CN214698813U - 一种磁流体密封的液体静压主轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种磁流体密封的液体静压主轴，包括主轴、压盖、轴承组件、电机组件，主轴中部具有环状凸台，轴承组件包括左轴承座、右轴承座和隔圈，左轴承座和右轴承座同轴安装于环状凸台两侧，隔圈安装在左轴承座和右轴承座之间，左轴承座的内表面与液体静压主轴的柱面之间、右轴承座的内表面与液体静压主轴的柱面之间均设置有磁密封组件，所述液体静压主轴还包括供油液流通的油路，油液通过油路在主轴的柱面和环状凸台的端面形成油膜层，左轴承座和右轴承座内表面均制有均压腔和回油槽，均压腔、回油槽、磁密封组件依次远离环状凸台设置。本实用新型使用磁流体进行动态密封，从而在保证主轴在高精度运行时，也能获得良好的密封效果。

Description

一种磁流体密封的液体静压主轴

技术领域

本实用新型涉及液体静压主轴，尤其涉及一种磁流体密封的液体静压主轴。

背景技术

液体静压主轴，是一种采用液体静压原理实现支撑的一类轴承。由于其回转精度高，且相较于空气静压主轴，负载大、刚度高、阻尼及均化效果好，常用于高端机床的工件主轴。

常见的液体静压主轴，常采用闭式油路系统，即既有进油回路，又有回油回路。由于主轴是回转部件，且常安装有电机、光栅等电气元件，为保证回油系统顺利回油，且不会泄漏污染电机、光栅等部件，一般的要给主轴进行动密封设计。

常见的动密封方式有动密封圈和气密封。动密封圈由于其属于接触式密封，常会伴随摩擦，甚至产生颗粒物、污染堵塞主轴；气密封为非接触式摩擦，但由于其对于配合精度要求较高，密封结构复杂，且需要在主轴通油前打开气密封，误操作则会造成液体泄漏。因此，需要一种可以获得较好密封效果，且规避上述问题的密封方法。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种磁流体密封的液体静压主轴，使用磁流体进行动态密封，从而保证了主轴在高精度运行时，也能获得较好的密封效果。

本实用新型所采用的技术方案为：

一种磁流体密封的液体静压主轴，包括主轴、压盖、轴承组件、电机组件，所述压盖安装于主轴末端，所述电机组件同轴安装于主轴上，所述主轴具有环状凸台，所述环状凸台位于主轴中部；所述轴承组件包括左轴承座、右轴承座和隔圈，所述左轴承座和右轴承座同轴安装于环状凸台两侧，所述隔圈安装在左轴承座和右轴承座之间，所述左轴承座的内表面与主轴的柱面之间、右轴承座的内表面与主轴的柱面之间均设置有磁密封组件，所述液体静压主轴还包括供油液流通的油路，油液通过所述油路在主轴的柱面和环状凸台的端面形成油膜层，所述左轴承座和右轴承座内表面均制有均压腔和回油槽，所述均压腔、回油槽、磁密封组件依次远离环状凸台设置。

具体地，所述磁密封组件包括磁流体、环形磁极和环形凹槽，所述磁流体填充在环形凹槽内，所述环形凹槽对称分布在环形磁极两侧。

具体地，所述油路包括进油接头、回油接头、进油回路和回油回路，所述进油接头安装于压盖端面，所述进油接头上设有进油孔，所述回油接头安装于压盖端面，所述回油接头上设有回油孔。

具体地，所述磁流体密封的液体静压主轴至少具有一条进油回路。

具体地，所述进油回路包括第一进油通道、第二进油通道和第三进油通道，所述第一进油通道与进油孔相连通，经压盖、电机组件、左轴承座、隔圈到达右轴承座；所述第二进油通道为第一进油通道在左轴承座和右轴承座内产生的径向分支，所述第二进油通道连通均压腔；所述第三进油通道为第二进油通道在左轴承座和右轴承座内产生的轴向分支，所述第三进油通道延伸至环状凸台处。

具体地，所述第二进油通道延伸至均压腔的一端设置有径向节流器。

具体地，所述第三进油通道延伸至环状凸台处的一端设置有轴向节流器。

具体地，所述磁流体密封的液体静压主轴至少具有一条回油回路。

具体地，所述回油回路包括第四回油通道、第五回油通道和第六回油通道，所述第四回油通道经右轴承座、隔圈、左轴承座、电机组件到达压盖，所述第四回油通道与回油孔相连通；所述第五回油通道为第四回油通道在左轴承座和右轴承座内产生的径向分支，所述第五回油通道连通回油槽；所述第六回油通道为第四回油通道在隔圈内产生的径向分支。

具体地，所述主轴末端安装有编码器。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：使用了磁流体作为动密封，从而保证了密封效果又不影响液体静压轴承精度，并且密封结构简单，产品的使用寿命长。

