[发明专利]一种水悬浮轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种广泛应用于机械制造行业的各种精密机床和检测设备的一种轴承。

背景技术

轴承作为各类机电产品配套与维修的重要机械基础件，具有摩擦力小、易于启动、升速迅速、结构紧凑、“三化”(标准化、系列化、通用化)水平高、适应现代各种机械要求的工作性能和使用寿命长以及维修保养简便等特点，其性能、水平和质量对主机的精度和性能有着直接的影响，广泛应用于国民经济的各个领域。

1772年，英国的C.瓦洛设计制造球轴承，并装在邮车上试用。1794年，英国的P.沃思取得球轴承的专利。19世纪中叶，欧洲随着轴承材料、润滑剂和机械制造工艺方面的进步，开始有了比较完善的滑动轴承。1881年，德国的H.R.赫兹发表关于球轴承接触应力的论文。在赫兹成就的基础上，德国的R.施特里贝克、瑞典的A.帕姆格伦等人又进行了大量的试验，对发展滚动轴承的设计理论和疲劳寿命计算作出了贡献。1883年，俄国的N.P.彼得罗夫应用牛顿粘性定律计算轴承摩擦，同年英国的B.托尔在测定车辆轴承的摩擦系数时发现核潜艇用轴承中有油膜压力存在，并测出油膜压力分布曲线。1886年，英国的雷诺对托尔的发现进行了数学分析，导出了雷诺方程，从此奠定了流体动压润滑理论的基础。20世纪60年代后，弹性流体动压润滑理论逐渐成熟，按这一理论设计滚动轴承使寿命大为增加。

轴承的种类很多，按其所能承受的载荷方向可分为：①径向轴承，又称向心轴承，承受径向载荷。②止推轴承，又称推力轴承，承受轴向载荷。③径向止推轴承，又称向心推力轴承，同时承受径向载荷和轴向载荷。按轴承工作的摩擦性质不同可分为滑动摩擦轴承(简称滑动轴承)和滚动摩擦轴承(简称滚动轴承)两大类。

传统的滚动体轴承可以达到高转速的要求，但主轴单元的精度很难达到高精度的要求，而且会随着使用的增长导致滚动体的摩损而使主轴精度下降，不能满足高速磨床的使用要求，目前国内的磨床主轴系统一般不采用滚动轴承这种形式。

传统的静压轴承已经普遍应用在磨床等精密机床的主轴上，对于一般转速和精密的要求也能够满足使用，但静压轴承由液压站提供的具有一定压力的主轴油使轴承处于工作状态下，主轴油具有一定的粘度，在受压力状态下工作时发热严重，使得主轴的工作转速受到了很大的限制，不能满足磨床高速和高精度的使用要求。

发明内容

本发明的目的就是提供一种采用水济作为悬浮轴承的介质，它能有效减少悬浮轴承液态膜的阻力，又加上水济的散热效果好，可以有效解决超高速悬浮轴承和普通悬浮轴承的散热问题。

本发明的技术方案是通过以下途径实现的，水悬浮轴承由水质液压站1和悬浮轴承单元两部分构成，其中，悬浮轴承单元采用水作为悬浮介质，悬浮轴承单元含主轴2、轴承套3、轴承外套4，其中，主轴2与轴承套3之间围成水介质压力腔7，且轴承外套4上设有压力水进口8，轴承套3上设有与压力水进口8相通的水介质通道9，轴承套3的内侧设有至少三组对中分布的水介质压力深腔12和水介质压力浅腔13，此外，轴承套3上的每组水介质压力深腔12上还设有进水节流小孔14。

本发明由于采用水济作为悬浮轴承的介质，它能有效减少悬浮轴承液态膜的阻力，又加上水济的散热效果好，可以有效解决超高速悬浮轴承和普通悬浮轴承的散热问题。以主轴直径为φ100mm的水悬浮轴承为例，具有以下性能指标：1、主轴的径向跳动≤0.002mm，轴向窜动≤0.003mm；2、主轴的径向承载能力：500N/μ，轴向承载能力：300N/μ；3、主轴转速：10000～12000转/分；砂轮直径为φ400mm，砂轮线速度为200米/秒；4、主轴单元系统温升低于25℃，工作温度低于55℃；5、主轴单元系统稳定性能好；6、有利于环保和节约资源，水济非常利于环保而成本低，对环境无污染。水悬浮轴承可以广泛应用于精密机床主轴、精密检测设备的旋转部位，以及有超高速高精度要求的主轴。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为实施例1的结构示意图。

图3为实施例1水介质压力腔的展开图。

图4为实施例2的结构示意图。

图5为实施例2水介质压力腔的结构示意图。

其中：水质液压站1、主轴2、轴承套3、轴承外套4，高压软管5、回水管6、水介质压力腔7、压力水进口8，水介质通道9，压力右腔10、压力左腔11、水介质压力深腔12、水介质压力浅腔13、进水节流小孔14。

具体实施方式

下面结合附图详细描述本发明的具体实施方式。