專利名稱：設(shè)有散熱翅片的可精細(xì)調(diào)整間隙的裝配式動(dòng)靜壓軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種裝配式徑向動(dòng)靜壓軸承，屬于機(jī)械工程元件的發(fā)明。
背景技術(shù)：
全液體滑動(dòng)軸承的優(yōu)異性能已世所公認(rèn)。就摩擦系數(shù)來(lái)說(shuō)，滑動(dòng)軸承為0. 01-0. 1， 滾動(dòng)軸承為0. 0005-0. 005，然而，全液體滑動(dòng)軸承卻可以輕易地做到0. 0001之下，遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于最精密的滾動(dòng)軸承。在主軸回轉(zhuǎn)精度、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)性、吸振抗沖擊、使用壽命等方面，全液體滑動(dòng)軸承也都遠(yuǎn)優(yōu)于其它軸承。全液體滑動(dòng)軸承有靜壓軸承、動(dòng)壓軸承和動(dòng)靜壓軸承之分。靜壓軸承通過(guò)打入軸承套靜壓腔內(nèi)的高壓潤(rùn)滑油將主軸托起而使主軸和軸承之間沒(méi)有任何直接的接觸，且該性能與主軸的轉(zhuǎn)速無(wú)關(guān)，因此，靜壓軸承的最大優(yōu)點(diǎn)就是在主軸低速甚至無(wú)轉(zhuǎn)速的情況下都可以使主軸處在一種懸浮的狀態(tài)，從而使主軸的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩極低，且軸頸和軸承兩者幾乎永無(wú)磨損。然而靜壓軸承對(duì)液壓系統(tǒng)的要求特別高，無(wú)論是指節(jié)流器、 輸出壓力和系統(tǒng)能耗，還是指過(guò)濾的嚴(yán)格性和壓力的穩(wěn)定性，這都嚴(yán)重影響了靜壓軸承的推廣使用。動(dòng)壓軸承則利用潤(rùn)滑油的粘性，使主軸軸頸表面附著的潤(rùn)滑油隨著主軸的旋轉(zhuǎn)而被帶入呈收斂狀的動(dòng)壓油腔并受到越來(lái)越大的擠壓，產(chǎn)生所謂的油楔效應(yīng)，其所生成的楔狀油膜的壓力在這過(guò)程中變得越來(lái)越大，所以，動(dòng)壓軸承具有很高的剛度和承載能力。但是，由于承壓楔狀油膜生成的前提條件是主軸和軸承之間必須達(dá)到一定的相對(duì)速度才行， 因此，動(dòng)壓軸承的最大缺點(diǎn)就是在設(shè)備啟動(dòng)和停機(jī)的過(guò)程中無(wú)可避免地會(huì)出現(xiàn)軸頸和軸承之間直接的金屬摩擦，這就使得主軸系統(tǒng)的使用壽命和精度保持性受到影響。而動(dòng)靜壓軸承則既有靜壓油腔使其實(shí)現(xiàn)靜壓軸承的功能，又有收斂狀動(dòng)壓油腔使其具備動(dòng)壓軸承的特性，因此，它兼具了靜壓軸承和動(dòng)壓軸承的所有優(yōu)點(diǎn)，所以得到了廣泛的應(yīng)用并受到了越來(lái)越多的關(guān)注。無(wú)論動(dòng)壓軸承，還是動(dòng)靜壓軸承，它們都有一個(gè)結(jié)構(gòu)元素是必不可少的，那就是生成楔狀油膜所必需的呈收斂狀的動(dòng)壓油腔。為此，就如何形成收斂狀動(dòng)壓油腔出現(xiàn)了相當(dāng)多的方式。在軸頸上動(dòng)腦筋的，有軸頸斷面為橢圓形和多邊形的，如W02010135135A2 ；有軸頸斷面帶有特殊凸耳的，如FM616861A1 ；有軸頸上開(kāi)有淺腔的，如ZL200820159321. 