专利名称：采用水润滑动静压轴承的超高速电主轴密封结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种高速电机主轴的密封装置，尤其涉及一种采用电机内装式电主轴的水润滑动静压轴承密封结构。
背景技术：
高速数控机床的设计制造水平决定了我国整个制造业的水平，而现代高速数控机床的核心部件就是高速电主轴装置，其性能的高低直接影响到机床高速精密加工精度。采用电机内装式水润滑动静压电主轴的结构具有如下优点一是结构紧凑，重量减轻；二是轴承受力状况较好，不易造成载荷偏载，精度较高。电主轴在水润滑动静压轴承油膜的支撑下做回转运动，承受流体动力与流体静力的综合作用，具有刚度大、阻尼小、寿命长、高速性能好等优点。由于采用水作为润滑介质，其粘度较油低，内部的摩擦力较小，在主轴超高速转动下功耗较低，因此发热量小，温升低，并且支撑刚度高、冷却效果好，为提高主轴转速创造了条件。但是，由于采用水作为润滑介质，如果润滑介质水泄漏到电主轴电机中，容易导致腐蚀和绝缘损坏，可能造成严重事故，因此保证润滑介质水不泄露到电机内以及主轴外，是水润滑电主轴设计的关键之一。现有的密封结构装置有抽气式密封装置，主要利用真空抽气机在排水通道处形成负压，将泄漏的润滑介质水引入回水箱内。但是这种密封结构存在密封不可靠的问题，特别是在电主轴超高速运转情况下，密封效果并不理想。
发明内容
本发明的目的在于为采用水润滑动静压轴承的超高速电主轴提出一种能够对泄漏的润滑介质水进行可靠有效密封的密封结构。这种结构可以同时实现阻止泄漏的水进入电机内部空间和防止主轴外部空间的杂质进入超高速电主轴内部，从而提供电机安全运行的可靠环境。为了达到上述目的，本发明是采用下述技术方案予以实现的一种采用水润滑动静压轴承的高速电主轴密封结构，包括套装于伸出电机转子的电主轴上的滑动轴承，滑动轴承两端的电主轴上套装有前后对称的气封盖，并与滑动轴承两端紧固，其特征在于滑动轴承中设有进气通道和排水通道，各气封盖与电主轴之间设置有通过进气通道与外部连通的环形气压密封装置，气封盖与电主轴间的间隙形成吹气通道；在滑动轴承内壁轴向两端对称开设有环形多级回水槽，该环形多级回水槽由排水通道连通外部。上述方案中，所述的环形多级回水槽为环形三级回水槽，其具体结构为，在滑动轴承内壁轴向两端自内向外对称开设有环形一级回水槽、环形二级回水槽、环形三级回水槽；该环形三级回水槽均由排水通道18连通，排出泄漏的润滑水。所述环形气压密封装置包括环形气压密封槽和环形气压均匀腔，其中，环形气压密封槽设置在各气封盖与电主轴之间的内壁上；环形气压均匀腔设置在气封盖与滑动轴承端部径向结合处，环形气压密封槽周向均匀分布有连通环形气压均匀腔的多个通孔。所述通孔数量为6 48个。该通孔为斜孔，其中心线与轴线之间的夹角为45°到135°。本发明与现有技术相比，具有密封可靠，结构简单等优点。通过将水润滑动静压轴承与密封的环形回水槽结构做成一个整体，工艺性较好，减少了装配环节，消除了安装误差对密封效果的影响。而气封盖与轴承通过螺栓紧固，安装简单，安装后形成了气压环形密封槽和气压环形均匀槽，设计巧妙，气封盖单独加工，减少了气压环形密封槽和气压环形均匀槽之间通孔的加工难度，降低加工成本。通过引入外部气源，气源气体通过进气通道进入环形气压均匀腔，通过环形气压密封槽周向均匀分布的通孔进入环形气压密封槽，主轴外部空间的杂质不易进入超高速电主轴内部，同时将泄漏的润滑水通过环形回水槽排除，防止电机进水。
下面结合附图及具体实施方式
对本发明作进一步的详细说明。图I是本发明采用水润滑动静压轴承的超高速电主轴的一种密封结构示意图。图2是图I中I部的放大图。图I、图2中1、电主轴；2、气封盖(前)；3、环形气压密封槽(前)；4、环形气压均匀腔(前);5、环形三级回水槽(前);6、环形二级回水槽(前);7、环形一级回水槽(前);8、进气通道；9、轴承盖；10、滑动轴承；11、气封盖(后);12、电机转子；13、环形气压密封槽(后);14、环形气压均匀腔(后)；15、环形三级回水槽(后)；16、环形二级回水槽(后)；17、环形一级回水槽(后)；18、排水通道；19、通孔。