附图说明

图1是磁流体密封的液体静压主轴结构示意图；

图2是图1的A处放大结构示意图。

图中，1、主轴；2、压盖；3、电机组件；4、左轴承座；5、右轴承座；6、隔圈；7、环形磁极；8、环形凹槽；9、均压腔；10、回油槽；11、进油接头；12、回油接头；13、第一进油通道；14、第二进油通道；15、第三进油通道；16、径向节流器；17、轴向节流器；18、第四回油通道；19、第五回油通道；20、第六回油通道；21、油膜层；22、编码器。

具体实施方式

以下将结合附图所示的具体实施方式对本实用新型进行详细描述。但这些实施方式并不限制本实用新型，本领域的普通技术人员根据这些实施方式所做出的结构、方法、或功能上的变换均包含在本实用新型的保护范围内。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。此外，下面所描述的本实用新型不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

如图1和图2所示，一种磁流体密封的液体静压主轴，包括主轴1、压盖2、轴承组件、电机组件3，所述压盖2安装于主轴1末端，所述电机组件3包括电机座、电机定子、电机动子，所述电机组件3同轴安装于主轴1上。所述主轴1具有环状凸台，所述环状凸台位于主轴1中部。所述轴承组件包括左轴承座4、右轴承座5和隔圈6，所述左轴承座4和右轴承座5同轴安装于环状凸台的两侧，所述隔圈6安装在左轴承座4和右轴承座5之间，所述左轴承座4的内表面与主轴1的柱面之间、右轴承座5的内表面与主轴1的柱面之间均设置有磁密封组件，所述磁密封组件包括磁流体、环形磁极7和环形凹槽8，所述磁流体填充在环形凹槽8内，所述环形凹槽8对称分布在环形磁极7两侧。

所述液体静压主轴还包括供油液流通的油路，油液通过所述油路在主轴1的柱面和环状凸台的端面形成油膜层21，所述左轴承座4和右轴承座5内表面均制有均压腔9和回油槽10，所述均压腔9、回油槽10、磁密封组件依次远离环状凸台设置。所述主轴末端安装有编码器22。

所述油路包括进油接头11、回油接头12、进油回路和回油回路，所述进油接头11安装于压盖2端面，所述进油接头11上设有进油孔，所述回油接头12安装于压盖2端面，所述回油接头12上设有回油孔。

所述磁流体密封的液体静压主轴至少具有一条进油回路。所述进油回路包括第一进油通道13、第二进油通道14和第三进油通道15，所述第一进油通道13与进油孔相连通，经压盖2、电机组件3、左轴承座4、隔圈6到达右轴承座5；所述第二进油通道14为第一进油通道13在左轴承座4和右轴承座5内产生的径向分支，所述第二进油通道14连通均压腔9；所述第三进油通道15为第二进油通道14在左轴承座4和右轴承座5内产生的轴向分支，所述第三进油通道15延伸至环状凸台处。所述第二进油通道14延伸至均压腔的一端设置有径向节流器16。所述第三进油通道15延伸至环状凸台处的一端设置有轴向节流器17。

所述磁流体密封的液体静压主轴至少具有一条回油回路。所述回油回路包括第四回油通道18、第五回油通道19和第六回油通道20，所述第四回油通道18经右轴承座5、隔圈6、左轴承座4、电机组件3到达压盖2，所述第四回油通道18与回油孔相连通；所述第五回油通道19为第四回油通道18在左轴承座4和右轴承座5内产生的径向分支，所述第五回油通道19连通回油槽10；所述第六回油通道20为第四回油通道18在隔圈6内产生的径向分支。

在使用时，恒压供油的高压油(一般2～4Mpa)由进油接头11，通过第一进油通道13进入到左轴承座4中，另一部分油液进入到右轴承座5中。进入左轴承座4和右轴承座5的高压油，通过第二进油通道14和第三进油通道15，分别进入到径向节流器16和轴向节流器17。

通过径向节流器16节流后的高压油进入左轴承座4和右轴承座5内的均压腔9中，在主轴1的柱面和环状凸台的端面形成油膜层21，并到达回油槽10中，流入回油油路中。轴承通过此径向回路中的节流作用，最终实现径向的承载功能。

由于到回油槽10的油液仍有一定的压力，为了防止油液渗出，设置磁密封组件，环形磁极7水平向充磁，形成磁回路，在磁路中的磁流体由于磁力的作用产生磁密封，从而防止了回油槽10中残留的高压油渗出，不会泄漏污染电机、光栅等部件。

通过左轴承座4和右轴承座5中轴向节流器17节流后的高压油进入左轴承座4和右轴承座5，通过轴承座与轴端面，形成轴向油膜层，并汇集到第六回油通道20中，流入回油油路。轴承通过此轴向回路中的节流作用，最终实现轴向的承载功能。

