[发明专利]一种基于帕尔贴效应的液体静压电主轴冷却装置

说明书

本发明公开了一种基于帕尔贴效应的液体静压电主轴冷却装置，空心主轴由液体静压前轴承和后轴承支撑，主轴工作时，液压油通过节流孔进入静压轴承油腔，在轴承和主轴转子之间形成一层油膜，使主轴悬浮工作，随着转速升高，主轴系统温度也会升高；用两层金属基板将串联的热PN结包裹，靠近主轴系统的是吸热层，远离主轴系统的是放热层，金属基板固定在液体静压主轴系统外侧，将热PN结的正负极与锂电池相连接，通电后冷却装置启动，通过增大电流的方式增强散热；两层金属基板中间靠前轴承和后轴承位置处安装温度传感器，将主轴系统的温升变化实时传送给数据采集卡，再传递给计算机，同时实现液体静压电主轴系统的冷却和温度监测。

技术领域

本发明用于液体静压电主轴系统的冷却，要求可以监测主轴系统的实时温度，并且根据温升变化，通过调节电流强度改变液体静压电主轴系统的散热强度。

背景技术

液体静压电主轴具有较高的回转精度、刚度，转动平稳，因此在各类精密加工机床中被广泛采用。但是液体静压电主轴实际工作过程中，特别是主轴转速较高的时候，润滑油膜摩擦温升严重，温度升高会导致主轴发生变形，导致工作精度降低。对于电主轴的整体冷却，通常有液体冷却和空气强制冷却两种方式，尚且没有一种简单有效合理完备的液体静压电主轴系统冷却装置。

帕尔贴效应是1834年由法国科学家J.C.APeltier发现，也是热电制冷领域的基础效应。具体表现为：当直流电流流过由两类不同材质金属构成的闭合回路时，其中一个结点发生吸热的现象，而另一个结点发生放热的现象。结点处的放热和吸热大小取决于材料的热电性能和通电电流大小，根据Peltier效应表述如下：

dQ_p＝±ΠIdt

式中，Q_p是结点放热吸热大小，Π是Peltier系数，I为电流大小，t为通电时间。

发明内容

为了克服上述现有技术中存在的问题，本发明基于帕尔贴效应，提供一种结构简单，高效节能的液体静压电主轴冷却装置。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：一种基于帕尔贴效应的液体静压电主轴冷却装置，包括温度数据采集卡1，空心主轴2，液体静压前轴承3，液体静压后轴承4，电源，温度传感器6，铜导流片7，热PN结8和数据处理计算机9。空心主轴2由液体静压前轴承3和液体静压后轴承4支撑，热PN结8与铜导流板7连接，铜导流片7固定在两层金属基板中间，金属基板中间靠近轴承位置固定温度传感器6，温度传感器6将采集的数据传递给温度数据采集卡1，最后将数据传递给数据处理计算机9。电源为各个热PN结8供电。

本发明所述热PN结8是一种热电流材料，在回路中存在直流电源通直流电流时，在电偶的两端将分别产生吸热和放热现象。

本发明采用八个温度传感器6，四个温度传感器6分布在液体静压前轴承3周围，四个温度传感器6分布在液体静压后轴承4周围，通过温度数据采集卡1采集的实时温度数据传递给数据处理计算机9，对比观测主轴系统的温升变化。

基于帕尔贴效应，将铜导流片7固定的多个热PN结8串联起来，增强散热效果；并采用了四组串联的热PN结8呈轴对称分布，分布在主轴工作时温升严重的液体静压前轴承3和液体静压后轴承4周围。

所述电源为锂电池5，可以调节输出电流大小，当主轴转速升高时，主轴系统升温明显，可以通过增大电流的方式增强散热强度。

附图说明

图1帕尔贴效应原理图；

图2液体静压电主轴系统冷却装置整体示意图；

图3冷却装置A-A剖面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步描述。