一种非对称径向动态大偏载液体静压轴承的制作方法

本发明属于静压轴承技术领域，具体涉及一种非对称径向动态大偏载液体静压轴承。

背景技术：

液体静压轴承是一种常见的大承载高精度的液体滑动轴承。液体径向静压轴承是主要承受轴承径向承载力的轴承，通常在轴承的内圆柱面上，对称地开设四(或六)个矩形油腔和回油槽(如图1所示，示出了四个相同尺寸的第六油腔承载单元11、第七油腔承载单元12、第八油腔承载单元13、第九油腔承载单元14、单一液压系统2，其中单一液压系统2同时供给四个油腔承载单元压力相同的压力液压油)，油腔和回油槽之间的圆弧面称为周向封油面，轴承两端面和油腔之间的圆弧面称为轴向封油面。主轴装进轴承以后，轴承封油面和主轴之间有一个适量的间隙，以形成油膜。

以上为现有技术出自文献；[1]广州机床研究所，液体静压技术原理及应用[m].机械工业出版社，1978；[2]钟洪，张冠坤，液体静压动静压轴承设计使用手册[m].电子工业出版社，2007。

通常，径向轴承内油腔周向对称分布，各油腔有效承载面积相等，周向油腔数量通常为偶数个。为适应轴承的大承载力需求，部分轴承设计中采用周向各油腔面积不相等的技术路线。

在面临静压轴承需承受巨大的径向偏载荷时，例如大型机床和设备中，采用周向油腔不等面积设计。在180°相对的一组油腔中，分别设计面积一大一小两个油腔，其承载力之差较大，从而形成该方向上的大径向承载力。

传统技术的缺点，在于面临更大的径向偏载荷时，轴承必须具有更大结构尺寸才能满足，甚至无法满足承载需求。同时，由于各油腔供油压力相同，将导致轴承主轴在空载和动态大负载条件下的运行精度降低。

导致上述缺点的原因，主要在于：

1、传统静压轴承采用不等面积设计时，大油腔、小油腔形状相同，均采用矩形或油槽形，未能实现大、小油腔之间的承载力差值满足需求；

2、传统静压轴承中，径向轴承各油腔都供给相同压力的液压油，未能实现轴承径向承载力随供油压力的提高而大幅提高；

3、在面临着轴承径向偏载荷具有动态变化特性时，径向液体静压轴承承载力不具有动态变化特性，径向动态偏载发生变化时，承载力恒定，从而使得轴承主轴发生径向位移，显著降低了液体静压轴承的运行精度。

为了解决以上问题我方研发出了一种非对称径向动态大偏载液体静压轴承。

技术实现要素：

本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种非对称径向动态大偏载液体静压轴承。

本发明通过以下技术方案来实现上述目的：

一种非对称径向动态大偏载液体静压轴承，轴承的内圆柱面上，开设多个矩形油腔和回油槽，在轴承与主轴之间具有多个油腔承载单元，油腔承载单元包括装载有油液的矩形油腔、以及形成于轴承与主轴之间间隙处的油膜；

油腔承载单元包括绕主轴逆时针依次布设的第一油腔承载单元、第二油腔承载单元、第三油腔承载单元、第四油腔承载单元、第五油腔承载单元；

第二油腔承载单元、第三油腔承载单元、第四油腔承载单元、第五油腔承载单元的矩形油腔尺寸相同；第一油腔承载单元的矩形油腔尺寸大于第二油腔承载单元、第三油腔承载单元、第四油腔承载单元、第五油腔承载单元的矩形油腔尺寸；

第一油腔承载单元由第一液压系统供给具备第一压力的液压油；第二油腔承载单元、第三油腔承载单元、第四油腔承载单元、第五油腔承载单元均由第二液压系统供给具备相同第二压力的液压油，第一压力大于第二压力；

第一油腔承载单元、第二油腔承载单元、第五油腔承载单元对主轴的承载力合力为第一合力；第三油腔承载单元、第四油腔承载单元对主轴的承载力合力为第二合力；第一合力等于第二合力，第一合力与第二合力的方向相反。

优选地，第一油腔承载单元分别与第二油腔承载单元、第五油腔承载单元的间隔距离相同；第二油腔承载单元与第三油腔承载单元的间隔距离和第四油腔承载单元与第五油腔承载单元的间隔距离相同。

