主轴的前端密封结构，其特征在于，所述前法兰盘设有用于容纳密封套筒的前段的容纳槽，所述密封套筒的前段与容纳槽内壁之间留有间隙，所述密封套筒的前段的外筒壁上设有用于截留外界杂质的方形锯齿槽。
10.如权利要求8所述的机械主轴的前端密封结构，其特征在于，还包括夹在前法兰盘与轴承的外圈之间的环形密封盖，所述密封盖套设于密封套筒的后段外表面。
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