[發明專利]推力軸承浮動安裝慣性摩擦焊機承載主軸系統

在審

• 申請號: 201710462677.0
• 申請日: 2017-06-19
• 公開（公告）號: CN107127445A
• 公開（公告）日: 2017-09-05
• 發明（設計）人: 周軍;姜子钘;趙玉珊;張春波;烏彥全;林躍;潘毅
• 申請（專利權）人: 機械科學研究院哈爾濱焊接研究所
• 主分類號: B23K20/12
• 分類號: B23K20/12;B23K20/26
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域:本發明涉及一種推力軸承浮動安裝慣性摩擦焊機承載主軸系統。

背景技術：慣性摩擦焊接是一種優質、高效、節能和環保的固相連接技術，廣泛用于航空航天、機械制造和石油勘探等領域。慣性摩擦焊機主機系統主要由：主軸系統、滑臺、移動夾具、加壓油缸以及床身等組成。主軸系統是慣性摩擦焊機的核心關鍵所在，主軸系統的優劣將直接影響焊接質量。在焊接前，慣性摩擦焊機的主軸需處在達到高速運轉狀態，使得主軸前端慣性輪獲得足夠大的慣量；焊接過程中，主軸系統需要承受高達6000kN的軸向頂鍛力。如果只是采用大尺寸軸承來承受大頂鍛力，主軸的最大轉速會被限制，不能滿足焊接前主軸大慣量的工作要求，而且單個軸承受力不利于軸承長時間穩定高效的工作，從而縮短其使用壽命。

發明內容：

本發明的目的是提供一種推力軸承浮動安裝慣性摩擦焊機承載主軸系統，采用推力軸承浮動安裝的方式使兩個軸承平均受力，減輕單個軸承的受力，實現設備高速運轉的工作要求，延長軸承的使用壽命。本發明的技術方案是：一種推力軸承浮動安裝慣性摩擦焊機承載主軸系統，軸承座(2)通過螺栓連接安裝在主軸(9)上，推力軸承(10)的外圈與軸承座(2)之間過渡配合安裝，推力軸承(10)的內圈與主軸(9)過渡配合，圓螺母(1)與主軸(9)為螺紋連接，平衡液壓缸(3)安裝在主軸箱(7)內，活塞桿內徑與主軸(9)外徑間帶有間隙；平衡液壓缸(3)僅具有進油腔；其中推力軸承(5)采用固定安裝，推力軸承(8)采用浮動安裝。

推力軸承(5)的內圈通過軸肩定位安裝于主軸(9)上，推力軸承(5)的外圈通過過渡配合安裝在主軸箱(7)上；推力軸承(8)的內圈通過軸肩定位安裝于主軸(9)上，推力軸承(8)的外圈通過過度配合安裝在推力盤(4)內。

五個慣性輪(6)通過螺栓串聯在一起。

本發明工作原理：當電機驅動的主軸(9)達到預定轉速時，停止供電，在慣性輪(6)的作用下，主軸(9)仍處在高速旋轉狀態，尾座上夾持的工件在液壓系統的驅動下靠近主軸上另一被夾持的工件，最后在加壓油缸的作用下，完成工件對接，在兩個工件之間的摩擦阻力作用下，主軸(9)逐漸停止轉動。從兩個工件接觸到主軸停止轉動完成焊接過程中，一直有軸向的重載力作用于主軸(9)的軸線方向。

軸向力由兩列分布于主軸箱(7)中部的推力調心滾子軸承共同承載。為了軸向力較為均衡的協調分配到兩列推力調心滾子軸承上，防止任意一列軸承受力過大燒損，兩盤推力調心滾子軸承安裝于主軸箱中部，其中推力軸承(5)采用固定安裝，推力軸承(8)采用浮動安裝。推力軸承(5)將承載的軸向力直接作用于主軸箱(7)，浮動安裝的推力軸承(8)安裝于推力盤(4)上，通過平衡液壓缸3將承載的軸向力間接作用在主軸箱7。

平衡液壓缸(3)的作用是平衡推力軸承(5)和推力軸承(8)承載的軸向力，具體原理為：平衡液壓缸(3)通入一定壓強的液壓油，其產生的軸向力為主軸受到外載力的1/2，即推力軸承(8)在平衡油缸的作用下承受了1/2的外載力，那么主軸另外1/2外載力將由推力軸承(5)承載。

另外，為了防止主軸(9)的軸向竄動，在主軸(9)的末端加裝了圓螺母(1)和備緊用推力軸承(10)，其中的推力軸承(10)的外圈安裝在軸承座(2)上。這樣，可以通過調節圓螺母(2)的松緊來消除主軸(9)在主軸箱(7)內軸向的間隙。

綜合來看，本發明的技術重點在于通過加裝平衡油缸，實現了推力軸承(8)的浮動安裝，使得推力軸承(5)和推力軸承(8)共同承受主軸的軸向重載力。由于慣性摩擦焊機工作時，主軸需要高速旋轉，同時又需要承受很大的軸向的外力。因此，相對于采用單一大軸承承受主軸軸向力的設計，本發明可以減少主軸箱的整體設計尺寸，延長軸承的使用壽命，而且又能滿足設備對高速運轉的使用要求。

附圖說明

圖1為慣性摩擦焊機承載主軸系統

具體實施方式

如圖1所示，一種推力軸承浮動安裝慣性摩擦焊機承載主軸系統，軸承座2通過螺栓連接安裝在主軸9上，推力軸承10的外圈與軸承座2之間過渡配合安裝，推力軸承10的內圈與主軸9過渡配合，圓螺母1與主軸9為螺紋連接，平衡液壓缸3安裝在主軸箱7內，活塞桿內徑與主軸9外徑間帶有間隙；平衡液壓缸3僅具有進油腔；其中推力軸承5采用固定安裝，推力軸承8采用浮動安裝。

推力軸承5的內圈通過軸肩定位安裝于主軸9上，推力軸承5的外圈通過過渡配合安裝在主軸箱7上；推力軸承8的內圈通過軸肩定位安裝于主軸9上，推力軸承8的外圈通過過度配合安裝在推力盤4內。

五個慣性輪6通過螺栓串聯在一起。