本发明的有益效果在于：

本发明的一种非对称径向动态大偏载液体静压轴承；

1、采用周向五组油腔承载单元，其中第一油腔承载单元与其余四个单元油腔不同，且第一油腔承载单元独立供油的技术手段，相比传统静压轴承可提供更大的径向偏载承载能力。

2.采用第一油腔承载单元独立供油，可根据实际径向偏载的实时动态变化情况，对本专利保护的静压轴承径向承载能力进行在线、实时、随动的调节与控制，相比传统静压轴承具有更高的承载力适应性。

3.采用静压轴承径向承载力可调节控制手段后，根据径向负载变化调整，可以提高主轴在承受动态大径向偏载作用下的回转精度。

附图说明

图1为现有技术的结构示意图；

图2为本申请中第五油腔承载单元、第六油腔承载单元、第七油腔承载单元、第八油腔承载单元、第九油腔承载单元的结构布设示意图；

图3为本申请的结构示意图；

图4为本申请中轴承的立体结构示意图。

图中：11-第六油腔承载单元；12-第七油腔承载单元；13-第八油腔承载单元；14-第九油腔承载单元；2-单一液压系统；21-第一液压系统；22-第二液压系统；31-第一油腔承载单元；32-第二油腔承载单元；33-第三油腔承载单元；34-第四油腔承载单元；35-第五油腔承载单元；4-主轴；5-轴承；51-矩形油腔；52-油膜；53-回油槽。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明：

如图2-4所示，一种非对称径向动态大偏载液体静压轴承，轴承5的内圆柱面上，开设多个矩形油腔51和回油槽53，在轴承5与主轴4之间具有多个油腔承载单元，油腔承载单元包括装载有油液的矩形油腔51、以及形成于轴承5与主轴4之间间隙处的油膜52；

油腔承载单元包括绕主轴4逆时针依次布设的第一油腔承载单元31、第二油腔承载单元32、第三油腔承载单元33、第四油腔承载单元34、第五油腔承载单元35；

第二油腔承载单元32、第三油腔承载单元33、第四油腔承载单元34、第五油腔承载单元35的矩形油腔51尺寸相同；第一油腔承载单元31的矩形油腔51尺寸大于第二油腔承载单元32、第三油腔承载单元33、第四油腔承载单元34、第五油腔承载单元35的矩形油腔51尺寸；

第一油腔承载单元31由第一液压系统21供给具备第一压力的液压油；第二油腔承载单元32、第三油腔承载单元33、第四油腔承载单元34、第五油腔承载单元35均由第二液压系统22供给具备相同第二压力的液压油，第一压力大于第二压力；

第一油腔承载单元31、第二油腔承载单元32、第五油腔承载单元35对主轴4的承载力合力为第一合力；第三油腔承载单元33、第四油腔承载单元34对主轴4的承载力合力为第二合力；第一合力等于第二合力，第一合力与第二合力的方向相反。

如图2、3所示，第一油腔承载单元31分别与第二油腔承载单元32、第五油腔承载单元35的间隔距离相同；第二油腔承载单元32与第三油腔承载单元33的间隔距离和第四油腔承载单元34与第五油腔承载单元35的间隔距离相同。

当采用如图3中所示技术方案时，第一油腔承载单元31在180°相对方向上，没有承载力方向与之相对的承载单元，第一油腔承载单元31仅只需要和第二油腔承载单元32、第五油腔承载单元35一起共同抵抗第三油腔承载单元33、第四油腔承载单元34形成的合力，即可形成轴承5自身的径向承载力，用于平衡轴承5径向载荷f。

本申请中，将第一油腔承载单元31的油腔形状设计为与其余各承载单元的油腔形状不同。第一油腔承载单元31采用大面积矩形油腔51，可以实现更高的承载力。其余各油腔承载单元，采用小面积或油槽型油腔，目的是适当降低其承载能力。从而提高轴承5整体的径向承载力。

本申请中，主要承载力油腔单元与其余单元分开，独立供油；相比传统静压轴承5方案，本申请对径向轴承5的主承力单元，采用独立供给不同于其余承载单元的压力液压油的技术路线，目的在于通过提高供油压力，使得主承载力单元在不显著增大结构尺寸的前提下，承载力得到有效提高。

具有动态承载力调节能力的轴承5；在静压轴承5的结构尺寸、轴承5与主轴4间隙已确定的前提下，轴承5内各承载单元在不同间隙值、不同供油压力下的承载能力是固定的并可通过一定手段获得的。在面临径向大偏载荷动态变化的受力条件下，由于主承力单元采用独立供油。因此，可根据偏载荷的动态变化，对主承载力单元的供油压力进行在线、随动调节，适应轴承5偏载力的变化，保持主轴4在轴承5内的相对位置恒定，从而有效减小主轴4的径向位移，提高轴承5的回转精度。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其效物界定。