專利名稱：采用水潤滑動靜壓軸承的超高速電主軸密封結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種高速電機(jī)主軸的密封裝置，尤其涉及一種采用電機(jī)內(nèi)裝式電主軸的水潤滑動靜壓軸承密封結(jié)構(gòu)。
背景技術(shù)：
高速數(shù)控機(jī)床的設(shè)計(jì)制造水平?jīng)Q定了我國整個制造業(yè)的水平，而現(xiàn)代高速數(shù)控機(jī)床的核心部件就是高速電主軸裝置，其性能的高低直接影響到機(jī)床高速精密加工精度。采用電機(jī)內(nèi)裝式水潤滑動靜壓電主軸的結(jié)構(gòu)具有如下優(yōu)點(diǎn)一是結(jié)構(gòu)緊湊，重量減輕；二是軸承受力狀況較好，不易造成載荷偏載，精度較高。電主軸在水潤滑動靜壓軸承油膜的支撐下做回轉(zhuǎn)運(yùn)動，承受流體動力與流體靜力的綜合作用，具有剛度大、阻尼小、壽命長、高速性能好等優(yōu)點(diǎn)。由于采用水作為潤滑介質(zhì)，其粘度較油低，內(nèi)部的摩擦力較小，在主軸超高速轉(zhuǎn)動下功耗較低，因此發(fā)熱量小，溫升低，并且支撐剛度高、冷卻效果好，為提高主軸轉(zhuǎn)速創(chuàng)造了條件。但是，由于采用水作為潤滑介質(zhì)，如果潤滑介質(zhì)水泄漏到電主軸電機(jī)中，容易導(dǎo)致腐蝕和絕緣損壞，可能造成嚴(yán)重事故，因此保證潤滑介質(zhì)水不泄露到電機(jī)內(nèi)以及主軸外，是水潤滑電主軸設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一?，F(xiàn)有的密封結(jié)構(gòu)裝置有抽氣式密封裝置，主要利用真空抽氣機(jī)在排水通道處形成負(fù)壓，將泄漏的潤滑介質(zhì)水引入回水箱內(nèi)。但是這種密封結(jié)構(gòu)存在密封不可靠的問題，特別是在電主軸超高速運(yùn)轉(zhuǎn)情況下，密封效果并不理想。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于為采用水潤滑動靜壓軸承的超高速電主軸提出一種能夠?qū)π孤┑臐櫥橘|(zhì)水進(jìn)行可靠有效密封的密封結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以同時實(shí)現(xiàn)阻止泄漏的水進(jìn)入電機(jī)內(nèi)部空間和防止主軸外部空間的雜質(zhì)進(jìn)入超高速電主軸內(nèi)部，從而提供電機(jī)安全運(yùn)行的可靠環(huán)境。為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明是采用下述技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種采用水潤滑動靜壓軸承的高速電主軸密封結(jié)構(gòu)，包括套裝于伸出電機(jī)轉(zhuǎn)子的電主軸上的滑動軸承，滑動軸承兩端的電主軸上套裝有前后對稱的氣封蓋，并與滑動軸承兩端緊固，其特征在于滑動軸承中設(shè)有進(jìn)氣通道和排水通道，各氣封蓋與電主軸之間設(shè)置有通過進(jìn)氣通道與外部連通的環(huán)形氣壓密封裝置，氣封蓋與電主軸間的間隙形成吹氣通道；在滑動軸承內(nèi)壁軸向兩端對稱開設(shè)有環(huán)形多級回水槽，該環(huán)形多級回水槽由排水通道連通外部。上述方案中，所述的環(huán)形多級回水槽為環(huán)形三級回水槽，其具體結(jié)構(gòu)為，在滑動軸承內(nèi)壁軸向兩端自內(nèi)向外對稱開設(shè)有環(huán)形一級回水槽、環(huán)形二級回水槽、環(huán)形三級回水槽；該環(huán)形三級回水槽均由排水通道18連通，排出泄漏的潤滑水。所述環(huán)形氣壓密封裝置包括環(huán)形氣壓密封槽和環(huán)形氣壓均勻腔，其中，環(huán)形氣壓密封槽設(shè)置在各氣封蓋與電主軸之間的內(nèi)壁上；環(huán)形氣壓均勻腔設(shè)置在氣封蓋與滑動軸承端部徑向結(jié)合處，環(huán)形氣壓密封槽周向均勻分布有連通環(huán)形氣壓均勻腔的多個通孔。