一种基于负泊松比结构的智能动静压轴承的制作方法

本发明属于滑动轴承领域中动静压轴承结构技术领域，具体涉及用于高精密旋转机械中的基于负泊松比结构的智能动静压轴承。

背景技术：

动静压轴承结合了动压轴承和静压轴承的特点，能在比较宽的转速范围内形成高压润滑膜。误差均匀化和抗震性保证了主轴的精度和平稳运转。主轴与轴承被润滑膜隔开，理论寿命很长。因此，动静压轴承具有高承载力、高刚度及长寿命等特点，在高速、高精密机床中有较大的应用潜力。然而高速和高精度要求动静压轴承具有很高的精度和刚度，能抵抗冲击力的激振等，这使得动静压轴承的半径间隙通常仅有十几微米，对轴承的设计和加工要求极高，也给相关测试带来了很大的困难。另外，现有的一些为提高动静压轴承运行精度而采用控制策略存在影响速度慢、控制精度低等问题。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，采用负泊松比结构重新设计了一种动静压轴承，使其具有一定的自适应能力，能够对运转过程中出现的扰动等影响运动精度的因素做出快速响应并自动做出调整，以解决高速和高精度对轴承间隙的过度要求，降低动静压轴承在设计和加工以及测试中的困难。

本发明采用以下技术方案：

一种基于负泊松比结构的智能动静压轴承，包括主轴、轴承本体和进油装置，所述轴承本体套装在所述主轴上，所述轴承本体上设置有安装孔，所述进油装置安装在所述安装孔内，所述轴承本体的承载面上设置有相互连通的第一静压腔和第二静压腔，所述进油装置通过设置在所述安装孔底部的进油口与所述第二静压腔连接，所述进油装置采用负泊松比结构用于实现供油调节。

进一步的，所述进油装置包括前端、中端和后端，所述前端和中端内设置有主通孔，所述中端与所述后端之间设置有辅通孔，所述主通孔与所述辅通孔共同构成所述进油通道。

进一步的，所述后端为负泊松比结构，直径小于所述安装孔的内径，所述后端的外径和所述安装孔的内径构成进油间隙。

进一步的，所述前端与所述安装孔的孔肩轴向定位连接，通过压头固定。

进一步的，所述中端与所述安装孔采用径向定位配合连接，所述中端与所述安装孔之间设置有两个密封圈。

进一步的，所述辅通孔包括相互垂直设置的第一辅通孔和第二辅通孔。

进一步的，所述主通孔内设置有内螺纹，用于安装进油管路。

进一步的，所述安装孔底部与所述进油口之间设置为锥形结构，所述锥形结构的顶部与所述进油口连接。

进一步的，所述安装孔沿所述轴承本体均匀设置有多个，每个所述安装孔内均设置有进油装置。

进一步的，所述第一静压腔的腔室小于所述第二静压腔。

与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明采用基于负泊松比结构的进油结构设计，通过在轴承本体上设置采用负泊松比结构的进油装置，进油装置通过安装孔和进油口与轴承本体承载面上相互连通的两个静压腔连接，进油装置采用负泊松比结构形成智能动静压轴承，利用负泊松比结构特有的拉胀效应，实现供油调节，能够有效地降低轴承振动和减小偏心，从而提高运动精度，同时降低了高速工况下对轴承间隙的依赖，避免了传统高精度动静压轴承加工困难和易堵塞等问题。

进一步的，后端为负泊松比结构，直径小于安装孔的内径，后端的外径和安装孔的内径构成进油间隙，可根据实际工况的需要设计不同的间隙，更有利于对轴承运行进行控制。

进一步的，前端和孔肩采用轴向定位，便于进油装置的安装和定位。

进一步的，中端与安装孔之间设置两个密封圈，对主通孔和两个辅通孔进行有效密封。

进一步的，两个辅通孔相互垂直设置，便于加工且利于润滑介质均匀进入进油间隙。

进一步的，主通孔内开有内螺纹，方便进油管路的安装。

进一步的，安装孔底部与进油口之间设置为锥形结构，便于孔的加工。

进一步的，四个进油装置均布在轴承本体上，利用完整润滑膜的形成，使主轴受力均匀。

进一步的，第一静压腔的腔室小于第二静压腔，形成楔形间隙，增加动压效应。

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

【附图说明】

图1为本发明整体结构示意图；

图2为本发明进油结构局部放大示意图。

其中：1.主轴；2.轴承本体；2-1.第一静压腔；2-2.第二静压腔；2-3.进油口；2-4.安装孔；2-5.孔肩；3.进油装置；3-1.后端；3-2a.第一辅通孔；3-2b.第二辅通孔；3-3.主通孔；3-4.前端；3-5.中端；4.压头；5.密封圈。

