内外圆垂直，后轴瓦7同样内圆和外圆同轴、且端面与内外圆垂直，套筒5内圆与前轴瓦4外圆、后轴瓦7外圆同轴。具体地在加工时，前轴瓦4和后轴瓦7内孔、外圆、端面需要一刀磨削加工，以保证内外圆同轴，端面和内外圆垂直。在加工时，套筒5内孔也需要一刀磨削加工，以保证与前后轴瓦配合处内孔同轴。并且，部件装配时，前轴瓦4外圆和后轴瓦7外圆与套筒5内孔微量过盈，基于套筒5钢铁材质热膨胀系数远大于前轴瓦4和后轴瓦7石墨材质，装入时，套筒5微加热，放入轴瓦，拆卸时，套筒5微加热，拿出轴瓦，因此基于上述加工方法可以保证前轴瓦4内孔和后轴瓦7内孔同轴。本实用新型电机位于前后轴瓦之间，双轴承支承跨距大，可以获得高的抗倾覆力矩角刚度，主轴不容易倾角摆动，运行稳定性好。
[0044]应当说明的是本实用新型前端盖1内孔1-1和止推盘2外圆构成气密封前间隙结构的径向长度大于前轴瓦内孔4-2与主轴3外圆之间所形成间隙的径向长度；后端盖8最大内孔8-1和主轴4外圆构成气密封后间隙结构的径向长度大于后轴瓦内孔7-1与主轴3外圆之间所形成间隙的径向长度，方便装配。
[0045]另一方面，本实用新型实施例在套筒5和电机定子10之间设置有水套6，该水套6的前内孔6-1与主轴3外圆所形成的间隙径向长度大于上述气密封前间隙结构的径向长度及上述气密封后间隙结构的径向长度；并且，水套6的后内孔6-2与主轴3外圆所形成的间隙径向长度大于上述气密封前间隙结构的径向长度及上述气密封后间隙结构的径向长度；并且，后端盖8的最大内孔8-1和主轴3外圆所形成的间隙径向长度大于上述气密封前间隙结构的径向长度及上述气密封后间隙结构的径向长度。电机定子10间隙装入水套6后，通过定子压环9轴向压紧，电机转子11通过热装装配在主轴3转子配合面3-1上。水套6的设置及其与其他部件相配合一定间隙的设置，不仅有利于冷却转子运行时产生的高温，而且方便装配。
[0046]具体地，还设置有将水套6轴向压紧的定子压环9，电机转子11通过热装装配在主轴3转子配合面3-1上。在水套6的外圆设置有用于电机冷却的螺旋冷却沟槽6-3，在螺旋冷却沟槽6-3两侧设有0圈密封沟槽6-4，在装备是将密封圈装设于上述0圈密封沟槽6-4内实现密封。并且，本实用新型还在套筒5上设置有用于观察螺旋冷却沟槽6-3漏水状态的观察孔12，观察孔12的位置与0圈密封沟槽6-4部分重合，切观察孔12的孔径小于上述0圈密封沟槽6-4的轴向宽度，使放置在0圈密封沟槽6-4的密封圈不轻易掉出并满足密封性能要求的同时，还能观察是否有冷却液漏出，若有冷却液漏出，则能通过观察孔12看到有液体渗出。
[0047]本实用新型设置有完备的自密封系统，该自密封系统包括前端盖1与套筒(5)结合面开设的环形0圈密封沟槽、后端盖8与套筒5结合面开设的环形0圈密封沟槽、止推盘2与主轴3结合面开设的环形0圈密封沟槽。本实用新型密封结构设置合理，使本实用新型中主轴多孔质轴承卸荷之后的气体，分别在前端盖内孔和止推盘的环形间隙，后端盖最小内孔和主轴的环形间隙处，形成了连续的低压空气流，实现了自密封，避免了额外设置密封，结构简单。
[0048]本实用新型工作时，从套筒5前进气孔5-1和后进气孔5-3通入干燥的压缩空气后，在前轴瓦4和后轴瓦7的环形进气槽内形成压力源，经多孔质石墨节流后，到达前轴瓦4的左端面4-1、内孔面4-2、右端面4-3，和后轴瓦7的内孔面7-1，形成承载气膜，主轴浮起。之后，经前轴瓦4和后轴瓦7卸荷后的压缩空气，分别从前端盖1的内孔面1-1和后端盖8的最小内孔8-2处气封间隙流出，实现非接触自密封，防止外界污染物进入气浮轴内部。在整个运行过程中，电机定子10通过定子压环9轴向压紧，电机转子11通过过盈热装在主轴3的转子配合面3-1上。
[0049]因此，由于本实用新型采用多孔质轴承，相比传统静压气浮轴承节流方式，不仅径向和止推刚性好，而且节流器和轴承合二为一，节省了节流器的成本；本实用新型前轴瓦和后轴瓦的材料均采用多孔质石墨材质，由于石墨本身是固体润滑剂，浮起时气膜本身是气体润滑剂，因此在主轴转动稳定性较差时，不容易出现刮瓦情况，自润滑性好；本实用新型在主轴前端采用径向止推联合轴承，后端只采用径向轴承，当主轴发热膨胀后主要向后端伸长，减小了主轴前段的轴向热误差；本实用新型电机位于前后轴瓦之间，双轴承支承跨距大，可以获得高的抗倾覆力矩角刚度，主轴不容易倾角摆动，运行稳定性好；本实用新型中主轴多孔质轴承卸荷之后的气体，分别在前端盖内孔和止推盘的环形间隙，后端盖最小内孔和主轴的环形间隙处，形成了连续的低压空气流，实现了自密封，避免了额外设置密封，结构简单。本实用新型尚有多种实施方式，凡采用等同变换或者等效变换而形成的所有技术方案，均落在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1.一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构，包括主轴(3)，设置在主轴(3)端部的止推盘(2)，及套设在所述主轴(3)外的套筒(5)、电机定子(10)和电机转子(11)，其特征在于:在所述套筒(5)和主轴(3)之间设置有多孔材质制成的前轴瓦(4)和后轴瓦(7)，所述前轴瓦(4)安装于所述套筒(5)内孔前端，所述后轴瓦(7)安装于所述套筒(5)内孔后端， 在所述主轴(3)两端分别设置有前端盖(1)和后端盖(2)，所述前端盖(1)及后端盖(8)相向将前轴瓦(4)、后轴瓦(7)、电机定子(10)和电机转子(11)轴向压紧，所述前轴瓦(4)的左侧面(4-1)、内孔面(4-2)、右侧面(4-3)和主轴(3)及止推盘(2)构成径向止推联合轴承，所述后轴瓦(7)的内孔面(7-1)和主轴(3)构成径向轴承。