液体静压轴承用封油面气垫减阻结构

本发明涉及液体静压轴承用基本油垫结构，具体涉及一种液体静压轴承用封油面气垫减阻结构。

背景技术：

1、国家对精密机床的需求日渐增加，其中非常重要的两类机床是精密铣削类机床和精密磨削类机床，它们的加工性能都向着高速、高效、高精发展。精密机床主轴主要采用电主轴，主轴轴承主要有精密滚动轴承、液体静压轴承和气体静压轴承等三种类型。

2、精密滚动轴承在精密铣削类机床上得到了广泛应用，液体静压轴承在精密磨削类机床上得到了广泛应用，气体静压轴承一般应用于超精密轻切削机床上。在精密铣削类机床上，滚动轴承支撑的电主轴虽然应用广泛，但其回转精度最高水平约在2微米左右，已经日渐不能满足加工精度要求，迫切需要精度升级。气体静压轴承虽然精度高、发热小，但是刚度太小，无法满足精密铣削类机床对主轴的刚度要求。

3、如果可以将液体静压轴承广泛应用于精密铣削类机床上，将大幅提高这类机床主轴的精度、刚度和精度保持性，从而大幅提高这类机床的加工精度和精度保持性。但由于液体静压轴承高速时油膜剪切发热严重，难以满足该类机床速度要求。这是由于内摩擦功耗正比于速度的平方，随速度增加其发热量急剧增加。要解决这个发热难题，首要途径是减阻。

4、现有超疏水微织构减阻效果有限且很难在轴承曲面上制备。为此，本发明受气垫船工作原理启发提出了一种适用于液体静压轴承的封油面气垫减阻结构，可以从底层解决高速油膜发热难题，进而获得具有低发热、高刚度和超精密等三个优点的液体静压轴承，可以在精密铣削类机床上广泛应用，提高精密机床部件和整机的加工制造能力。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种液体静压轴承用封油面气垫减阻结构，其减阻原理简单易行、减阻效果好、结构新颖紧凑、应用广泛，可以获得兼有低发热、高刚度和超精密等三个优点的液体静压轴承。

2、本发明提供的技术方案是：

3、液体静压轴承用封油面气垫减阻结构，包括基础滑块(1)、气垫层(2)和导轨条(3)，基础滑块(1)上设置有进油孔(1-1)、油腔(1-2)、进气孔(1-3)和环形气槽(1-4)，气垫层(2)上设置有封油面(2-1)、多个出气孔(2-2)和矩形槽(2-3)，油腔(1-2)位于封油面(2-1)内部，基础滑块(5)和气垫层(2)通过连接组成滑块，滑块封油面(2-1)和导轨条(3)之间构成微小间隙h0。

4、进一步，所述进油孔(1-1)和油腔(1-2)相连，所述进气孔(1-3)和环形气槽(1-4)相连，所述油腔(1-2)的形状可以为矩形、圆形、扇形等多种形状，所述环形气槽(1-4)的形状也可以为矩形、圆形、扇形等多种形状。

5、进一步，多个出气孔(2-2)分布在所述封油面(2-1)上，并和所述环形气槽(1-4)连通，所述出气孔(2-2)为节流气孔或设置有节流器，所述矩形槽(2-3)设置在所述油腔(1-2)相对应的位置，被所述封油面(2-1)包围。

6、进一步，所述进油孔(1-1)处介质为液压油或者水，所述进气孔(1-3)处介质为压缩空气或者氮气，所述进油口处的介质和进气孔处的介质在所述封油面(2-1)上形成了气液复合膜，减阻原理同气垫船，可以大幅减小液体摩擦发热。

7、进一步，所述滑块为基本单元结构，可以广泛应用于液体静压直线轴承、径向轴承和止推轴承等典型液体静压轴承上，供油方式可以为恒流式也可以为恒压式。

8、相对于现有技术中的方案，本发明的优点是：

9、1.本发明采用气垫减阻方法，滑块类似于气垫船，相比微织构超疏水减阻，减阻原理简单易行。

10、2.本发明通过在封油面上集成气液两种流体介质，利用气体的低粘度，降低液体的摩擦发热，可以大幅减阻，减阻效果好。

11、3.本发明采用封油面气垫减阻结构，使滑块分为基础滑块和气垫层，同时集成了气液两种流体的引入结构，结构新颖紧凑。

12、4.本发明由于是液体静压轴承的基本单元结构，可以适用于液体静压直线轴承(即导轨)、径向轴承和止推轴承等典型液体静压轴承上，供油方式可以为恒压式和恒流式，应用广泛。

13、5.本发明实施可以获得兼有低发热、高刚度和超精密等三个优点的液体静压轴承。

技术特征：

1.液体静压轴承用封油面气垫减阻结构，包括基础滑块(1)、气垫层(2)和导轨条(3)，其特征在于，基础滑块(1)上设置有进油孔(1-1)、油腔(1-2)、进气孔(1-3)和环形气槽(1-4)，气垫层(2)上设置有封油面(2-1)、多个出气孔(2-2)和矩形槽(2-3)，油腔(1-2)位于封油面(2-1)内部，基础滑块(5)和气垫层(2)通过连接组成滑块，滑块封油面(2-1)和导轨条(3)之间构成微小间隙。

2.根据权利要求1所述的液体静压轴承用封油面气垫减阻结构，其特征在于，所述进油孔(1-1)和油腔(1-2)相连，所述进气孔(1-3)和环形气槽(1-4)相连，所述油腔(1-2)的形状可以构造为矩形、圆形或者扇形，所述环形气槽(1-4)的形状构造为矩形、圆形或者扇形。

3.根据权利要求2所述的液体静压轴承用封油面气垫减阻结构，其特征在于，多个出气孔(2-2)分布在所述封油面(2-1)上，并和所述环形气槽(1-4)连通，所述出气孔(2-2)为节流气孔或设置有节流器，所述矩形槽(2-3)设置在所述油腔(1-2)相对应的位置，被所述封油面(2-1)包围。

4.根据权利要求1所述的液体静压轴承用封油面气垫减阻结构，其特征在于，所述进油孔(1-1)处介质为液压油或者水，所述进气孔(1-3)处介质为压缩空气或者氮气，所述进油口处的介质和进气孔处的介质在所述封油面(2-1)上形成了气液复合膜，减阻工作原理同气垫船，可以大幅减小液体内摩擦发热。

5.根据权利要求1所述的液体静压轴承用封油面气垫减阻结构，其特征在于，所述滑块为基本单元结构，可以广泛应用于液体静压直线轴承、径向轴承和止推轴承等典型液体静压轴承上，供油方式可以为恒流式也可以为恒压式。

技术总结
本发明公开了液体静压轴承用封油面气垫减阻结构，由基础滑块、气垫层和导轨条组成。特征是：基础滑块上设置有进油孔、油腔、进气孔和环形气槽，气垫层上设置有封油面、多个出气孔和矩形槽，基础滑块和气垫层通过连接组成滑块，滑块封油面和导轨条之间构成微小间隙；进油孔和油腔相连，进气孔和环形气槽相连；多个出气孔分布在封油面上并和环形气槽连通，出气孔本身为节流气孔或装有节流器；进油孔处为液体介质，进气孔处为气体介质，在封油面形成了气液复合膜，大幅减小液体内摩擦发热。本发明可广泛应用于液体静压直线、径向和止推等轴承上，减阻原理简单、减阻效果好、结构紧凑，可以获得兼有低发热、高刚度和超精密等三个优点的液体静压轴承。

技术研发人员：张朋海
受保护的技术使用者：重庆大学
技术研发日：
技术公布日：2024/2/19