專利名稱：一種水懸浮軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造行業(yè)的各種精密機(jī)床 和檢測設(shè)備的一種軸承。
背景技術(shù)：
軸承作為各類機(jī)電產(chǎn)品配套與維修的重要機(jī)械基礎(chǔ)件，具有摩 擦力小、易于啟動、升速迅速、結(jié)構(gòu)緊湊、"三化"(標(biāo)準(zhǔn)化、系 列化、通用化)水平高、適應(yīng)現(xiàn)代各種機(jī)械要求的工作性能和使用 壽命長以及維修保養(yǎng)簡便等特點(diǎn)，其性能、水平和質(zhì)量對主機(jī)的精 度和性能有著直接的影響，廣泛應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)的各個領(lǐng)域。
1772年，英國的C.瓦洛設(shè)計(jì)制造球軸承，并裝在郵車上試用。 1794年，英國的P.沃思取得球軸承的專利。19世紀(jì)中葉，歐洲隨 著軸承材料、潤滑劑和機(jī)械制造工藝方面的進(jìn)步，開始有了比較完 善的滑動軸承。1881年，德國的H.R.赫茲發(fā)表關(guān)于球軸承接觸應(yīng) 力的論文。在赫茲成就的基礎(chǔ)上，德國的R.施特里貝克、瑞典的 A.帕姆格倫等人又進(jìn)行了大量的試驗(yàn)，對發(fā)展?jié)L動軸承的設(shè)計(jì)理論 和疲勞壽命計(jì)算作出了貢獻(xiàn)。1883年，俄國的N.P.彼得羅夫應(yīng)用 牛頓粘性定律計(jì)算軸承摩擦，同年英國的B.托爾在測定車輛軸承 的摩擦系數(shù)時(shí)發(fā)現(xiàn)核潛艇用軸承中有油膜壓力存在，并測出油膜壓 力分布曲線。1886年，英國的雷諾對托爾的發(fā)現(xiàn)進(jìn)行了數(shù)學(xué)分析， 導(dǎo)出了雷諾方程，從此奠定了流體動壓潤滑理論的基礎(chǔ)。20世紀(jì)60年代后，彈性流體動壓潤滑理論逐漸成熟，按這一理論設(shè)計(jì)滾 動軸承使壽命大為增加。
軸承的種類很多，按其所能承受的載荷方向可分為①徑向軸 承，又稱向心軸承，承受徑向載荷。②止推軸承，又稱推力軸承， 承受軸向載荷。③徑向止推軸承，又稱向心推力軸承，同時(shí)承受徑 向載荷和軸向載荷。按軸承工作的摩擦性質(zhì)不同可分為滑動摩擦軸 承(簡稱滑動軸承)和滾動摩擦軸承(簡稱滾動軸承)兩大類。
傳統(tǒng)的滾動體軸承可以達(dá)到高轉(zhuǎn)速的要求，但主軸單元的精度很 難達(dá)到高精度的要求，而且會隨著使用的增長導(dǎo)致滾動體的摩損而使 主軸精度下降，不能滿足高速磨床的使用要求，目前國內(nèi)的磨床主軸 系統(tǒng)一般不采用滾動軸承這種形式。
傳統(tǒng)的靜壓軸承已經(jīng)普遍應(yīng)用在磨床等精密機(jī)床的主軸上，對于 一般轉(zhuǎn)速和精密的要求也能夠滿足使用，但靜壓軸承由液壓站提供的 具有一定壓力的主軸油使軸承處于工作狀態(tài)下，主軸油具有一定的粘 度，在受壓力狀態(tài)下工作時(shí)發(fā)熱嚴(yán)重，使得主軸的工作轉(zhuǎn)速受到了很 大的限制，不能滿足磨床高速和高精度的使用要求。
發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的就是提供一種采用水濟(jì)作為懸浮軸承的介質(zhì)， 它能有效減少懸浮軸承液態(tài)膜的阻力，又加上水濟(jì)的散熱效果好，可 以有效解決超高速懸浮軸承和普通懸浮軸承的散熱問題。
本實(shí)用新型的技術(shù)方案是通過以下途徑實(shí)現(xiàn)的，水懸浮軸承由水 質(zhì)液壓站1和懸浮軸承單元兩部分構(gòu)成，其中，懸浮軸承單元采用水作為懸浮介質(zhì)，懸浮軸承單元含主軸2、軸承套3、軸承外套4，其 中，主軸2與軸承套3之間圍成水介質(zhì)壓力腔7，且軸承外套4上設(shè) 有壓力水進(jìn)口 8，軸承套3上設(shè)有與壓力水進(jìn)口 8相通的水介質(zhì)通道 9，軸承套3的內(nèi)側(cè)設(shè)有至少三組對中分布的水介質(zhì)壓力深腔12和水 介質(zhì)壓力淺腔13，此外，軸承套3上的每組水介質(zhì)壓力深腔12上還 設(shè)有進(jìn)水節(jié)流小孔14。