回油回路中的油液最终通过第四回油通道18和第五回油通道19以及回油接头12，流回到高压油站中。

依据本实用新型所提供的技术方案，在保证主轴高精度运行的同时，由于磁流体可以填满整个环形凹槽8的缝隙，因而可以获得良好的密封效果。并且磁密封组件不产生摩擦碎屑，对主轴及其他零部件不产生磨损，且自身使用寿命长，结构简单，效果稳定。同时，本技术方案油路设计合理，油液压力均匀，流动流畅，可以顺利回油，主轴正常运行工作。

应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施方式中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

上文所列出的一系列的详细说明仅仅是针对本实用新型的可行性实施方式的具体说明，它们并非用以限制本实用新型的保护范围，凡未脱离本实用新型技艺精神所作的等效实施方式或变更均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种磁流体密封的液体静压主轴，包括主轴(1)、压盖(2)、轴承组件、电机组件(3)，所述压盖(2)安装于主轴(1)末端，所述电机组件(3)同轴安装于主轴(1)上，其特征在于：所述主轴(1)具有环状凸台，所述环状凸台位于主轴(1)中部；所述轴承组件包括左轴承座(4)、右轴承座(5)和隔圈(6)，所述左轴承座(4)和右轴承座(5)同轴安装于环状凸台两侧，所述隔圈(6)安装在左轴承座(4)和右轴承座(5)之间，所述左轴承座(4)的内表面与主轴(1)的柱面之间、右轴承座(5)的内表面与主轴(1)的柱面之间均设置有磁密封组件，所述液体静压主轴还包括供油液流通的油路，油液通过所述油路在主轴(1)的柱面和环状凸台的端面形成油膜层(21)，所述左轴承座(4)和右轴承座(5)内表面均制有均压腔(9)和回油槽(10)，所述均压腔(9)、回油槽(10)、磁密封组件依次远离环状凸台设置。

2.根据权利要求1所述的磁流体密封的液体静压主轴，其特征在于：所述磁密封组件包括磁流体、环形磁极(7)和环形凹槽(8)，所述磁流体填充在环形凹槽(8)内，所述环形凹槽(8)对称分布在环形磁极(7)两侧。

3.根据权利要求1所述的磁流体密封的液体静压主轴，其特征在于：所述油路包括进油接头(11)、回油接头(12)、进油回路和回油回路，所述进油接头(11)安装于压盖(2)端面，所述进油接头(11)上设有进油孔，所述回油接头(12)安装于压盖(2)端面，所述回油接头(12)上设有回油孔。

4.根据权利要求3所述的磁流体密封的液体静压主轴，其特征在于：所述液体静压主轴至少具有一条进油回路。

5.根据权利要求3或4所述的磁流体密封的液体静压主轴，其特征在于：所述进油回路包括第一进油通道(13)、第二进油通道(14)和第三进油通道(15)，所述第一进油通道(13)与进油孔相连通，经压盖(2)、电机组件(3)、左轴承座(4)、隔圈(6)到达右轴承座(5)；所述第二进油通道(14)为第一进油通道(13)在左轴承座(4)和右轴承座(5)内产生的径向分支，所述第二进油通道(14)连通均压腔(9)；所述第三进油通道(15)为第二进油通道(14)在左轴承座(4)和右轴承座(5)内产生的轴向分支，所述第三进油通道(15)延伸至环状凸台处。

6.根据权利要求5所述的磁流体密封的液体静压主轴，其特征在于：所述第二进油通道(14)延伸至均压腔(9)的一端设置有径向节流器(16)。

7.根据权利要求5所述的磁流体密封的液体静压主轴，其特征在于：所述第三进油通道(15)延伸至环状凸台处的一端设置有轴向节流器(17)。

8.根据权利要求3所述的磁流体密封的液体静压主轴，其特征在于：所述液体静压主轴至少具有一条回油回路。

9.根据权利要求3或8所述的磁流体密封的液体静压主轴，其特征在于：所述回油回路包括第四回油通道(18)、第五回油通道(19)和第六回油通道(20)，所述第四回油通道(18)经右轴承座(5)、隔圈(6)、左轴承座(4)、电机组件(3)到达压盖(2)，所述第四回油通道(18)与回油孔相连通；所述第五回油通道(19)为第四回油通道(18)在左轴承座(4)和右轴承座(5)内产生的径向分支，所述第五回油通道(19)连通回油槽(10)；所述第六回油通道(20)为第四回油通道(18)在隔圈(6)内产生的径向分支。

10.根据权利要求1所述的磁流体密封的液体静压主轴，其特征在于：所述主轴(1)末端安装有编码器(22)。

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