專利名稱：用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承的制作方法
技術領域：
本發(fā)明是一種用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承，特別是 一種釆用了油-氣兩相流體潤滑的靜壓、動靜壓軸承。屬于靜壓、動靜壓軸 承的改造技術。
背景技術：
目前，高速數(shù)控加工技術是實現(xiàn)優(yōu)質、高效、低耗、柔性、環(huán)保加 工的一項先進制造技術，高速數(shù)控機床是實現(xiàn)高速加工的先進制造裝備， 而高速數(shù)控機床的首要關鍵技術是高速大功率主軸，其中高速精密軸承是 主軸的支承核心。目前，高速機床主軸軸承主要有陶瓷軸承、磁力軸承、 靜壓動靜壓滑動軸承三個基本類型。靜壓動靜壓滑動軸承按潤滑介質不同 可分為空氣潤滑和液體潤滑兩種?？諝鉂櫥S承的摩擦力很小，適合高速 甚至超高速的工況條件，但氣膜剛性較低，抗過載能力差，只能用于高速 輕載機床主軸。而液體潤滑軸承的油膜剛性和承載能力相對要大得多，實 際應用范圍比空氣潤滑軸承要寬，但液體軸承在高速運轉時發(fā)熱十分嚴重， 摩擦發(fā)熱極大的限制了主軸轉速提高。
近年來，油氣二相流潤滑技術在許多行業(yè)得到越來越廣泛的應用，油 氣二相流潤滑技術目前主要有油霧潤滑和油氣潤滑二種形式。油霧潤滑裝 置以壓縮空氣作為動力，使油液霧化，即產生一種像煙霧一樣的，粒度在5 微米以下的干燥油霧，然后經管道將油霧和空氣輸送到潤滑部位。工作后
的空氣及部分微小的油霧粒子，經過密封縫隙，或專設的排氣孔排至大氣。 油霧潤滑能大大減少由潤滑問題所引起的機械摩擦部位的損壞。
油氣潤滑也是氣液兩相流體冷卻潤滑技術的典型應用，它利用壓縮空 氣使微量的潤滑油沿輸送管道壁向前蠕動，將油輸送到相對運動的摩擦面 從而起到潤滑作用，同時由于含有大量的氣體，速度較高的氣液兩相流還 可以帶走大量摩擦熱，又起到了冷卻降溫作用。并且在氣液兩相流中，液 體與氣體牢固地形成了氣液兩相膜。氣液兩相膜與單相氣體膜相比，承載
能力大大提髙，氣液兩相膜的形成兼有流體動壓和流體靜壓的雙重作用。 與前述的油霧潤滑不同的是，這里的油-氣潤滑沒有將油液進行霧化處理， 而是利用壓縮空氣使微量的潤滑油沿輸送管道壁向前蠕動，分別連續(xù)不斷 地、精確地供給每個潤滑點，微小油滴在潤滑部位形成動壓油膜，而空氣 則帶走軸承運轉所產生的部分熱量。
之前有人研究過靜壓動靜壓軸承滑動軸承的氣油潤滑，但是在這些研 究當中，都是油里含有少量氣體的情況，主要是考慮氣泡對整個軸承性能 的影響。潤滑油中含有氣泡在傳統(tǒng)看來是非常忌諱的，因為在軸承內部容 易產生氣穴、氣爆等現(xiàn)象，這些現(xiàn)象對滑動軸承都是有害的。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于考慮上述問題而提供一種釆用在氣體里注入少量 潤滑油的油氣潤滑方式的用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承。 本發(fā)明可以避免在軸承內部產生氣穴、氣爆等不良現(xiàn)象，并且充分發(fā)揮油 氣潤滑的優(yōu)點。
本發(fā)明的技術方案是包括有主軸、軸承，軸承在與主軸相對的表面 設有若干靜壓油腔，各靜壓油腔分別通過軸承節(jié)流器與各潤滑點管路連通， 各潤滑點管路通過軸承總管路與油-氣兩相流體潤滑供給系統(tǒng)連接。上述油-氣兩相流體潤滑供給系統(tǒng)包括有空氣壓縮機、空氣壓力調節(jié) 閥、油液霧化混合閥、油液流量調節(jié)閥、潤滑油箱、油氣輸送管道，其中 空氣壓縮機的氣體輸出口通過空氣壓力調節(jié)閥及管道與油液霧化混合閥連 接，潤滑油箱通過油液流量調節(jié)閥及管道與油液霧化混合閥連接，油液霧 化混合閥產生的油-氣兩相流體通過油氣輸送管道與軸承總管路連接，軸承 總管路與各潤滑點管路連接，各潤滑點管路分別通過軸承節(jié)流器與各靜壓 油腔連通。
上述油液霧化混合閥產生的油-氣兩相流體為油液霧化顆粒與氣體均 勻混合的兩相流體。
上述油液霧化顆粒的尺寸為0. Q5-0. lmm。
上述軸承為形狀是圓柱面的徑向力軸承，或形狀是平面的止推力軸 承，或形狀是圓錐面的徑向推力軸承。
上述軸承與主軸之間有裝配間隙，主軸與軸承之間的若干靜壓油腔的
截面形狀包括縱向深度大于其橫向寬度的靜壓腔及橫向寬度大于縱向深度 的動壓腔，動壓腔的深度為上述裝配間隙的十倍以內。