本實(shí)用新型由于采用水濟(jì)作為懸浮軸承的介質(zhì)，它能有效減少懸 浮軸承液態(tài)膜的阻力，又加上水濟(jì)的散熱效果好，可以有效解決超高 速懸浮軸承和普通懸浮軸承的散熱問題。以主軸直徑為4> 100mm的水 懸浮軸承為例，具有以下性能指標(biāo)1、主軸的徑向跳動《0.002ram， 軸向竄動《0.003mm; 2、主軸的徑向承載能力500N/u ，軸向承載 能力300N/u; 3、主軸轉(zhuǎn)速10000 12000轉(zhuǎn)/分；砂輪直徑為4) 400mm，砂輪線速度為200米/秒；4、主軸單元系統(tǒng)溫升低于25° C， 工作溫度低于55° C; 5、主軸單元系統(tǒng)穩(wěn)定性能好；6、有利于環(huán)保 和節(jié)約資源，水濟(jì)非常利于環(huán)保而成本低，對環(huán)境無污染。水懸浮軸 承可以廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床主軸、精密檢測設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部位，以及有 超高速高精度要求的主軸。


圖1為本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2為實(shí)施例1的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖3為實(shí)施例1水介質(zhì)壓力腔的展開圖。
圖4為實(shí)施例2的結(jié)構(gòu)示意圖。圖5為實(shí)施例2水介質(zhì)壓力腔的結(jié)構(gòu)示意圖。其中水質(zhì)液壓站l、主軸2、軸承套3、軸承外套4，高壓軟管 5、回水管6、水介質(zhì)壓力腔7、壓力水進(jìn)口8，水介質(zhì)通道9，壓力 右腔IO、壓力左腔ll、水介質(zhì)壓力深腔12、水介質(zhì)壓力淺腔13、進(jìn) 水節(jié)流小孔14。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體實(shí)施方式
。 本實(shí)用新型是以滑動軸承為基礎(chǔ)而研發(fā)出來的，本實(shí)用新型技術(shù) 方案包含以下三個方面1、借助于液壓系統(tǒng)強(qiáng)制性地把水濟(jì)送入兩 相對滑動的軸承工作表面之間，利用水液的靜壓力將主軸均勻地懸浮 起來，消除啟動時(shí)產(chǎn)生的機(jī)械摩擦；2、依靠主軸旋轉(zhuǎn)時(shí)所產(chǎn)生的動 壓力，使系統(tǒng)具有更大的承載能力而具有回轉(zhuǎn)精度高、剛度大、抗振 性好的特點(diǎn)；3、充分利用水液摩擦系數(shù)小及良好的散熱性輔之以制 冷處理解決好主軸在6000轉(zhuǎn)/分以上時(shí)冷卻問題。如圖1所示，本實(shí)用新型由水質(zhì)液壓站1和懸浮軸承單元兩部分 構(gòu)成，其中，懸浮軸承單元采用水作為懸浮介質(zhì)，并在水中添加防腐 和防塵淀的添加劑，對于添加劑的要求是能溶于水，且不產(chǎn)生沉淀。 懸浮軸承單元含主軸2、軸承套3、軸承外套4，其中，主軸2與軸 承套3之間圍成水介質(zhì)壓力腔7，間隙大小為0.015 0.06毫米，且 軸承外套4上設(shè)有壓力水進(jìn)口 8,軸承套3上設(shè)有與壓力水進(jìn)口 8相 通的水介質(zhì)通道9，如圖3所示，軸承套3的內(nèi)側(cè)設(shè)有至少三組對中 分布的水介質(zhì)壓力深腔12和水介質(zhì)壓力淺腔13，此外，軸承套3上的每組水介質(zhì)壓力深腔12上還設(shè)有進(jìn)水節(jié)流小孔14。進(jìn)水節(jié)流小孔 14與水介質(zhì)壓力深腔12相通。下面以徑向軸承和軸向軸承為例進(jìn)行詳細(xì)描述。 圖2為水懸浮徑向軸承結(jié)構(gòu)圖(實(shí)施例1)、這種水懸浮軸承的 工作原理為水濟(jì)由水箱加泵產(chǎn)生壓力，泵前有粗過濾器，泵后有精 過濾器對水介質(zhì)進(jìn)行兩級過濾保證水介質(zhì)無雜物，并在水中添加防腐 和防沉淀的添加劑，對于添加劑的要求是能溶于水，且不產(chǎn)生沉淀。 壓力水經(jīng)過溢流閥對系統(tǒng)壓力進(jìn)行調(diào)整后提供給水懸浮軸承外套4 進(jìn)水口 ，再經(jīng)過軸承外套4與軸承套3間的水道9和節(jié)流孔14進(jìn)入 水介質(zhì)壓力腔7，使主軸2懸浮于軸承套3內(nèi)而形成水懸浮軸承。在 主軸2未轉(zhuǎn)動時(shí)使主軸2懸浮于軸承套3內(nèi)，上浮量大于0. 006mm， 當(dāng)主軸2在外驅(qū)動力作用下旋轉(zhuǎn)起來，在水懸浮軸承的水介質(zhì)壓力腔 內(nèi)形成動態(tài)壓力，主軸2的徑向精度跳動《0. 