[实用新型]一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构

说明书

技术领域

本实用新型属于制造领域，涉及适用于精密及超精密加工技术中的多孔质气体静压主轴结构，具体涉及一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构。

背景技术

气体静压轴承属于静压轴承的一种，是利用压力泵将压力润滑剂强行泵入轴承和轴之间的微小间隙的滑动轴承。气体静压轴承结构和工作原理与液体滑动轴承类似，不同的是采用气体(多为空气)作为润滑介质。当外部压缩气体通过节流器进入轴承间隙，就会在间隙中形成一层具有一定承载和刚度的润滑气膜，依靠该气膜的润滑支承作用将轴浮起在轴承中。由于气体静压轴承是使用空气作为润滑剂，气体静压轴承以其磨损小、转速高、发热小、运动精度好的特性，在精密超精密加工，精密测量仪器等领域得到广泛应用。

对于气体静压轴承，采用外压供气是其基本工作方式，节流器是其结构的关键，而主轴工作时因自重和载荷出现的偏心则建立起轴承相应的承载和刚度加工中心机制。以径向供气的静压气浮轴承为例，径向孔式静压气体轴的气流通道主要由节流孔和轴承径向间隙两部分组成，节流孔是使外部加压气体进入轴承间隙前，产生节流效果、并使之形成具有一定承载能力及刚度的稳定润滑气膜的一种装置。而轴承径向间隙则是通过改变径向间隙，调整对气流的阻抗以达到改变空气流量，进而影响上游来流条件，改变节流孔出口压力Pr，在轴承腔内建立起新的平衡。

传统的气体静压轴承，如上所述的是采用带有节流孔的节流器，节流方式主要有小孔节流、毛细管节流、缝隙节流和薄膜反馈节流。小孔节流、毛细管节流、缝隙节流不但刚性较薄膜反馈节流差，且薄膜反馈节流的薄膜容易疲劳破坏。并且，现有技术气体静压轴承在使用过程中，通常其主轴前后设置有两个径向轴承和两个止推轴承，径向轴承和止推轴承分开进油的形式使主轴前段的轴向热误差增大，进而油泵功耗增大。现有技术气体静压轴承还有结构复杂、密封性较不稳定、主轴容易倾角摆动等不足之处。为此，一种成本较低、密封性润滑性好、油泵功耗较低的气体静压主轴结构成为亟待解决的问题。

实用新型内容

鉴于上述现有技术存在的缺陷，本实用新型的目的是提供一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构，解决现有技术气体静压轴承结构复杂、密封性较不稳定、主轴容易倾角摆动等问题。为实现前述实用新型目的，本实用新型采用的技术方案包括：

一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构，包括主轴，设置在主轴端部的止推盘，及套设在所述主轴外的套筒、电机定子和电机转子，在所述套筒和主轴之间设置有多孔材质制成的前轴瓦和后轴瓦，所述前轴瓦安装于所述套筒内孔前端，所述后轴瓦安装于所述套筒内孔后端，在所述主轴两端分别设置有前端盖和后端盖，所述前端盖及后端盖相向将前轴瓦、后轴瓦、电机定子和电机转子轴向压紧，所述前轴瓦的左侧面、内孔面、右侧面和主轴及止推盘构成径向止推联合轴承，所述后轴瓦的内孔面和主轴构成径向轴承。

本实用新型进一步地，所述前轴瓦上开有径向第一进气环形槽，所述后轴瓦上开有径向第二进气环形槽，设置所述第一进气环形槽的开槽深度为a，设置所述第二进气环形槽的开槽深度为b，其中，0.3c≤a≤0.7c，0.3d≤b≤0.7d，c为所述前轴瓦的径向壁厚，d为所述后轴瓦的径向壁厚。

本实用新型进一步地，所述多孔材质制成的前轴瓦和后轴瓦，多孔材质包括自润滑性的多孔质石墨材料、多孔质青铜材料或多孔质陶瓷材料。

本实用新型进一步地，所述前轴瓦内圆和外圆同轴、且端面与内外圆垂直，所述后轴瓦同样内圆和外圆同轴、且端面与内外圆垂直，所述套筒内圆与所述前轴瓦外圆、所述后轴瓦外圆同轴。

本实用新型进一步地，所述前端盖内孔和所述止推盘外圆构成气密封前间隙结构的径向长度大于所述前轴瓦内孔与主轴外圆之间所形成间隙的径向长度；所述后端盖最小内孔和所述主轴外圆构成气密封后间隙结构的径向长度大于所述后轴瓦内孔与主轴外圆之间所形成间隙的径向长度。

本实用新型进一步地，在所述套筒和所述电机定子之间设置有水套，所述水套的前内孔与主轴外圆所形成的间隙径向长度大于所述气密封前间隙结构的径向长度及所述气密封后间隙结构的径向长度，所述水套的后内孔与主轴外圆所形成的间隙径向长度大于所述气密封前间隙结构的径向长度及所述气密封后间隙结构的径向长度，所述后端盖的最大内孔和主轴外圆所形成的间隙径向长度大于所述气密封前间隙结构的径向长度及所述气密封后间隙结构的径向长度。

本实用新型进一步地，还设置有将水套轴向压紧的定子压环。

本实用新型进一步地，所述水套的外圆设置有用于电机冷却的螺旋冷却沟槽，在所述螺旋冷却沟槽两侧设有O圈密封沟槽。