[发明专利]一种机床主轴利用滑动轴承自动定心的方法及其装置

说明书

本发明公开了一种机床主轴利用滑动轴承自动定心的方法及其装置，属于机床主轴领域，方法内容为：步骤一、测量油腔受到的压力，计算下油腔1、上油腔2之间的压力差；步骤二、小孔节流器通过油腔形成的压力差转化的位移和主轴的位移比较；步骤三、检测主轴受到的外载荷值；步骤四、外载荷与油腔形成的压力差进行比较；步骤五、得出自动定心方程。本发明通过测量计算出油腔的油压值、计算出压力差、主轴受力，进而得出自动定心方法的方程，提高滑动轴承的工艺。

技术领域

本发明属于机床主轴领域，特别涉及一种机床主轴利用滑动轴承自动定心的方法及其装置。

背景技术

由于启动和运转期间摩擦副均被压力油膜隔开，滑动阻力仅来自流体粘性，摩擦因数小、工作寿命长，在任何轴的转速下具有极高的旋转精度和高的承载能力等诸多优点，液体静压轴承已成功地用于重型、精密、高效率的机器和设备上。随着机器向高效、精密的方向发展，静压轴承技术也面临挑战。尽管静压轴承的制造已不困难，但轴承和主轴的制造工艺还有很大的改进空间。其基本要求是如何保证和提高前、后径向轴承的同心度和推力轴承与径向轴承内孔的垂直度。在高速、重载工作下的静压主轴，要综合考虑动压效应、热效应、挤压膜效应、油可压缩性效应，以及轴与轴承弹性变形的影响。这些挑战都需要搞清楚静压轴承的工作原理，找出其规律之后才能更好解决问题。

本发明中提出了自动定心的方法，利用这一规律建立了机床主轴利用滑动轴承自动定心的模型。虽然现在书籍上有记载主轴自动定心的规律，但没有完整地提出，而且限于文字表达，只对各个部分解答，没有将各个部分联系在一起系统地表达叙述。

发明内容

根据以上现有技术的不足，本发明所要解决的技术问题是提出一种机床主轴利用滑动轴承自动定心的方法，通过测量计算出油腔的油压值、计算出压力差、主轴受力，进而得出自动定心方法的方程，提高滑动轴承的工艺。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种机床主轴利用滑动轴承自动定心的方法，方法内容为：步骤一、测量油腔受到的压力，计算下油腔1、上油腔2之间的压力差；步骤二、小孔节流器通过油腔形成的压力差转化的位移和主轴的位移比较；步骤三、检测主轴受到的外载荷值；步骤四、外载荷与油腔形成的压力差进行比较；步骤五、得出自动定心方程。

上述方法中，上述步骤一中，通过小孔节流器的流量公式和油垫流量公式建立流量方程，得到油腔油压，然后对方程进行优化处理，计算出下油腔1、上油腔2之间的压力差。步骤一中，通过小孔节流器的流量方程：和计算压力差；式中，q₁和q₂分别表示下油腔1、上油腔2的流量，C_d：流量系数；β：节流比；p_s：背油压；h：轴承封油面的间隙；μ：动力粘度；A_e：节流器的面积；p₁：下油腔1的油压；p₂：上油腔2的油压，e(t):主轴运动的位移，t：时间，ρ：油液的密度。

上述方法中，步骤五中，自动定心方程为：

式中：A：主轴有效的横截面积；β：节流比；A_e：节流器的面积；F_外为主轴受到的外载荷；ρ：油液的密度；p_s：背油压；μ：动力粘度；M_t：总质量，e(s)；拉氏变换后的主轴位移，得到主轴位移e(s)。

一种机床主轴利用滑动轴承自动定心控制装置包括：主轴，承受外载荷；供油装置，用来向轴承输送稳定的油量，连通小孔节流器；小孔节流器，调节油腔压力大小，设有第一小孔节流器和第二小孔节流器两个，分别连通静压轴承；静压轴承，将主轴固定，且制造一个空间容纳液压油。

本发明有益效果是:本发明与现有技术相比较，提出了机床主轴利用滑动轴承自动定心的方法，利用这一方法建立了机床主轴利用滑动轴承自动定心模型，对其完整结构进行了较为完整的描述，对与其结构了解有较为完善认知，对于现有问题和未来挑战有益帮助。

附图说明