[发明专利]用于高速精密机床主轴上的静压、动静压轴承

说明书

技术领域：

本发明是一种用于高速精密机床主轴上的静压、动静压轴承，特别是一种采用了油-气两相流体润滑的静压、动静压轴承。属于静压、动静压轴承的改造技术。

背景技术：

目前，高速数控加工技术是实现优质、高效、低耗、柔性、环保加工的一项先进制造技术，高速数控机床是实现高速加工的先进制造装备，而高速数控机床的首要关键技术是高速大功率主轴，其中高速精密轴承是主轴的支承核心。目前，高速机床主轴轴承主要有陶瓷轴承、磁力轴承、静压动静压滑动轴承三个基本类型。静压动静压滑动轴承按润滑介质不同可分为空气润滑和液体润滑两种。空气润滑轴承的摩擦力很小，适合高速甚至超高速的工况条件，但气膜刚性较低，抗过载能力差，只能用于高速轻载机床主轴。而液体润滑轴承的油膜刚性和承载能力相对要大得多，实际应用范围比空气润滑轴承要宽，但液体轴承在高速运转时发热十分严重，摩擦发热极大的限制了主轴转速提高。

近年来，油气二相流润滑技术在许多行业得到越来越广泛的应用，油气二相流润滑技术目前主要有油雾润滑和油气润滑二种形式。油雾润滑装置以压缩空气作为动力，使油液雾化，即产生一种像烟雾一样的，粒度在5微米以下的干燥油雾，然后经管道将油雾和空气输送到润滑部位。工作后的空气及部分微小的油雾粒子，经过密封缝隙，或专设的排气孔排至大气。油雾润滑能大大减少由润滑问题所引起的机械摩擦部位的损坏。

油气润滑也是气液两相流体冷却润滑技术的典型应用，它利用压缩空气使微量的润滑油沿输送管道壁向前蠕动，将油输送到相对运动的摩擦面从而起到润滑作用，同时由于含有大量的气体，速度较高的气液两相流还可以带走大量摩擦热，又起到了冷却降温作用。并且在气液两相流中，液体与气体牢固地形成了气液两相膜。气液两相膜与单相气体膜相比，承载能力大大提高，气液两相膜的形成兼有流体动压和流体静压的双重作用。与前述的油雾润滑不同的是，这里的油-气润滑没有将油液进行雾化处理，而是利用压缩空气使微量的润滑油沿输送管道壁向前蠕动，分别连续不断地、精确地供给每个润滑点，微小油滴在润滑部位形成动压油膜，而空气则带走轴承运转所产生的部分热量。

之前有人研究过静压动静压轴承滑动轴承的气油润滑，但是在这些研究当中，都是油里含有少量气体的情况，主要是考虑气泡对整个轴承性能的影响。润滑油中含有气泡在传统看来是非常忌讳的，因为在轴承内部容易产生气穴、气爆等现象，这些现象对滑动轴承都是有害的。

发明内容：

本发明的目的在于考虑上述问题而提供一种采用在气体里注入少量润滑油的油气润滑方式的用于高速精密机床主轴上的静压、动静压轴承。本发明可以避免在轴承内部产生气穴、气爆等不良现象，并且充分发挥油气润滑的优点。

本发明的技术方案是：包括有主轴、轴承，轴承在与主轴相对的表面设有若干静压油腔，各静压油腔分别通过轴承节流器与各润滑点管路连通，各润滑点管路通过轴承总管路与油-气两相流体润滑供给系统连接。

上述油-气两相流体润滑供给系统包括有空气压缩机、空气压力调节阀、油液雾化混合阀、油液流量调节阀、润滑油箱、油气输送管道，其中空气压缩机的气体输出口通过空气压力调节阀及管道与油液雾化混合阀连接，润滑油箱通过油液流量调节阀及管道与油液雾化混合阀连接，油液雾化混合阀产生的油-气两相流体通过油气输送管道与轴承总管路连接，轴承总管路与各润滑点管路连接，各润滑点管路分别通过轴承节流器与各静压油腔连通。

上述油液雾化混合阀产生的油-气两相流体为油液雾化颗粒与气体均匀混合的两相流体。

上述油液雾化颗粒的尺寸为0.05-0.1mm。

上述轴承为形状是圆柱面的径向力轴承，或形状是平面的止推力轴承，或形状是圆锥面的径向推力轴承。

上述轴承与主轴之间有装配间隙，主轴与轴承之间的若干静压油腔的截面形状包括纵向深度大于其横向宽度的静压腔及横向宽度大于纵向深度的动压腔，动压腔的深度为上述装配间隙的十倍以内。

上述静压油腔的动压腔与静压腔联通，并且沿着主轴的前进方向分布。

上述静压油腔的数量为三个或四个或六个或者八个。

上述油-气两相流体中的油液根据轴承运行性能的需要选择不同油品牌号和粘度大小。

上述油-气两相流体根据轴承运行性能的需要选择不同的空气和油液混合比例。