[发明专利]非对称高速磨床砂轮主轴圆锥动压轴承

说明书

本发明属于机械技术领域，具体为一种非对称高速磨床砂轮主轴圆锥动压轴承。本发明圆锥动压轴承包括前轴承、后轴承、端盖、壳体；前轴承和后轴承的内壁均为圆锥台体，且前轴承和后轴承结构为非对称，即两者的锥度不同；后轴承锥度略大于前轴承锥度；前轴承和后轴承的内壁分别开有3条形状相同圆弧形油槽，等间距分布；与前轴承和后轴承匹配的磨床砂轮主轴，其前后段也为非对称的锥台体，并且其锥度分别与前轴承和后轴承锥度一致。本发明设计的圆锥动压轴承可承受载荷大，主轴转速增大，油楔动压效应加大，从而使承受载荷升高。

技术领域

本发明属于机械技术领域，具体涉及一种非对称高速磨床砂轮主轴圆锥动压轴承。

背景技术

磨床砂轮主轴轴承一般有滚动轴承和滑动轴承；其中滑动轴承又分为静压轴承和动压轴承。本发明仅涉及动压轴承。介绍一种“非对称高速磨床砂轮主轴圆锥动压轴承”。这里高速磨削指除磨削超硬材料外通常为强力高效磨削工件。磨床主轴动压滑动轴承是最早机床主轴轴承之一，目前普遍使用的是在一九0五年发明的“活支可倾瓦块”动压轴承，其工作原理是：利用主轴自身旋转将润滑液带入活支瓦块中，使瓦块在原本偏心的活支点上旋转微量弧度，与主轴表面形成一个夹角，产生油楔而实现动压工作效应，产生且仅产生主轴在Y轴和Z 轴二微支承载荷，即只产生径向载荷，而轴向无承载力。这种轴承为非完整主轴承载轴承，其结构动压效应显著，工作原理简单，且受外界影响较小。但该轴承需在轴向增设一维约束，并由此带来容易影响整个轴承系统工作的干扰。

本文中，设定X为轴承轴向，y为轴承垂直径向，Z为轴承水平径向。

发明内容

本发明的目的在于提供一种无需轴向约束、系统工作稳定的非对称高速磨床砂轮主轴圆锥动压轴承。

本发明提供的非对称高速磨床砂轮主轴圆锥动压轴承，其结构如图1、图2所示，包括：前轴承2、后轴承5、端盖1、壳体3；其中，轴承孔径与磨床砂轮主轴直径匹配；前轴承2和后轴承5的内壁均为锥台体，且前轴承2和后轴承5结构为非对称，即两者的锥度不同；设前轴承2的内壁锥度为k1，后轴承5的内壁锥度为k2， k1在1:7--1:10）之间，k2在1：5--1：7之间，即k2略大于k1；

锥度的定义如下：k=(R-r):L，R为锥台下底半径，r为锥台上底半径，L为锥台母线长度。

本发明中，前轴承2和后轴承5的内壁分别开有3条形状相同圆弧形油槽7，等间距分布；即将轴承内壁分隔为相同的三段圆弧（从轴横截面看）；并且，每段内壁圆弧对应的圆心角等于或近似等于弧形油槽对应的圆心角；弧形油槽的母线与锥台母线平行。

本发明中，圆弧形油槽7最大深度为10-15 mm。

与本发明设计的前轴承2和后轴承5匹配的磨床砂轮主轴4，其前后段也为非对称的锥台体，并且其锥度分别与前轴承2和后轴承5锥度一致；

组装时，分别将前轴承2和后轴承5装配至砂轮主轴的前后段位置，前、后轴承的内壁主轴前后段两锥台体的间隙为50-60μ（丝）；前、后轴承分别通过轴承与壳体过盈配合，进行固定；然后前、后轴承的两端分别加上端盖；再在后轴承5端的主轴上安装上砂轮。

本发明设计的非对称高速磨床砂轮主轴圆锥动压轴承，其轴承油腔承载机理参见图3所示。

轴承工作前，油液充满三个油槽及其对应油腔8即四边形abcd中（这里暂不考虑间隙)，当主轴（如图示n方向）转向启动后，油腔abcd中的油液被主轴带入befc封油面上。这里，四边形abcd中的bc边是轴承径向封油面9的边界线，ab边是油腔的上圆弧，cd边是油腔的下圆弧 ，ad边是油槽与油腔的边界线。油腔是贯穿的，也就是说此轴承油腔无轴向封油面。主轴的转动过程产生如下结果：就是形成了阶梯动压油楔，产生的动压力区域10可承受载荷，主轴转速增大，油楔动压效应加大，承受载荷升高。这里油液粘度也与载荷成正比。

本发明设计的非对称高速磨床砂轮主轴圆锥动压轴承，其工作原理参见图4所示。