6 ；但更多的是在軸套上想辦法，有軸瓦式的，如US3738717A;有兩端借斜楔可調(diào)間隙的軸瓦式的，如W09529346A1 ；有可傾瓦式的，如SU1200009A ；有偏心單油楔的，如GB2198194A ；有偏心雙油楔的，如US6966700B2 ；有月牙狀凹腔多油楔的，如W02008149038A2、我國(guó)的HSDB-R 型(單向)和CA1234179A1(可雙向)；有階梯狀凹腔多油楔的，如ZL200910104109. 9和我國(guó)的WMB型、HSDB-I型；有錐套加可傾瓦的，如JP7332352A ；有錐套加月牙狀凹腔的，如 CH273491A。除了上面這些方式之外，還有一類是利用材料的彈性變形來(lái)形成收斂狀的動(dòng)壓油腔的，如帶可變形支腿的軸瓦的US4676668A、US5664888A和US6379046B1 ；在兩個(gè)固定支點(diǎn)和一個(gè)調(diào)整支點(diǎn)的作用下使薄壁圓筒變形的GB344228A和US3717393A ；外圓內(nèi)錐套通過(guò)楔形多齒迫使內(nèi)圓外錐套變形的SU739269A1 ；還有DE2544497A1，它在圓筒的外圓面和內(nèi)圓面上均開(kāi)有多條徑向割槽，在外圓面上還開(kāi)有軸向割槽，使圓筒成為一個(gè)極易變形的彈性體，通過(guò)周向布置的螺釘，可以輕易地配合內(nèi)圓面上開(kāi)有的月牙狀凹腔，形成收斂狀的動(dòng)壓油腔并可對(duì)間隙進(jìn)行調(diào)整，以發(fā)明人名字命名的Spieth動(dòng)壓軸承至今行銷全世界?？v觀現(xiàn)有的動(dòng)壓軸承和動(dòng)靜壓軸承的設(shè)計(jì)，盡管其中不乏精妙天才之作，但總還是存在著這樣或那樣的不足之處，或結(jié)構(gòu)太復(fù)雜，或工藝性太差，或?yàn)榉钦w式結(jié)構(gòu)而致總體剛性太低，或面對(duì)軸承的溫升毫無(wú)辦法，或必須配備兩套液壓系統(tǒng)，或只能單向旋轉(zhuǎn)而不能雙向旋轉(zhuǎn)，或間隙不能調(diào)整或不能精細(xì)調(diào)整，或只能做成動(dòng)壓軸承而無(wú)法做成動(dòng)靜壓軸承。

發(fā)明內(nèi)容
針對(duì)全液體滑動(dòng)軸承現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提出一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、工藝性好、具散熱功能、可以雙向旋轉(zhuǎn)并且可以對(duì)間隙作精細(xì)調(diào)整的動(dòng)靜壓軸承。本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是在一個(gè)薄壁圓筒外壁上于周向均布的數(shù)處同時(shí)對(duì)圓筒施加相同的力，使薄壁圓筒產(chǎn)生有規(guī)則的彈性變形，變形后的形狀與其內(nèi)切圓之間會(huì)形成數(shù)個(gè)月牙形。將這種方式形成的月牙形來(lái)作為軸承的動(dòng)壓油腔，不單其形狀在收斂狀油腔中是再完美不過(guò)的了，而且，它還徹底地避免了在圓孔內(nèi)部加工各種凹腔的工藝問(wèn)題。在薄壁圓筒的兩端再加上端蓋，使月牙形油腔不單可以作為動(dòng)壓油腔，還可作為靜壓油腔。兩端蓋之間以支架螺栓聯(lián)結(jié)，形成軸承的骨架。利用斜楔原理來(lái)實(shí)現(xiàn)薄壁圓筒的彈性變形。