一種軋輥磨床砂輪主軸薄膜節(jié)流動靜壓軸承的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提出了一種軋輥磨床砂輪主軸薄膜節(jié)流動靜壓軸承。所述軸承其包括呈對稱布置的上靜壓腔和下靜壓腔；所述上靜壓腔和下靜壓腔連有外部進(jìn)油孔，通過油路與雙面薄膜節(jié)流器連接；其還包括前靜壓腔和后動壓腔；所述前靜壓腔連有外部進(jìn)油孔，通過油路與單面薄膜節(jié)流器連通。本發(fā)明解決了軋輥磨床砂輪主軸薄膜節(jié)流動靜壓軸承設(shè)計難題。相比傳統(tǒng)的毛細(xì)管節(jié)流動靜壓軸承而言，薄膜節(jié)流動靜壓軸承在啟動的靜壓條件下具有很高的剛度；同時在主軸高速旋轉(zhuǎn)動靜壓混合條件下薄膜節(jié)流動靜壓軸承具有高的承載能力、較高剛度和低溫升，符合現(xiàn)代軋輥磨床發(fā)展的高效率、高剛性、高精度等要求。
【專利說明】一種軋輥磨床砂輪主軸薄膜節(jié)流動靜壓軸承
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及軋輥磨床砂輪主軸軸承領(lǐng)域，特別涉及一種軋輥磨床砂輪主軸薄膜節(jié)流動靜壓軸承。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，對于軋輥磨床砂輪主軸動靜壓混合軸承而言，多采用固定節(jié)流中毛細(xì)管節(jié)流器。主要原因在于毛細(xì)管節(jié)流器具有以下優(yōu)點:一是制造簡單；二是毛細(xì)管節(jié)流靜壓軸承的載荷和剛度與潤滑油的粘度及溫升無關(guān)；三是軸承容許間隙的制造誤差大一些，容許軸承的工作溫度變化大。但設(shè)計出來的軸承存在以下問題:一是油膜剛度不是很大，這樣砂輪主軸加工精度不能提高；二是軸承高速條件下油膜溫度還比較高，這樣軸承會由于溫度分布的不均而產(chǎn)生很大的熱變形，進(jìn)而影響到主軸軸承間的間隙，最后影響到機床的加工精度。
[0003]因此，對于軋輥磨床砂輪主軸動靜壓軸承而言，能否在保證優(yōu)化軸承結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上還能進(jìn)一步通過采用好的節(jié)流方式來達(dá)到增大軸承的剛度、提高精度以及降低溫升和能耗等目的，這是一直需要解決的難點和重點。
[0004]薄膜式節(jié)流器是一種新型節(jié)流器，其具有毛細(xì)管節(jié)流器所有的優(yōu)點，即軸承的間隙、承載力和剛度也與油的粘度無關(guān)，且不受環(huán)境溫度變化的影響；此外，軸承高速下可以獲得更高的軸承油膜剛度與相對較低的溫升和功耗。但是薄膜節(jié)流器以前都用在結(jié)構(gòu)對稱的靜壓軸承上，在動靜壓軸承和結(jié)構(gòu)不對稱的靜壓軸承上沒有設(shè)計先例，行業(yè)內(nèi)存在技術(shù)偏見。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的是，提供一種軋輥磨床砂輪主軸薄膜節(jié)流動靜壓軸承，以期使動靜壓軸承獲得獲得更高的軸承油膜剛度與相對較低的溫升和功耗。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種軋輥磨床砂輪主軸薄膜節(jié)流動靜壓軸承，包括對置的上靜壓腔和下靜壓腔，以及位于上靜壓腔和下靜壓腔之間，相對設(shè)置的前靜壓腔和后動壓腔，上靜壓腔、下靜壓腔和前靜壓腔均設(shè)有連通油孔，雙面薄膜節(jié)流器的兩個端口分別同上靜壓腔和下靜壓腔的連通油孔對應(yīng)連通；單面薄膜節(jié)流器的端口同前靜壓腔的連通油孔相連通。
