本發(fā)明屬于流體軸承的，具體而言涉及一種用于機(jī)床主軸的流體軸承裝置。

背景技術(shù)：

1、流體軸承是一種通過“非接觸式流體膜”實現(xiàn)支撐與潤滑的精密軸承，其核心特征是利用軸承與轉(zhuǎn)軸之間的流體（潤滑油、水或壓縮氣體等）形成連續(xù)壓力膜，徹底隔離摩擦表面，將傳統(tǒng)固體摩擦轉(zhuǎn)化為流體分子間的粘性摩擦，從流體膜形成機(jī)制可分為兩類：動壓軸承依賴轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時的“流體自吸效應(yīng)”，通過楔形間隙、螺旋槽等結(jié)構(gòu)將流體帶入狹窄空間，自然擠壓形成承載壓力，靜壓軸承則通過外部高壓系統(tǒng)主動向間隙注入流體，建立壓力膜，提供保持穩(wěn)定的支撐，相比滾動軸承，流體軸承因無金屬接觸，具備承載能力強(qiáng)、旋轉(zhuǎn)精度高、振動噪聲小、磨損近乎為零等顯著優(yōu)勢。

2、在機(jī)床主軸系統(tǒng)中，流體軸承（靜壓）的油膜是維持主軸旋轉(zhuǎn)精度、承載加工負(fù)載的核心，當(dāng)機(jī)床主軸運行時，主軸負(fù)載端需要處理的情況是各種各樣的，若主軸的負(fù)載端增大，就會使得油膜在壓力作用下被動壓縮，厚度顯著減小，同時油膜的壓力分布會從“均勻承載”變?yōu)椤熬植考小?，油膜剛度（抵抗變形的能力）與厚度正相關(guān)，油膜越薄，剛度越低，當(dāng)負(fù)載增大導(dǎo)致油膜過薄時，油膜對微小擾動的緩沖能力顯著下降，容易出現(xiàn)“油膜振動”，即油膜壓力隨擾動高頻波動，無法穩(wěn)定支撐主軸，使得主軸與軸承表面從“流體摩擦”退化為“邊界摩擦”或者“干摩擦”，降低主軸對工件的加工精度。

3、當(dāng)前靜壓軸承系統(tǒng)主要通過節(jié)流裝置與液壓泵的協(xié)同控制實現(xiàn)供油壓力的穩(wěn)定輸出——液壓泵提供基礎(chǔ)壓力源，節(jié)流器則根據(jù)負(fù)載變化動態(tài)調(diào)節(jié)油液分配，以此維持油膜壓力與負(fù)載的平衡，這一機(jī)制在常規(guī)負(fù)載波動場景下可有效保障油膜穩(wěn)定性，然而，受工作環(huán)境復(fù)雜性影響，當(dāng)遭遇突發(fā)重載（如切削沖擊）或持續(xù)超載工況時，系統(tǒng)會暴露明顯局限：受限于進(jìn)油孔的固定結(jié)構(gòu)參數(shù)（如孔數(shù)、流通面積），僅通過節(jié)流器的流量調(diào)節(jié)已無法在短時間內(nèi)將足量油液注入軸承油腔，導(dǎo)致油膜壓力補(bǔ)充滯后于負(fù)載增長速度，進(jìn)而引發(fā)油膜厚度異常衰減、壓力失衡，甚至出現(xiàn)局部油膜破裂風(fēng)險。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明技術(shù)方案針對現(xiàn)有技術(shù)解決方案過于單一的技術(shù)問題，提供了顯著不同于現(xiàn)有技術(shù)的解決方案，本發(fā)明主要提供了一種用于機(jī)床主軸的流體軸承裝置，用以解決上述背景技術(shù)中提出的受機(jī)床主軸工作環(huán)境復(fù)雜性的影響，在遇到負(fù)載突然增大的時候，易出現(xiàn)壓力失衡，油膜破裂的技術(shù)問題。

