[发明专利]一种双向大动态范围的动静压轴承

说明书

本发明公开了一种双向大动态范围的动静压轴承，本体内圆上轴向均布油槽，回油槽轴向设于相邻油槽间，导油孔径向设于本体且一端与油槽连通；油槽包括“V”形槽、导油槽，“V”形槽沿周向间隔设于油槽内，导油槽周向设于油槽内并连通相邻“V”形槽，油槽内至少一条“V”形槽和/或导油槽与导油孔连通，油槽槽顶面周向经本体内表面与回油槽连通。本发明的油槽内“V”形槽可使油液在高速时周向都从深处流向浅处，从而正反转都能形成有效的油楔动压效应；且导油槽连通“V”形槽可使油槽内的油液从高压区域回流至低压区域，从而减小油槽内的油液压差而提高转速，具有结构紧凑、速度变化范围大、可正反转、温度分布均匀、节能降耗的特点。

技术领域

本发明涉及滑动轴承技术领域，具体涉及一种结构紧凑、速度变化范围大、可正反转、温度分布均匀、节能降耗的双向大动态范围的动静压轴承。

背景技术

静压轴承，是利用外部压力供油强行泵入轴承和轴之间的微小间隙而产生承载力的滑动轴承，其基本原理是采用节流器调节进入轴承内部的流量从而调整油膜的压力，属于完全流体润滑轴承的一种。静压轴承在完全静止的状态下也能建立起承载油膜，能保证在启动阶段摩擦副两表面也没有直接接触，而且在任何转速下都具有极高的旋转精度、高的承载能力和高刚度、大阻尼，因而在超精密加工、测量等领域具有不可替代的作用，是超精密领域内的关键技术。

但是，静压轴承工作时，转轴将会带动压力油液流动，在油槽中沿转轴的周向将会形成一个油液高压区和油液低压区，并且该油液高压区的压力将会随着转轴转速的升高而持续升高；而持续升高的油液压力沿转轴的径向作用于转轴，将会增大转轴转动的阻力并使油液温度升高，从而限制了主轴转速提高，而且通常还需要配备冷却设备；因此，一般根据各油槽的状态通过节流器调节油压以适应转速，但精确控制节流器需要根据工况不断匹配才能形成较好的效果，故而匹配过程较为繁琐。为了克服静压轴承速度范围不高的缺陷，现有技术也有在轴承上分别间隔设置多个不同深度的动压槽及静压槽，来实现静压启动和动压高速旋转，虽然能够提高转速，但多个不同的油槽导致节流器布置及控制较为复杂，而且分散的油槽还会降低相同直径及长度下的静压轴承承载能力，或者为了保持相同的承载能力，会导致静压轴承的外径或长度增加。此外，也有将油槽设置成锲形结构，使得启动时发挥静压轴承的油膜承载功能，避免轴承与转轴干摩擦，而高速时形成锲形动压效应，并通过调整节流器降低油压，实现转轴和轴承之间少油及低压力下的油膜软接触，从而降低转轴的径向压力，以达到提高主轴转速上限的目的；但是，由于油槽内单一的锲形槽使得其内的油液仅在锲形槽的尖部形成显著的动压效应，而其它部分则径向深度过深仅能起静压轴承的作用，因此工作时的刚度下降较多，而且会造成局部应力过大、承载力不足、旋转方向为单向，且油液在油槽内形成一体，使得油液在油槽内不易散热，限制了转速的进一步提高。为此，现有技术中也有在油槽内设置面对面的锲形槽或弧形的矩状面来实现双向转动，但由于任意方向旋转时的动压效应与单向锲形槽的效果一致，因此刚度下降、局部应力过大、承载力不足及不易散热的问题并没有能够解决。

现有技术中，还有通过在轴承内表面上的特征结构来代替外部的节流器形成自补偿液体静压轴承，用内部沟槽代替钻孔或外部油路，就形成了一种表面节流的自补偿液体静压轴承，将油腔制成沟槽状在保持静压承载能力的基础上增强动压效应，另一方面也有利于增大阻尼，从而增强自补偿液体静压轴承的运转精度。虽然自补偿液体静压轴承不需要或较少需要根据工况匹配，但传统的对置油垫节流自补偿轴承需要在工作油腔对面制造节流油垫，增加了轴承尺寸而且节流油垫抵消工作油腔的油膜力；而Kane型角面节流自补偿轴承结构紧凑，但是却存在节流面上的流体扩散，影响节流后的油压。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构紧凑、速度变化范围大、可正反转、温度分布均匀、节能降耗的双向大动态范围的动静压轴承。