[0007]本發(fā)明在保證優(yōu)化軋輥磨床砂輪主軸動靜壓軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)的基礎(chǔ)上，進(jìn)一步通過采用新的混合薄膜式節(jié)流器來提高該軸承的剛度、精度還能降低溫升和能耗。該薄膜節(jié)流動靜壓軸承從結(jié)構(gòu)上來說有上面、下面和前面3個靜壓油腔以及一個動壓油腔(即封油面)。鑒于該軸承結(jié)構(gòu)上的特殊性，采用兩個傳統(tǒng)靜壓軸承的雙面薄膜節(jié)流器顯然不合適，因為一個雙面薄膜節(jié)流器必須要連接2個對置靜壓油腔?？紤]到該軸承僅有3個靜壓油腔，因此可以采用一種新的混合薄膜節(jié)流方式來進(jìn)行節(jié)流，即上、下靜壓油腔采用一個雙面薄膜節(jié)流器；前靜壓腔采用一個單面薄膜節(jié)流器。[0008]雙面薄膜節(jié)流器有兩個油路入口，一般應(yīng)用于結(jié)構(gòu)對稱的靜壓軸承；單面薄膜節(jié)流器更是從未有過應(yīng)用于動靜壓軸承上的先例。因此本發(fā)明這種非對稱式的軸承結(jié)構(gòu)設(shè)計難度極大，幾乎沒有技術(shù)人員嘗試。
[0009]對此，本發(fā)明克服技術(shù)偏見，采用了一種分塊后疊加的軸承設(shè)計方法，即首先分別設(shè)計這兩個薄膜節(jié)流器和對應(yīng)的3個靜壓油腔的結(jié)構(gòu)參數(shù)，再分析動壓油腔的性能，然后通過疊加法來計算出整個動靜壓軸承的性能參數(shù)。
[0010]設(shè)計中具體的軸承分塊原則為:上、下對置靜壓油腔為軸承第一塊，該塊連接一個雙面薄膜節(jié)流器；前腔為軸承第二塊，該塊連接一個單面薄膜節(jié)流器；動壓油腔為軸承第三塊。
[0011]對于軸承第一塊，可以參照業(yè)內(nèi)通用的雙面薄膜節(jié)流動靜壓軸承原理，采用MATLAB軟件來編寫設(shè)計程序，設(shè)計出雙面薄膜節(jié)流器的設(shè)計參數(shù)和上、下靜壓油腔的性能參數(shù)。
[0012]對于軸承第二塊，根據(jù)軸承前靜壓腔等設(shè)計參數(shù)，再結(jié)合單面薄膜式節(jié)流器，采用MATLAB軟件來編寫設(shè)計程序，來設(shè)計好前腔對應(yīng)的單面薄膜式節(jié)流器(基于軸承無窮大剛度)。在此要確定軸承承載后的軸承半徑間隙h、薄膜厚度δ、承載后的薄膜節(jié)流器的節(jié)流間隙h。、薄膜變形系數(shù)K等參數(shù)；之后還要計算出前腔的承載力W、前靜壓油腔所對應(yīng)的流量Q、摩擦功耗Nf、泵功耗Np、前腔溫升T等性能參數(shù)值，
軸承第二塊中，具體的前靜壓腔和單面薄膜節(jié)流器的參數(shù)設(shè)計確定方法包括以下步
驟:
所述前靜壓腔為矩形，該矩形前靜壓腔的有效承載面積由以下方法確定:
a.通過單面薄膜節(jié)流矩形前靜壓腔的液阻比公式
【權(quán)利要求】
1.一種軋輥磨床砂輪主軸薄膜節(jié)流動靜壓軸承，包括對置的上靜壓腔(I)和下靜壓腔(2)，以及位于上靜壓腔(I)和下靜壓腔(2)之間，相對設(shè)置的前靜壓腔(3)和后動壓腔(4)，上靜壓腔(I)、下靜壓腔(2 )和前靜壓腔(3 )均設(shè)有連通油孔，其特征在于:雙面薄膜節(jié)流器(5 )的兩個端口分別同上靜壓腔(I)和下靜壓腔(2 )的連通油孔對應(yīng)連通；單面薄膜節(jié)流器(6)的端口同前靜壓腔(3)的連通油孔相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述軋輥磨床砂輪主軸薄膜節(jié)流動靜壓軸承，其特征是，所述前靜壓腔(3)為矩形，該矩形前靜壓腔的有效承載面積由以下方法確定:a.通過單面薄膜節(jié)流矩形前靜壓腔的液阻比公式
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述軋輥磨床砂輪主軸薄膜節(jié)流動靜壓軸承，其特征是，所述單面薄膜節(jié)流器(6)中薄膜厚度由以下方法確定: a.通過公式
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述軋輥磨床砂輪主軸薄膜節(jié)流動靜壓軸承，其特征是，所述前靜壓腔(3)的工作參數(shù)由以下方法確定: a.根據(jù)前靜壓腔承載力公式:
【文檔編號】F16C32/06GK103909469SQ201410170181
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2014年4月25日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月25日
【發(fā)明者】郭力, 胡靖 , 曹姍 申請人:湖大海捷(湖南)工程技術(shù)研究有限公司