具體的做法是動(dòng)靜壓軸承采用裝配式結(jié)構(gòu)，主要由一個(gè)前端蓋、一個(gè)軸套、一個(gè)后端蓋、數(shù)個(gè)軸套變形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和數(shù)個(gè)支架螺栓組成，其中，前端蓋、后端蓋與支架螺栓構(gòu)成動(dòng)靜壓軸承的骨架，同時(shí)，前端蓋與后端蓋配合變形后的軸套還起到靜壓油腔的作用；數(shù)個(gè)軸套變形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿周向均布，通過(guò)輪流交錯(cuò)的方式逐步調(diào)整各個(gè)軸套變形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，可以迫使軸套在其周向并在其全長(zhǎng)上同步均勻地變形，從而在軸套與主軸軸頸之間形成數(shù)個(gè)月牙形收斂狀動(dòng)壓油腔。軸套的內(nèi)壁在變形前為一個(gè)完美的圓柱面，其外壁上設(shè)有散熱翅片并沿軸向在全長(zhǎng)上開(kāi)有數(shù)條底面與軸心線成一定角度的溝槽。軸套變形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由斜楔塊、調(diào)整螺釘和壓縮彈簧所組成，旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘可以使斜楔塊作軸向移動(dòng)，從而使軸套產(chǎn)生彈性變形， 壓縮彈簧可以幫助斜楔塊在使軸套松弛時(shí)更容易到位。動(dòng)靜壓軸承內(nèi)部的油路為壓力油從月牙狀油腔的一端注入，通過(guò)月牙狀油腔的另一端位于軸套上的小孔流出油腔到達(dá)軸套的外壁，然后流經(jīng)軸套外壁上的散熱翅片的全長(zhǎng)后排出。本發(fā)明的有益效果是1.結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，利用材料的彈性變形就獲得了形狀最完美的收斂狀動(dòng)壓油腔；2.工藝性好，無(wú)任何內(nèi)孔的復(fù)雜加工；3.無(wú)需設(shè)置外加節(jié)流器；4.只需一套獨(dú)立的液壓系統(tǒng)，系統(tǒng)設(shè)定兩種壓力值，在主軸轉(zhuǎn)速低于某定值時(shí)，液壓系統(tǒng)輸出高壓，這時(shí)，軸承主要以靜壓軸承的方式工作，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速到達(dá)或高于該定值時(shí)，液壓系統(tǒng)輸出常壓，這時(shí)，軸承主要以動(dòng)壓軸承的方式工作，這樣，既可以保證主軸在低轉(zhuǎn)速或無(wú)轉(zhuǎn)速時(shí)的安全，又可以減少液壓系統(tǒng)的溫升，降低系統(tǒng)的能耗；5.因?yàn)檩S承與主軸軸頸無(wú)接觸， 因此，無(wú)需在軸套內(nèi)壁襯有巴氏合金等材料；6.因?yàn)閯?dòng)壓油腔的面積比較大，因此，在同等剛度要求的前提下，本發(fā)明所需的供油壓力可以比較低；7.軸套外壁上散熱翅片的設(shè)計(jì)以及軸承內(nèi)部油路的設(shè)計(jì)，使本發(fā)明的軸承獨(dú)一無(wú)二地具備了自身散熱的功能，這對(duì)精度保持性要求特別高的、對(duì)軸承熱變形非常敏感的那些應(yīng)用場(chǎng)合特別有用，比如高精密的機(jī)床和測(cè)試設(shè)備；8.因?yàn)樾毙ň哂谐叽绲目s放作用，斜楔塊在軸向移動(dòng)的距離反映到軸套在徑向上的變形，尺寸會(huì)大大縮小，因此本發(fā)明可以非常輕松地實(shí)現(xiàn)對(duì)軸承與主軸軸徑之間最小半徑間隙的精細(xì)調(diào)整，這對(duì)主軸旋轉(zhuǎn)精度要求特別高的那些應(yīng)用場(chǎng)合比如高精密機(jī)床和測(cè)試設(shè)備特別有用；9.本發(fā)明根據(jù)軸徑的大小改變油楔的數(shù)量，即可應(yīng)用于各種大小的主軸上；改變前端蓋、后端蓋上軸向封油面的長(zhǎng)度以及軸套上出油小孔的直徑或數(shù)量就可以改變軸承的靜壓性能；在主軸軸徑確定的情況下，改變軸套內(nèi)圓的直徑就可以調(diào)整月牙形空腔的楔形度等等，因此，本發(fā)明可以適應(yīng)各種行業(yè)的不同的工況和不同的技術(shù)要求。