2、本發(fā)明解決上述技術(shù)問題采用的技術(shù)方案為：

3、一種用于機(jī)床主軸的流體軸承裝置,包括靜壓軸承機(jī)構(gòu)，所述靜壓軸承機(jī)構(gòu)內(nèi)設(shè)置有主軸本體，主軸本體和靜壓軸承機(jī)構(gòu)之間的空隙內(nèi)可注入由油液構(gòu)成的流體膜，所述靜壓軸承機(jī)構(gòu)包括第一殼體和第二殼體，且第一殼體和第二殼體之間為可拆卸連接,所述第一殼體和第二殼體構(gòu)成的密封腔內(nèi)設(shè)置有兩端開口的內(nèi)襯筒和分檔進(jìn)油機(jī)構(gòu)，內(nèi)襯筒和主軸本體之間為轉(zhuǎn)動連接，內(nèi)襯筒的外壁和兩個殼體的內(nèi)壁之間構(gòu)成用于油液流經(jīng)的過渡腔，所述內(nèi)襯筒的內(nèi)壁和外壁均設(shè)置有第一螺旋溝槽，所述第一螺旋溝槽內(nèi)設(shè)置有多個進(jìn)油孔，分檔進(jìn)油機(jī)構(gòu)位于內(nèi)襯筒外壁一側(cè)，用于調(diào)節(jié)進(jìn)油孔通斷，所述第二殼體的外壁一側(cè)設(shè)置有預(yù)對軸機(jī)構(gòu)，主軸本體貫穿預(yù)對軸機(jī)構(gòu)。

4、優(yōu)選地，多個所述進(jìn)油孔為一組，每組進(jìn)油孔沿第一螺旋溝槽的方向等間距分布。

5、優(yōu)選地，所述內(nèi)襯筒上設(shè)置有轉(zhuǎn)動件和復(fù)位扭簧，所述轉(zhuǎn)動件包括螺旋密封板、承接板和多個穩(wěn)定架，螺旋密封板和第一螺旋溝槽配合，所述螺旋密封板上沿著螺旋方向等間距設(shè)置有多個調(diào)節(jié)口，承接板和穩(wěn)定架設(shè)置在螺旋密封板外側(cè)，且復(fù)位扭簧一端與承接板一端的接口連接。

6、優(yōu)選地，所述分檔進(jìn)油機(jī)構(gòu)包括弧形蓋和多個弧形結(jié)構(gòu)的油槽，且相鄰的油槽之間緊密配合，每個所述油槽上均設(shè)置有導(dǎo)出孔和過渡孔，過渡孔連通相鄰的油槽，每個所述油槽內(nèi)均設(shè)置有觸發(fā)件，觸發(fā)件和對應(yīng)的油槽之間為滑動連接，且觸發(fā)件長度逐個增加，弧形蓋位于其中一個油槽的開口處，所述弧形蓋上設(shè)置有第一進(jìn)油管，第一進(jìn)油管貫通第一殼體上的圓孔。

7、優(yōu)選地，所述觸發(fā)件包括觸發(fā)桿和活塞板，活塞板位于對應(yīng)油槽的導(dǎo)出孔和過渡孔之間，所述觸發(fā)桿上設(shè)置有第一復(fù)位彈簧。

8、優(yōu)選地，所述預(yù)對軸機(jī)構(gòu)包括底座、轉(zhuǎn)動盤和頂蓋，轉(zhuǎn)動盤在底座上轉(zhuǎn)動，所述轉(zhuǎn)動盤上等間距環(huán)繞設(shè)置有多個導(dǎo)向孔，所述頂蓋上等間距環(huán)繞設(shè)置有多個限位孔，限位孔和導(dǎo)向孔一一對應(yīng)，構(gòu)成一組，每組限位孔和導(dǎo)向孔內(nèi)共同設(shè)置有限位件，所述限位件包括限位架和限位架上的多個滾珠。

9、優(yōu)選地，所述底座上設(shè)置有進(jìn)油通道和出油孔，所述進(jìn)油通道的末端設(shè)置有第二復(fù)位彈簧，所述轉(zhuǎn)動盤的外緣位置設(shè)置有壓板，且壓板抵觸在第二復(fù)位彈簧前端。