002mm,在高轉(zhuǎn)速時(shí)可以 達(dá)到旋轉(zhuǎn)精度0.0005mm，主軸2與軸承套3的內(nèi)孔配合間隙為 0. 015 0. 06mm，其深、淺壓力腔的結(jié)構(gòu)見圖3所示，深、淺壓力腔由 不少于三組組成，根據(jù)軸直徑的大小和軸的轉(zhuǎn)速確定，壓力深腔12 的深度為0. 2 lmm，壓力淺腔13的深度為0. 015 0. 035mm，腔的長 度比軸承的長度少8 20mm且對中分布，軸承套3上的每組水介質(zhì)壓 力深腔12上還設(shè)有進(jìn)水節(jié)流小孔14，壓力進(jìn)水節(jié)流小孔14為0. 5 2. 5mm。圖4為水懸浮軸向軸承結(jié)構(gòu)示意圖(實(shí)施例2)。主軸2的軸向 精度跳動《0.003mm，軸向軸承與軸肩的配合間隙為0.015 0.08，其壓力腔的結(jié)構(gòu)見圖5，壓力腔的寬度為1 20ram，壓力腔的深度為 0.2 lmm,壓力進(jìn)水節(jié)流小孔為0. 5 2. 5mm;通過壓力水介質(zhì)的流 動帶走主軸旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的大量熱能，使主軸懸浮并且能正常工 作。
權(quán)利要求1、一種水懸浮軸承，由水質(zhì)液壓站(1)和懸浮軸承單元兩部分構(gòu)成，其特征在于懸浮軸承單元含主軸(2)、軸承套(3)、軸承外套(4)，其中，主軸(2)與軸承套(3)之間圍成水介質(zhì)壓力腔(7)，且軸承外套(4)上設(shè)有壓力水進(jìn)口(8)，軸承套(3)上設(shè)有與壓力水進(jìn)口(8)相通的水介質(zhì)通道(9)，軸承套(3)的內(nèi)側(cè)設(shè)有至少三組對中分布的水介質(zhì)壓力深腔(12)和水介質(zhì)壓力淺腔(13)，此外，軸承套(3)上的每組水介質(zhì)壓力深腔(12)上還設(shè)有進(jìn)水節(jié)流小孔(14)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水懸浮軸承，其特征在于，所述 的主軸(2)與軸承套(3)之間的間隙為0.015 0.06毫米。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水懸浮軸承，其特征在于，所述 的壓力深腔(12)的深度為0. 2 1毫米。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水懸浮軸承，其特征在于，所述 的壓力淺腔(13)的深度為0. 015 0. 035毫米。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水懸浮軸承，其特征在于，所述 的進(jìn)水節(jié)流小孔(14)的大小為0. 5 2. 5mm。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種水懸浮軸承，其特征在于，在所 述的懸浮介質(zhì)水中添加防腐和防沉淀的添加劑。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種軸承。它由水質(zhì)液壓站和懸浮軸承單元兩部分構(gòu)成，其中，懸浮軸承單元采用水作為懸浮介質(zhì)，懸浮軸承單元含主軸、軸承套、軸承外套，其中，主軸與軸承套之間圍成水介質(zhì)壓力腔，且軸承外套上設(shè)有壓力水進(jìn)口，軸承套上設(shè)有與壓力水進(jìn)口相通的水介質(zhì)通道，軸承套的內(nèi)側(cè)設(shè)有至少三組對中分布的水介質(zhì)壓力深腔和壓力淺腔，軸承套上的每組水介質(zhì)壓力深腔上還設(shè)有進(jìn)水節(jié)流小孔。由于采用水濟(jì)作為懸浮軸承的介質(zhì)，它能有效減少懸浮軸承液態(tài)膜的阻力，又加上水濟(jì)的散熱效果好，可以有效解決超高速懸浮軸承和普通懸浮軸承的散熱問題，水懸浮軸承可以廣泛應(yīng)用于精密機(jī)床主軸、精密檢測設(shè)備的旋轉(zhuǎn)部位，以及有超高速高精度要求的主軸。
文檔編號F16C32/06GK201412451SQ20092006441
公開日2010年2月24日 申請日期2009年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2009年5月14日
發(fā)明者軍 余, 杰 吳, 康貴利, 林厚波, 魯祖榮 申請人:湖南普來得機(jī)械技術(shù)有限公司