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明。圖1是本發(fā)明實(shí)施例當(dāng)軸套處于松弛狀態(tài)時(shí)的裝配圖。圖2是本發(fā)明實(shí)施例當(dāng)軸套處于收緊狀態(tài)時(shí)的裝配圖。圖中1.前端蓋，2.支架螺栓，3.調(diào)整螺釘，4.壓縮彈簧，5.軸套，6.斜楔塊，7.后端蓋，8.周向定位銷。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明實(shí)施例選用四油楔動(dòng)靜壓軸承作為示例對(duì)象，軸頸直徑為60mm，附圖比例為1 1。圖1為軸套(5)松弛時(shí)的狀態(tài)，圖2為軸套(5)收緊時(shí)的狀態(tài)。動(dòng)靜壓軸承主要由前端蓋(1)、軸套( 、后端蓋(7)、支架螺栓( 、調(diào)整螺釘(3) 和斜楔塊(6)組成。前端蓋(1)、后端蓋(7)與支架螺栓( 構(gòu)成動(dòng)靜壓軸承的骨架。控制支架螺栓⑵兩肩部間距離跟軸套(5)長(zhǎng)度的配合，確保軸套(5)剛好可以在前端蓋⑴ 和后端蓋(7)之間移動(dòng)。軸套(5)的內(nèi)壁是一個(gè)完美的圓柱面，其外壁上開(kāi)有四條均布的溝槽，溝槽的兩側(cè)面與軸心線平行，溝槽的底面與軸心線成一定的角度。在軸套( 的外壁上還設(shè)有散熱翅片。在軸套( 外壁上的溝槽內(nèi)設(shè)有由斜楔塊(6)、調(diào)整螺釘C3)和壓縮彈簧(4)組成的軸套變形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)。采用輪流交錯(cuò)的方式逐步旋轉(zhuǎn)四個(gè)調(diào)整螺釘(3)，使四個(gè)斜楔塊(6)輪流交錯(cuò)地作軸向移動(dòng)，斜楔塊(6)作軸向移動(dòng)的力根據(jù)斜楔原理徑向作用在軸套( 外壁溝槽的底面，從而使軸套( 產(chǎn)生均勻的彈性變形。變形后的軸套(5)與主軸軸頸之間形成四個(gè)月牙形的空腔。調(diào)整螺釘( 在收緊軸套(5)的同時(shí)也在壓縮彈簧 (4)上施力，因此，當(dāng)借助調(diào)整螺釘(3)松弛軸套(5)時(shí)，除了調(diào)整螺釘(3)以及軸套(5)的回彈會(huì)在斜楔塊(6)上施力之外，壓縮彈簧(4)也會(huì)幫助斜楔塊(6)更容易到位。前端蓋 (1)和后端蓋(7)的外圓為軸承安裝的基礎(chǔ)，故它們的公差等級(jí)宜取h5。前端蓋(1)和后端蓋(7)的內(nèi)孔是軸承在靜壓運(yùn)行狀態(tài)時(shí)的軸向封油面，因此該兩孔與主軸軸頸之間應(yīng)當(dāng)留有適當(dāng)?shù)拈g隙。潤(rùn)滑油從后端蓋(7)的進(jìn)油孔通過(guò)環(huán)槽流入四個(gè)月牙形空腔，再通過(guò)月牙形空腔的另一端(即靠近前端蓋(1)處的那端)的位于軸套( 上的八個(gè)出油小孔流出月牙形空腔，到達(dá)軸套( 的外壁，然后再流經(jīng)軸套( 外壁上的散熱翅片的全長(zhǎng)后從排油孔排出。軸套(5)上的八個(gè)出油小孔在軸承以靜壓運(yùn)行方式工作時(shí)還作為靜壓油腔的后阻抗。也就是說(shuō)，當(dāng)軸承需要以靜壓軸承狀態(tài)運(yùn)行時(shí)，四個(gè)月牙形空腔配合前端蓋(1)和后端蓋(7)上的軸向封油面以及軸套( 上八個(gè)出油小孔形成的后阻抗即刻可以起到靜壓油腔的作用。調(diào)整螺釘(3)為M6，螺距為1mm，斜楔塊(6)的斜度為1 6，就算最后精細(xì)調(diào)整時(shí)每次旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘(3)的角度為1°，則每次精細(xì)調(diào)整時(shí)，軸套( 在半徑上的變形尺寸為的最小半徑間隙實(shí)現(xiàn)精細(xì)調(diào)整。