所述通孔數(shù)量為6 48個。該通孔為斜孔，其中心線與軸線之間的夾角為45°到135°。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有密封可靠，結(jié)構(gòu)簡單等優(yōu)點(diǎn)。通過將水潤滑動靜壓軸承與密封的環(huán)形回水槽結(jié)構(gòu)做成一個整體，工藝性較好，減少了裝配環(huán)節(jié)，消除了安裝誤差對密封效果的影響。而氣封蓋與軸承通過螺栓緊固，安裝簡單，安裝后形成了氣壓環(huán)形密封槽和氣壓環(huán)形均勻槽，設(shè)計(jì)巧妙，氣封蓋單獨(dú)加工，減少了氣壓環(huán)形密封槽和氣壓環(huán)形均勻槽之間通孔的加工難度，降低加工成本。通過引入外部氣源，氣源氣體通過進(jìn)氣通道進(jìn)入環(huán)形氣壓均勻腔，通過環(huán)形氣壓密封槽周向均勻分布的通孔進(jìn)入環(huán)形氣壓密封槽，主軸外部空間的雜質(zhì)不易進(jìn)入超高速電主軸內(nèi)部，同時將泄漏的潤滑水通過環(huán)形回水槽排除，防止電機(jī)進(jìn)水。


下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施方式
對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。圖I是本發(fā)明采用水潤滑動靜壓軸承的超高速電主軸的一種密封結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是圖I中I部的放大圖。圖I、圖2中1、電主軸；2、氣封蓋(前)；3、環(huán)形氣壓密封槽(前)；4、環(huán)形氣壓均勻腔(前);5、環(huán)形三級回水槽(前);6、環(huán)形二級回水槽(前);7、環(huán)形一級回水槽(前);8、進(jìn)氣通道；9、軸承蓋；10、滑動軸承；11、氣封蓋(后);12、電機(jī)轉(zhuǎn)子；13、環(huán)形氣壓密封槽(后);14、環(huán)形氣壓均勻腔(后)；15、環(huán)形三級回水槽(后)；16、環(huán)形二級回水槽(后)；17、環(huán)形一級回水槽(后)；18、排水通道；19、通孔。
具體實(shí)施例方式如圖I所示，本發(fā)明的電主軸的水潤滑軸承密封結(jié)構(gòu)中，滑動軸承10套裝于伸出電機(jī)轉(zhuǎn)子12的電主軸I上，滑動軸承10兩端的電主軸I上套裝有前后對稱的氣封蓋2、11，并與滑動軸承10緊固，滑動軸承中設(shè)有進(jìn)氣通道8和排水通道18。在滑動軸承10內(nèi)壁軸向兩端對稱開設(shè)有環(huán)形一級回水槽7、17，環(huán)形一級回水槽7、17外側(cè)設(shè)置環(huán)形二級回水槽8、16，環(huán)形二級回水槽8、16外側(cè)設(shè)置有環(huán)形三級回水槽9、15 ;該三級前、后環(huán)形回水槽由排水通道18連通，排出泄漏的潤滑水。氣封蓋2、11與電主軸I之間的內(nèi)壁上設(shè)置有環(huán)形氣壓密封槽3、13 ;氣封蓋2、11與滑動軸承10端部徑向結(jié)合部設(shè)有環(huán)形氣壓均勻腔4、14 ;環(huán)形氣壓均勻腔4、14由進(jìn)氣通道8與外部連通。環(huán)形氣壓密封槽3、13周向均勻分布有連通環(huán)形氣壓均勻腔4、14的通孔。通孔數(shù)量可以為6 48個，最好為36個。氣封蓋2、11與電主軸I間的間隙形成吹氣通道。如圖2所示，通孔19為斜孔，其中心線與軸線之間的夾角可以為45°到135°，圖示夾角為70°。通孔19的作用主要是將環(huán)形氣壓均勻腔內(nèi)的氣壓導(dǎo)入到環(huán)形氣壓密封槽，隨著通孔19數(shù)量的增多，在環(huán)形氣壓密封槽內(nèi)形成的氣體密封力在周向分布更加均勻。