【具体实施方式】

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“顶”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本发明公开了一种基于负泊松比结构的智能动静压轴承，采用在轴承本体上设置进油装置。轴承本体的承载面包含静压腔、进油口和安装孔。进油装置由前端、中端和后端三部分组成。包括设置在轴承本体中的进油口、采用负泊松比结构的进油装置、两个密封圈和压头。

前端与安装孔的孔肩轴向定位，采用压头进行固定。中端与安装孔径向定位配合。后端采用负泊松比结构实现，其外径小于安装孔的内径，后端的外径和安装孔的内径构成进油间隙。

进油装置上开有用于进油的三个通孔，包括一个用于安装进油管路的主通孔和两个相互垂直的辅通孔，这三个通孔与进油间隙共同构成智能动静压轴承的进油通道。采用基于负泊松比结构的进油结构设计，能够有效地降低轴承振动和减小偏心，从而提高运动精度，同时还避免了传统高精度动静压轴承加工困难和易堵塞等问题。

具体如下：

请参阅图1和图2所示，本发明一种基于负泊松比结构的智能动静压轴承，包括主轴1、轴承本体2以及基于负泊松比结构的进油装置3，轴承本体2套装在主轴1上。轴承本体2上设置有T型结构的安装孔2-4，在轴承本体2的承载面上设置有相互连通的第一静压腔2-1和第二静压腔2-2，安装孔2-4经过进油口2-3与第二静压腔2-2连接，进油装置3设置在安装孔2-4内，通过压头4紧固，与进油口2-3和第二静压腔2-2及第一静压腔2-1连接，通过采用负泊松比结构的进油装置实现供油调节形成所述智能动静压轴承。

进油装置3由前端3-4、中端3-5和后端3-1三部分组成，前端3-4与安装孔2-4的孔肩2-5轴向定位，通过压头4进行固定。中端3-5与安装孔2-4径向定位配合，中端3-5与安装孔2-4之间设置有密封圈5，优选两个。后端3-1采用负泊松比结构实现，后端3-1直径小于安装孔2-4的内径，采用间隙配合，后端3-1的外径和安装孔2-4的内径构成进油间隙。

在前端3-4和中端3-5内设置有主通孔3-3，主通孔3-3内开有内螺纹，用于安装进油管路，在中端3-5和后端3-1之间开有第一辅通孔3-2a和第二辅通孔3-2b，第一辅通孔3-2a和第二辅通孔3-2b相互垂直设置。主通孔3-3、第一辅通孔3-2a、第二辅通孔3-2b和所述进油间隙共同构成智能动静压轴承的进油通道。

优选的，安装孔2-4靠近进油口2-3处设置为锥形结构，进油口2-3与锥形结构的顶部连接。

安装孔2-4沿所述轴承本体2均匀设置有多个，每个安装孔2-4内均设置进油装置3，每个进油装置3对应连接一组第二静压腔2-2和第一静压腔2-1。

优选的，轴承本体2上设置四个安装孔2-4，四个进油装置3均布在轴承本体2的每个安装孔2-4上，将轴承本体2四等分。

优选的，第一静压腔2-1的腔室小于第二静压腔2-2的腔室，进油装置3通过进油口2-3与第二静压腔2-2和第一静压腔2-1连接。

工作时，轴承内润滑介质会有一定的压力分布，各个进油结构的后端3-1将会受到不同程度的压力而收缩。轴承润滑间隙在受到外力干扰下发生变化。一方面，润滑间隙变小的区域压力升高，进油装置3的后端3-1所受的润滑膜压力随之升高，由于进油装置3的后端3-1采用的是负泊松比结构，所以后端3-1在所受压力升高时会进一步被压缩，其外径将减小，后端3-1与安装孔2-4所组成的进油间隙将增大，降低了进油间隙的节流效应，从而使进油孔2-3处的进油压力升高。

另一方面，润滑间隙变大的区域压力将降低，同样地，进油装置3的后端3-1所受的润滑膜压力随之降低，由于进油装置3的后端3-1采用的是负泊松比结构，所以后端3-1在所受的压力降低时会伸长，其外径将增大，后端3-1与安装孔2-4所组成的进油间隙将减小，增加了进油间隙的节流效应，从而使进油孔2-3处的进油压力降低。

在各个进油孔的进油压力随外力干扰而改变后，轴承将在新的进油压力下重新恢复到原来的稳定运动状态，从而保证了轴承的运动精度。

以上实施例仅为本发明的一个优选的具体实施方式，本发明不局限于上述实施例，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。