權(quán)利要求
1.一種裝配式動(dòng)靜壓軸承，其特征是動(dòng)靜壓軸承由一個(gè)前端蓋、一個(gè)軸套、一個(gè)后端蓋、數(shù)個(gè)軸套變形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)和數(shù)個(gè)支架螺栓等組成，前端蓋、后端蓋與支架螺栓構(gòu)成動(dòng)靜壓軸承的骨架，前端蓋與后端蓋配合變形后的軸套還起到靜壓油腔的作用；數(shù)個(gè)軸套變形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)沿周向均布，通過(guò)輪流交錯(cuò)的方式逐步調(diào)整各個(gè)軸套變形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)，迫使軸套沿其周向并在其全長(zhǎng)上同步均勻地變形，從而在軸套與主軸軸頸之間形成數(shù)個(gè)月牙形收斂狀動(dòng)壓油腔。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式動(dòng)靜壓軸承，其特征是所述軸套的內(nèi)壁在變形前為一個(gè)完美的圓柱面，其外壁上設(shè)有散熱翅片并沿軸向在全長(zhǎng)上開(kāi)有數(shù)條底面與軸心線成一定角度的溝槽。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式動(dòng)靜壓軸承，其特征是所述軸套變形驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)由斜楔塊、調(diào)整螺釘和壓縮彈簧所組成，旋轉(zhuǎn)調(diào)整螺釘使斜楔塊作軸向移動(dòng)，可使軸套產(chǎn)生所需的彈性變形，壓縮彈簧可以幫助斜楔塊在使軸套松弛時(shí)更容易到位。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的裝配式動(dòng)靜壓軸承，其特征是動(dòng)靜壓軸承內(nèi)部的油路為壓力油從月牙狀油腔的一端注入，通過(guò)月牙狀油腔的另一端位于軸套上的小孔流出油腔到達(dá)軸套的外壁，然后流經(jīng)軸套外壁上的散熱翅片的全長(zhǎng)后排出。
全文摘要
本發(fā)明為一種裝配式徑向動(dòng)靜壓軸承，由前端蓋、軸套、后端蓋、支架螺栓、調(diào)整螺釘和斜楔塊等組成。通過(guò)調(diào)整螺釘使斜楔塊作軸向移動(dòng)，迫使內(nèi)壁為圓柱面的軸套變形，使之與主軸軸頸之間形成月牙形收斂狀油腔。配合其它一些結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，這些油腔既可起到靜壓油腔的作用，又可起到動(dòng)壓油腔的作用。本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，工藝性好，具散熱功能，可精細(xì)地調(diào)整軸承與主軸軸頸之間的間隙，適用范圍極廣。
文檔編號(hào)F16C37/00GK102562802SQ20121007639
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2012年3月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年3月19日
發(fā)明者徐積勉 申請(qǐng)人:徐積勉