具体实施例方式如图I所示，本发明的电主轴的水润滑轴承密封结构中，滑动轴承10套装于伸出电机转子12的电主轴I上，滑动轴承10两端的电主轴I上套装有前后对称的气封盖2、11，并与滑动轴承10紧固，滑动轴承中设有进气通道8和排水通道18。在滑动轴承10内壁轴向两端对称开设有环形一级回水槽7、17，环形一级回水槽7、17外侧设置环形二级回水槽8、16，环形二级回水槽8、16外侧设置有环形三级回水槽9、15 ;该三级前、后环形回水槽由排水通道18连通，排出泄漏的润滑水。气封盖2、11与电主轴I之间的内壁上设置有环形气压密封槽3、13 ;气封盖2、11与滑动轴承10端部径向结合部设有环形气压均匀腔4、14 ;环形气压均匀腔4、14由进气通道8与外部连通。环形气压密封槽3、13周向均匀分布有连通环形气压均匀腔4、14的通孔。通孔数量可以为6 48个，最好为36个。气封盖2、11与电主轴I间的间隙形成吹气通道。如图2所示，通孔19为斜孔，其中心线与轴线之间的夹角可以为45°到135°，图示夹角为70°。通孔19的作用主要是将环形气压均匀腔内的气压导入到环形气压密封槽，随着通孔19数量的增多，在环形气压密封槽内形成的气体密封力在周向分布更加均匀。本发明密封结构的工作原理是外部气源通过进气通道8分别进入前、后环形气压均匀腔4、14，环形气压均匀腔4、14的气体经多个通孔19进入前、后气压密封槽3、13内，前气压密封槽3内的气体流向分为两部分，一部分经前气封盖2与主轴I间的间隙形成的吹气通道到达主轴前端，从而阻止主轴外部空间的杂质进入超高速电主轴内，另一部分气体流入前环形三级回水槽5、6、7随泄漏的润滑水由排水通道18流出，阻止泄漏的润滑水流进主轴外部。后气压密封槽13内的气体流向同样分为两部分，一部分经后气封盖11与主轴I的间隙形成的吹气通道到达电主轴装置内部，另一部分气体流入后环形三级回水槽16、17,18随泄漏的润滑水 由排水通道18流出，阻止了滑动轴承端泄的润滑介质水和水蒸气流进电机内。实验证明，本发明对采用水润滑动静压轴承的超高速电主轴密封性能可靠，从根本上保护了电机，避免电机腐蚀和绝缘损坏，为超高速电主轴的安全运行提供了可靠环境。
权利要求
1.ー种采用水润滑动静压轴承的高速电主轴密封结构，包括套装于伸出电机转子的电主轴上的滑动轴承，滑动轴承两端的电主轴上套装有前后対称的气封盖，并与滑动轴承两端紧固，其特征在干滑动轴承中设有进气通道和排水通道，各气封盖与电主轴之间设置有通过进气通道与外部连通的环形气压密封装置，气封盖与电主轴间的间隙形成吹气通道；在滑动轴承内壁轴向两端对称开设有环形多级回水槽，该环形多级回水槽由排水通道连通外部。
2.如权利要求I所述的采用水润滑动静压轴承的高速电主轴密封结构，其特征在于所述的环形多级回水槽为环形三级回水槽，其具体结构为，在滑动轴承内壁轴向两端自内向外对称开设有环形ー级回水槽、环形ニ级回水槽、环形三级回水槽；该环形三级回水槽均由排水通道连通，排出泄漏的润滑水。
3.如权利要求I所述的采用水润滑动静压轴承的高速电主轴密封结构，其特征在于所述环形气压密封装置包括环形气压密封槽和环形气压均匀腔，其中，环形气压密封槽设置在各气封盖与电主轴之间的内壁上；环形气压均匀腔设置在气封盖与滑动轴承端部径向结合处，环形气压密封槽周向均匀分布有连通环形气压均匀腔的多个通孔。
4.如权利要求I所述的采用水润滑动静压轴承的高速电主轴密封结构，其特征在于所述通孔数量为6 48个。
5.如权利要求I所述的采用水润滑动静压轴承的高速电主轴密封结构，其特征在于所述通孔为斜孔，其中心线与轴线之间的夹角为45°到135°。
全文摘要
本发明公开了一种采用水润滑动静压轴承的高速电主轴密封结构，包括套装于伸出电机转子的电主轴上的滑动轴承，滑动轴承两端的电主轴上套装有前后对称的气封盖，并与滑动轴承两端紧固，其特征在于滑动轴承中设有进气通道和排水通道，各气封盖与电主轴之间设置有通过进气通道与外部连通的环形气压密封装置，气封盖与电主轴间的间隙形成吹气通道；在滑动轴承内壁轴向两端对称开设有环形多级回水槽，该环形多级回水槽由排水通道连通外部。
文档编号B23B19/02GK102861927SQ20121036148
公开日2013年1月9日 申请日期2012年9月25日 优先权日2012年9月25日
发明者陈渭, 吴连军, 范洪杰 申请人:西安交通大学