10、優(yōu)選地，所述轉(zhuǎn)動盤和頂蓋之間設(shè)置有軸封，所述頂蓋上還設(shè)置有第二進(jìn)油管。

11、優(yōu)選地，所述第一殼體的外壁一側(cè)設(shè)置有排油管道，且排油管道連通主軸本體和內(nèi)襯筒之間的空隙。

12、優(yōu)選地，所述主軸本體上的軸頸位置設(shè)置有第二螺旋溝槽。

13、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

14、（1）本發(fā)明通過設(shè)置的第一殼體、排油管道、第二殼體、內(nèi)襯筒、第一螺旋溝槽、進(jìn)油孔、轉(zhuǎn)動件、復(fù)位扭簧、油槽、弧形蓋、導(dǎo)出孔、過渡孔、觸發(fā)件、第一進(jìn)油管和第一復(fù)位彈簧，實現(xiàn)了利用油壓變化來聯(lián)動調(diào)節(jié)進(jìn)油孔通斷數(shù)量，達(dá)到對負(fù)載突變場景的快速響應(yīng)，能夠在負(fù)載突然增大時，依托油壓即時增加進(jìn)油孔的開啟數(shù)量，這一設(shè)計可有效彌補(bǔ)僅依靠節(jié)流器和液壓泵調(diào)節(jié)時存在的響應(yīng)延遲問題，在負(fù)載突變瞬間通過增加進(jìn)油孔數(shù)量直接提升總進(jìn)油量，使油液能夠快速注入軸承油腔，及時補(bǔ)充油膜壓力，避免因油膜壓力不足導(dǎo)致的油膜厚度驟減、局部破裂等風(fēng)險，從而顯著提升靜壓軸承對負(fù)載突變的動態(tài)適應(yīng)能力，保障油膜在負(fù)載波動過程中的穩(wěn)定性；

15、適配不同負(fù)載需求并提升運行經(jīng)濟(jì)性：該結(jié)構(gòu)可根據(jù)負(fù)載大小動態(tài)調(diào)整進(jìn)油孔開啟數(shù)量，在負(fù)載較大時以多進(jìn)油孔狀態(tài)提供充足油量，滿足油膜承載需求，在負(fù)載較小時則減少進(jìn)油孔數(shù)量，避免因進(jìn)油量過剩導(dǎo)致的油膜壓力過高問題，這種按需調(diào)節(jié)的方式，一方面能精準(zhǔn)匹配不同負(fù)載下的油液需求，防止油膜壓力過剩引發(fā)的能耗增加等問題，另一方面可減少非必要的油液輸送量，降低液壓泵的持續(xù)輸出能耗，在保障靜壓軸承運行穩(wěn)定性的同時，實現(xiàn)油液利用效率與運行經(jīng)濟(jì)性的提升。

16、（2）本發(fā)明通過設(shè)置的底座、進(jìn)油通道、出油孔、轉(zhuǎn)動盤、頂蓋、第二進(jìn)油管、限位件和軸封，實現(xiàn)了在主軸本體啟動之前，可利用現(xiàn)有的油液輸送設(shè)備，用油壓配合驅(qū)動限位件將主軸本體定位至流體軸承中軸線上，確保主軸與軸承內(nèi)壁間隙均勻，有效的避免了傳統(tǒng)啟動時“主軸偏移-沖擊碰撞-剛性摩擦”的連鎖問題，減少了主軸的軸頸與軸承內(nèi)側(cè)接觸面的劃痕、凹坑等損傷，顯著延長了高精度摩擦副的使用壽命；

17、此外，初始對中狀態(tài)下，軸承內(nèi)油腔間隙均勻，為穩(wěn)定的油膜壓力場快速形成提供了合適條件，避免因間隙不均導(dǎo)致的局部油膜過薄或破裂，當(dāng)主軸穩(wěn)定轉(zhuǎn)動后，在第二復(fù)位彈簧的作用下，可與主軸分離，既不干擾正常運行時的油膜動態(tài)特性，又通過前期對中為油膜穩(wěn)定奠定基礎(chǔ)，降低了啟動階段的振動噪聲，使主軸更快達(dá)到額定轉(zhuǎn)速的穩(wěn)定狀態(tài)，尤其適用于較大的精密機(jī)床等對啟動平穩(wěn)性要求極高的場景。

18、（3）本發(fā)明通過在主軸本體的軸頸和內(nèi)襯筒的內(nèi)壁上設(shè)計螺旋溝槽，實現(xiàn)了在初始狀態(tài)下，油液可借助螺旋溝槽的導(dǎo)向作用快速填充主軸與內(nèi)襯筒之間的間隙，避免傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中油液分布不均的問題，加速初始油膜的形成，同時，主軸開始旋轉(zhuǎn)時，螺旋溝槽能利用相對運動產(chǎn)生的“泵送效應(yīng)”，推動油液向承載區(qū)聚集，在低轉(zhuǎn)速下即可建立一定的初始油膜壓力，有效減少主軸與軸承內(nèi)壁因初始對中偏差或瞬時沖擊可能產(chǎn)生的剛性摩擦，此外，螺旋溝槽的對稱結(jié)構(gòu)可引導(dǎo)油液均勻分布，輔助主軸在啟動階段快速實現(xiàn)與軸承的同軸定位，進(jìn)一步提高了定位效果，為后續(xù)穩(wěn)定運行奠定基礎(chǔ)。

19、以下將結(jié)合附圖與具體的實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的解釋說明。