[發明專利]一種機床主軸利用滑動軸承自動定心的方法及其裝置

有效

• 申請號: 201810811937.5
• 申請日: 2018-07-23
• 公開（公告）號: CN108971528B
• 公開（公告）日: 2021-04-16
• 發明（設計）人: 王幼民;張振;唐鈴鳳;隨和;李亞飛;蔣秦帥;郭富城;謝鵬飛
• 申請（專利權）人: 安徽工程大學
• 主分類號: B23B19/02
• 分類號: B23B19/02;B23B25/00;G06F30/20;G06F30/17
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所(普通合伙) 11308
• 代理人: 范奇

本發明公開了一種機床主軸利用滑動軸承自動定心的方法及其裝置，屬于機床主軸領域，方法內容為：步驟一、測量油腔受到的壓力，計算下油腔1、上油腔2之間的壓力差；步驟二、小孔節流器通過油腔形成的壓力差轉化的位移和主軸的位移比較；步驟三、檢測主軸受到的外載荷值；步驟四、外載荷與油腔形成的壓力差進行比較；步驟五、得出自動定心方程。本發明通過測量計算出油腔的油壓值、計算出壓力差、主軸受力，進而得出自動定心方法的方程，提高滑動軸承的工藝。

技術領域

本發明屬于機床主軸領域，特別涉及一種機床主軸利用滑動軸承自動定心的方法及其裝置。

背景技術

由于啟動和運轉期間摩擦副均被壓力油膜隔開，滑動阻力僅來自流體粘性，摩擦因數小、工作壽命長，在任何軸的轉速下具有極高的旋轉精度和高的承載能力等諸多優點，液體靜壓軸承已成功地用于重型、精密、高效率的機器和設備上。隨著機器向高效、精密的方向發展，靜壓軸承技術也面臨挑戰。盡管靜壓軸承的制造已不困難，但軸承和主軸的制造工藝還有很大的改進空間。其基本要求是如何保證和提高前、后徑向軸承的同心度和推力軸承與徑向軸承內孔的垂直度。在高速、重載工作下的靜壓主軸，要綜合考慮動壓效應、熱效應、擠壓膜效應、油可壓縮性效應，以及軸與軸承彈性變形的影響。這些挑戰都需要搞清楚靜壓軸承的工作原理，找出其規律之后才能更好解決問題。

本發明中提出了自動定心的方法，利用這一規律建立了機床主軸利用滑動軸承自動定心的模型。雖然現在書籍上有記載主軸自動定心的規律，但沒有完整地提出，而且限于文字表達，只對各個部分解答，沒有將各個部分聯系在一起系統地表達敘述。

發明內容

根據以上現有技術的不足，本發明所要解決的技術問題是提出一種機床主軸利用滑動軸承自動定心的方法，通過測量計算出油腔的油壓值、計算出壓力差、主軸受力，進而得出自動定心方法的方程，提高滑動軸承的工藝。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案為：一種機床主軸利用滑動軸承自動定心的方法，方法內容為：步驟一、測量油腔受到的壓力，計算下油腔1、上油腔2之間的壓力差；步驟二、小孔節流器通過油腔形成的壓力差轉化的位移和主軸的位移比較；步驟三、檢測主軸受到的外載荷值；步驟四、外載荷與油腔形成的壓力差進行比較；步驟五、得出自動定心方程。

上述方法中，上述步驟一中，通過小孔節流器的流量公式和油墊流量公式建立流量方程，得到油腔油壓，然后對方程進行優化處理，計算出下油腔1、上油腔2之間的壓力差。步驟一中，通過小孔節流器的流量方程：和計算壓力差；式中，q₁和q₂分別表示下油腔1、上油腔2的流量，C_d：流量系數；β：節流比；p_s：背油壓；h：軸承封油面的間隙；μ：動力粘度；A_e：節流器的面積；p₁：下油腔1的油壓；p₂：上油腔2的油壓，e(t):主軸運動的位移，t：時間，ρ：油液的密度。

上述方法中，步驟五中，自動定心方程為：

式中：A：主軸有效的橫截面積；β：節流比；A_e：節流器的面積；F_外為主軸受到的外載荷；ρ：油液的密度；p_s：背油壓；μ：動力粘度；M_t：總質量，e(s)；拉氏變換后的主軸位移，得到主軸位移e(s)。

一種機床主軸利用滑動軸承自動定心控制裝置包括：主軸，承受外載荷；供油裝置，用來向軸承輸送穩定的油量，連通小孔節流器；小孔節流器，調節油腔壓力大小，設有第一小孔節流器和第二小孔節流器兩個，分別連通靜壓軸承；靜壓軸承，將主軸固定，且制造一個空間容納液壓油。

本發明有益效果是:本發明與現有技術相比較，提出了機床主軸利用滑動軸承自動定心的方法，利用這一方法建立了機床主軸利用滑動軸承自動定心模型，對其完整結構進行了較為完整的描述，對與其結構了解有較為完善認知，對于現有問題和未來挑戰有益幫助。

附圖說明