上述靜壓油腔的動壓腔與靜壓腔聯(lián)通，并且沿著主軸的前進方向分布。 上述靜壓油腔的數(shù)量為三個或四個或六個或者八個。
上述油-氣兩相流體中的油液根據軸承運行性能的需要選擇不同油品 牌號和粘度大小。
上述油-氣兩相流體根據軸承運行性能的需要選擇不同的空氣和油液 混合比例。
本發(fā)明由于釆用在氣體里注入少量潤滑油的油-氣二相流對靜壓動靜 壓滑動軸承進行混合潤滑的結構，其潤滑方式不同于油霧潤滑和油氣潤滑 兩種形式，本發(fā)明釆用的是所謂"亞油氣潤滑"。本發(fā)明可以避免在軸承內 部產生氣穴、氣爆等不良現(xiàn)象，并且充分發(fā)揮油氣潤滑的優(yōu)點。本發(fā)明可
發(fā)展出綜合高速、較高剛性、長壽命的新型軸承，進一步擴展靜壓動靜壓 滑動軸承的應用領域，可在過去的常規(guī)氣體潤滑和液體潤滑軸承之間開辟
一種油氣二相流混合潤滑靜壓動靜壓軸承的新形式。本發(fā)明是一種設計巧 妙，性能優(yōu)良，方便實用的用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承。


圖l為本發(fā)明的結構示意圖2為圖1中主軸1的結構示意圖3為圖1中A處本發(fā)明軸承油腔的結構示意圖4為圖1中B處本發(fā)明油氣輸送管道的油顆粒輸送示意圖。
具體實施例方式
實施例
本發(fā)明的結構示意圖如圖1所示，包括有主軸l、軸承2,其中軸承 2在與主軸1相對的表面設有若干靜壓油腔12,各靜壓油腔12分別通過 軸承節(jié)流器11與各潤滑點管路3連通，各潤滑點管路3通過軸承總管路4
與油-氣兩相流體潤滑供給系統(tǒng)連接。
本實施例中，上述油-氣兩相流體潤滑供給系統(tǒng)包括有空氣壓縮機5、 空氣壓力調節(jié)閥6、油液霧化混合閩7、油液流量調節(jié)閥8、潤滑油箱9、 油氣輸送管道IO,其中空氣壓縮機5的氣體輸出口通過空氣壓力調節(jié)閥6 及管道與油液霧化混合閥7連接，潤滑油箱9通過油液流量調節(jié)閩8及管 道與油液霧化混合閥7連接，油液霧化混合閥7產生的油-氣兩相流體通過 油氣輸送管道10與軸承總管路4連接，軸承總管路4與各潤滑點管路3連 接，各潤滑點管路3分別通過軸承節(jié)流器11與各靜壓油腔12連通。上述 油液霧化混合閥7產生的油-氣兩相流體為油液霧化顆粒13與氣體均勻混 合的兩相流體。上述油液霧化顆粒13的尺寸為0.05-0.1mm。本實施例中，
上述油液霧化顆粒13的尺寸為0. 08mm。上述油-氣兩相流體中的油液根據 軸承運行性能的需要選擇不同油品牌號和粘度大小。上述油-氣兩相流體根 據軸承運行性能的需要選擇不同的空氣和油液混合比例。
上述軸承2形狀是圓柱面的徑向力軸承，或形狀是平面的止推力軸 承，或形狀是圓錐面的徑向推力軸承。本實施例中，上述軸承2為形狀是 圓柱面的徑向力軸承。此外，上述軸承2與主軸1之間有裝配間隙，主軸 1與軸承2之間的若干靜壓油腔12的截面形狀包括縱向深度大于其橫向寬 度的靜壓腔及橫向寬度大于縱向深度的動壓腔，動壓腔的深度為上述裝配 間隙的十倍以內。上述靜壓油腔12的動壓腔與靜壓腔聯(lián)通，并且沿著主軸 的前進方向分布。
上述靜壓油腔12的數(shù)量為三個或四個或六個或者八個。本實施例中， 靜壓油腔12的數(shù)量四個。
本發(fā)明工作時，首先由空氣壓縮機5產生壓力氣體，經過空氣壓力調 節(jié)閥6調節(jié)得到合適的氣體壓力，潤滑油箱9內的潤滑油通過油液流量調 節(jié)閩8調節(jié)到所需要的流量大小，然后注入油液霧化混合閥7,在壓力氣 體的作用下將油液霧化成所需要的顆粒13大小，并與氣體均句混合。油氣 潤滑供給系統(tǒng)產生的油-氣兩相流體，通過油氣輸送管道10均勻的分送軸 承總管路4以及各潤滑點管路3,油氣兩相流體經過各節(jié)流器11進入靜壓 油腔12。節(jié)流器11總成是各靜壓油腔的壓力反饋元件，起到調節(jié)軸和各 油腔之間油膜壓力大小的作用，從而使軸獲得承載能力。由于滑動軸承的 潤滑點多，不可能像傳統(tǒng)意義的油氣潤滑，在每個潤滑點進行點對點的潤 滑。但與油霧潤滑不同的是，其油顆粒13的大小要大得多，尺寸達到 0. 05-O.lmm左右。由于油顆粒尺寸較大，容易在狹小的縫隙處聚集，從而 在軸承動壓面處形成壓力油膜，起到油膜潤滑的作用。
權利要求