本發(fā)明密封結(jié)構(gòu)的工作原理是外部氣源通過進(jìn)氣通道8分別進(jìn)入前、后環(huán)形氣壓均勻腔4、14，環(huán)形氣壓均勻腔4、14的氣體經(jīng)多個通孔19進(jìn)入前、后氣壓密封槽3、13內(nèi)，前氣壓密封槽3內(nèi)的氣體流向分為兩部分，一部分經(jīng)前氣封蓋2與主軸I間的間隙形成的吹氣通道到達(dá)主軸前端，從而阻止主軸外部空間的雜質(zhì)進(jìn)入超高速電主軸內(nèi)，另一部分氣體流入前環(huán)形三級回水槽5、6、7隨泄漏的潤滑水由排水通道18流出，阻止泄漏的潤滑水流進(jìn)主軸外部。后氣壓密封槽13內(nèi)的氣體流向同樣分為兩部分，一部分經(jīng)后氣封蓋11與主軸I的間隙形成的吹氣通道到達(dá)電主軸裝置內(nèi)部，另一部分氣體流入后環(huán)形三級回水槽16、17,18隨泄漏的潤滑水 由排水通道18流出，阻止了滑動軸承端泄的潤滑介質(zhì)水和水蒸氣流進(jìn)電機(jī)內(nèi)。實(shí)驗(yàn)證明，本發(fā)明對采用水潤滑動靜壓軸承的超高速電主軸密封性能可靠，從根本上保護(hù)了電機(jī)，避免電機(jī)腐蝕和絕緣損壞，為超高速電主軸的安全運(yùn)行提供了可靠環(huán)境。
權(quán)利要求
1.ー種采用水潤滑動靜壓軸承的高速電主軸密封結(jié)構(gòu)，包括套裝于伸出電機(jī)轉(zhuǎn)子的電主軸上的滑動軸承，滑動軸承兩端的電主軸上套裝有前后対稱的氣封蓋，并與滑動軸承兩端緊固，其特征在干滑動軸承中設(shè)有進(jìn)氣通道和排水通道，各氣封蓋與電主軸之間設(shè)置有通過進(jìn)氣通道與外部連通的環(huán)形氣壓密封裝置，氣封蓋與電主軸間的間隙形成吹氣通道；在滑動軸承內(nèi)壁軸向兩端對稱開設(shè)有環(huán)形多級回水槽，該環(huán)形多級回水槽由排水通道連通外部。
2.如權(quán)利要求I所述的采用水潤滑動靜壓軸承的高速電主軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述的環(huán)形多級回水槽為環(huán)形三級回水槽，其具體結(jié)構(gòu)為，在滑動軸承內(nèi)壁軸向兩端自內(nèi)向外對稱開設(shè)有環(huán)形ー級回水槽、環(huán)形ニ級回水槽、環(huán)形三級回水槽；該環(huán)形三級回水槽均由排水通道連通，排出泄漏的潤滑水。
3.如權(quán)利要求I所述的采用水潤滑動靜壓軸承的高速電主軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述環(huán)形氣壓密封裝置包括環(huán)形氣壓密封槽和環(huán)形氣壓均勻腔，其中，環(huán)形氣壓密封槽設(shè)置在各氣封蓋與電主軸之間的內(nèi)壁上；環(huán)形氣壓均勻腔設(shè)置在氣封蓋與滑動軸承端部徑向結(jié)合處，環(huán)形氣壓密封槽周向均勻分布有連通環(huán)形氣壓均勻腔的多個通孔。
4.如權(quán)利要求I所述的采用水潤滑動靜壓軸承的高速電主軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述通孔數(shù)量為6 48個。
5.如權(quán)利要求I所述的采用水潤滑動靜壓軸承的高速電主軸密封結(jié)構(gòu)，其特征在于所述通孔為斜孔，其中心線與軸線之間的夾角為45°到135°。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種采用水潤滑動靜壓軸承的高速電主軸密封結(jié)構(gòu)，包括套裝于伸出電機(jī)轉(zhuǎn)子的電主軸上的滑動軸承，滑動軸承兩端的電主軸上套裝有前后對稱的氣封蓋，并與滑動軸承兩端緊固，其特征在于滑動軸承中設(shè)有進(jìn)氣通道和排水通道，各氣封蓋與電主軸之間設(shè)置有通過進(jìn)氣通道與外部連通的環(huán)形氣壓密封裝置，氣封蓋與電主軸間的間隙形成吹氣通道；在滑動軸承內(nèi)壁軸向兩端對稱開設(shè)有環(huán)形多級回水槽，該環(huán)形多級回水槽由排水通道連通外部。
文檔編號B23B19/02GK102861927SQ20121036148
公開日2013年1月9日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者陳渭, 吳連軍, 范洪杰 申請人:西安交通大學(xué)