2.根据权利要求1所述的一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构，其特征在于:所述前轴瓦(4)上开有径向第一进气环形槽(4-4)，所述后轴瓦(7)上开有径向第二进气环形槽(7-2)，设置所述第一进气环形槽(4-4)的开槽深度为a，设置所述第二进气环形槽(7-2)的开槽深度为b， 其中，0.3c彡a彡0.7c，0.3d彡b彡0.7d，c为所述前轴瓦(4)的径向壁厚，d为所述后轴瓦(7)的径向壁厚。3.根据权利要求1所述的一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构，其特征在于:所述多孔材质制成的前轴瓦⑷和后轴瓦(7)，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。4.根据权利要求1所述的一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构，其特征在于:所述前轴瓦(4)内圆和外圆同轴、且端面与内外圆垂直，所述后轴瓦(7)同样内圆和外圆同轴、且端面与内外圆垂直，所述套筒(5)内圆与所述前轴瓦⑷外圆、所述后轴瓦(7)外圆同轴。5.根据权利要求1所述的一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构，其特征在于:所述前端盖(1)内孔(1-1)和所述止推盘(2)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(4-2)与主轴(3)外圆之间所形成间隙的径向长度；所述后端盖(8)最大内孔(8-1)和所述主轴(4)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(7-1)与主轴(3)外圆之间所形成间隙的径向长度。6.根据权利要求5所述的一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构，其特征在于:在所述套筒(5)和所述电机定子(10)之间设置有水套￠)，所述水套￠)的前内孔￠-1)与主轴(3)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(6)的后内孔(6-2)与主轴(3)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(8)的最大内孔(8-1)和主轴(3)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。7.根据权利要求6所述的一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构，其特征在于:还设置有将水套(6)轴向压紧的定子压环(9)。8.根据权利要求6所述的一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构，其特征在于:所述水套(6)的外圆设置有用于电机冷却的螺旋冷却沟槽￠-3)，在所述螺旋冷却沟槽(6-3)两侧设有0圈密封沟槽(6-4)。9.根据权利要求8所述的一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构，其特征在于:在所述套筒(5)上设置有用于观察螺旋冷却沟槽(6-3)漏水状态的观察孔(12)，所述观察孔(12)的孔径小于所述0圈密封沟槽(6-4)的轴向宽度。10.根据权利要求1所述的一种自润滑自密封石墨气浮静压主轴结构，其特征在于:还包括自密封系统，所述自密封系统包括所述前端盖(1)与所述套筒(5)结合面开设的环形0圈密封沟槽、所述后端盖(8)与所述套筒(5)结合面开设的环形0圈密封沟槽、所述止推盘(2)与主轴(3)结合面开设的环形0圈密封沟槽。
【专利摘要】本实用新型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，及套设在主轴外的套筒、电机定子和电机转子，在套筒和主轴之间设置有多孔材质制成的前轴瓦和后轴瓦，前轴瓦安装于所述套筒内孔前端，后轴瓦安装于所述套筒内孔后端，在主轴两端分别设置有前端盖和后端盖。由于本实用新型采用多孔质轴承，不仅径向和止推刚性好，而且节流器和轴承合二为一，节省了节流器的成本；本实用新型前轴瓦和后轴瓦的材料均采用多孔质石墨材质，由于石墨本身是固体润滑剂，浮起时气膜本身是气体润滑剂，因此在主轴转动稳定性较差时，不容易出现刮瓦情况，自润滑性好；本实用新型还具有结构简单、密封性较稳定、主轴不易倾角摆动运行稳定等优点。
【IPC分类】B23B19/02, B23Q11/12
【公开号】CN205096557
【申请号】CN201520859102
【发明人】陈耀龙, 张朋海
【申请人】苏州陈那自动化技术有限公司
【公开日】2016年3月23日
【申请日】2015年10月30日