1、一種用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承，包括有主軸(1)、軸承(2)，其特征在于軸承(2)在與主軸(1)相對的表面設有若干靜壓油腔(12)，各靜壓油腔(12)分別通過軸承節(jié)流器(11)與各潤滑點管路(3)連通，各潤滑點管路(3)通過軸承總管路(4)與油-氣兩相流體潤滑供給系統(tǒng)連接。
2、 根據權利要求1所述的用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承, 其特征在于上述油-氣兩相流體潤滑供給系統(tǒng)包括有空氣壓縮機(5)、空氣壓力 調節(jié)閥(6)、油液霧化混合閥(7)、油液流量調節(jié)閥(8)、潤滑油箱(9)、油氣輸 送管道(IO)，其中空氣壓縮機(5)的氣體輸出口通過空氣壓力調節(jié)閥(6)及管道 與油液霧化混合閥(7)連接，潤滑油箱(9)通過油液流量調節(jié)閥(8)及管道與 油液霧化混合閥(7)連接，油液霧化混合閥(7)產生的油-氣兩相流體通過油氣 輸送管道(10)與軸承總管路(4)連接，軸承總管路(4)與各潤滑點管路(3)連 接，各潤滑點管路(3)分別通過軸承節(jié)流器(11)與各靜壓油腔(12)連通。
3、 根據權利要求l所述的用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承, 其特征在于上述油液霧化混合閥(7)產生的油-氣兩相流體為油液霧化顆粒 (13)與氣體均勻混合的兩相流體。
4、 根據權利要求l所述的用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承, 其特征在于上述油液霧化顆粒(13)的尺寸為0. 05-0. l腿。
5、 根據權利要求1所述的用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承， 其特征在于上述軸承(2)為形狀是圓柱面的徑向力軸承，或形狀是平面的止推 力軸承，或形狀是圓錐面的徑向推力軸承。
6、根據權利要求1所述的用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸 承，其特征在于上述軸承(2)與主軸(1)之間有裝配間隙，主軸(1)與軸承U) 之間的若干靜壓油腔(12)的截面形狀包括縱向深度大于其橫向寬度的靜壓腔 及橫向寬度大于縱向深度的動壓腔，動壓腔的深度為上述裝配間隙的十倍以 內。
7、根據權利要求1所述的用于髙速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承，其特征在于上述靜壓油腔(12)的動壓腔與靜壓腔聯(lián)通，并且沿著主軸的前進 方向分布。
8、根據權利要求l所述的用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承，其特征在于上述靜'壓油腔(12)的數(shù)量為三個或四個或六個或者八個。
9、 根據權利要求l所述的用于髙速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承,其特征在于上述油-氣兩相流體中的油液根據軸承運行性能的需要選擇不同 油品牌號和粘度大小。
10、 根據權利要求1所述的用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承，其特征在于上述油-氣兩相流體根據軸承運行性能的需要選擇不同的空氣和油液混合比例。
全文摘要
本發(fā)明是一種用于高速精密機床主軸上的靜壓、動靜壓軸承。包括有主軸(1)、軸承(2)，軸承(2)在與主軸(1)相對的表面設有若干靜壓油腔(12)，各靜壓油腔(12)分別通過軸承節(jié)流器(11)與各潤滑點管路(3)連通，各潤滑點管路(3)通過軸承總管路(4)與油-氣兩相流體潤滑供給系統(tǒng)連接。本發(fā)明的潤滑方式不同于油霧潤滑和油氣潤滑兩種形式，是所謂“亞油氣潤滑”。本發(fā)明可以避免在軸承內部產生氣穴、氣爆等不良現(xiàn)象，并且充分發(fā)揮油氣潤滑的優(yōu)點。本發(fā)明可發(fā)展出綜合高速、較高剛性、長壽命的新型軸承，進一步擴展靜壓動靜壓滑動軸承的應用領域，可在過去的常規(guī)氣體潤滑和液體潤滑軸承之間開辟一種油氣二相流混合潤滑靜壓動靜壓軸承的新形式。
文檔編號B23Q11/12GK101109409SQ20071002967
公開日2008年1月23日 申請日期2007年8月10日 優(yōu)先權日2007年8月10日
發(fā)明者李鍛能 申請人:廣東工業(yè)大學