一种球面液压轴承.pdf

本发明提供一种球面液压轴承，包括上安装板、下安装板，所述上安装板、下安装板之间由上至下依次设置第一半球体、第二半球体、球面轴承支撑套、第三半球体及第四半球体，所述第二半球体中部挖空呈碗状，嵌套在所述第一半球体外；所述第二半球体的上端面与上安装板固定连接；所述第三半球体与第二半球体对称设置，中部挖空呈碗状，嵌套在所述第四半球体外；所述第三半球体的下端面与下安装板固定连接。本发明通过半球体承压室、支撑套承压室、卸压槽、及分布在缝隙中的高压油膜形成高压承载、高压密封、泄压回油的闭环油系统，其中高压保证了轴承的刚性、精度和寿命。球面液压可做高速摇摆和旋转运动，频率可达2-2000hz。

权利要求书
1.  一种球面液压轴承，其特征在于：包括上安装板(1)、下安装板(8)， 所述上安装板(1)、下安装板(8)之间由上至下依次设置第一半球体(2)、 第二半球体(3)、球面轴承支撑套(7)、第三半球体(20)及第四半球体 (19)，所述第二半球体(3)中部挖空呈碗状，嵌套在所述第一半球体(2) 外；所述第二半球体(3)的上端面与上安装板(1)固定连接；所述第三半 球体(20)与第二半球体(3)对称设置，中部挖空呈碗状，嵌套在所述第 四半球体(19)外；所述第三半球体(20)的下端面与下安装板(8)固定 连接；所述第一半球体(2)与第二半球体(3)间、第二半球体(3)与球 面轴承支撑套(7)间、第三半球体(20)与球面轴承支撑套(7)间、第三 半球体(20)与第四半球体(19)间均存在微小缝隙；
所述上安装板(1)、下安装板(8)间设有中心轴(6)，所述第一半 球体(2)、第二半球体(3)、球面轴承支撑套(7)、第三半球体(20) 及第四半球体(19)均套与中心轴(6)上；第二半球体(3)、球面轴承支 撑套(7)、和第三半球体(20)与中心轴(6)间均存在缝隙。
所述第一半球体(2)、第四半球体(19)的球形表面向内均设有若干 半球体承压室(14)，所述球面轴承支撑套(7)的上表面与下表面均设有 若干支撑套承压室(11)；
所述球面轴承支撑套(7)的上表面与下表面各设有一环形的第一卸压 槽(12)，所述两个第一卸压槽(12)均与所述球面轴承支撑套(7)上设 置的卸油通道(10)相连；
所述第二半球体(3)、第三半球体(20)外沿均设有一环形的第二卸 压槽(13)，所述第二卸压槽(13)与第一卸压槽(12)连通；
所述球面轴承支撑套(7)上还设有进油通道(5)，所述进油通道(5) 与半球体承压室(14)、支撑套承压室(11)均相连。

2.  根据权利要求1所述的球面液压轴承，其特征在于：所述半球体承 压室(14)与支撑套承压室(11)一一对应。

3.  根据权利要求1所述的球面液压轴承，其特征在于：所述半球体承 压室(14)与支撑套承压室(11)的外表面均设有节流器(18)，所述进油 通道(5)通过各个节流器(18)连接半球体承压室(14)与支撑套承压室 (11)内部。

4.  根据权利要求3所述的球面液压轴承，其特征在于：所述中心轴(6) 为空心轴，中间空心部分为半球体承压室进油通道(9)，所述半球体承压 室进油通道(9)一端连接进油通道(5)，另一端通过设置在中心轴(6) 两端的半球体进油口(15)连接半球体承压室(14)。

5.  根据权利要求1所述的球面液压轴承，其特征在于：所述球面轴承 支撑套(7)内还设有支撑套承压室进油口(4)，所述支撑套承压室进油口 (4)连接进油通道(5)和支撑套承压室(11)。

6.  根据权利要求1所述的球面液压轴承，其特征在于：所述第一半球 体(2)与第二半球体(3)的配合面外沿设有密封圈，所述第三半球体(20) 与第四半球体(19)的配合面外沿设有密封圈；所述第二半球体(3)与球 面轴承支撑套(7)的配合面及第三半球体(20)与球面轴承支撑套(7)的 配合面外沿均设有密封圈。

7.  根据权利要求1-6任一项所述的球面液压轴承，其特征在于：所述 第一半球体(2)与第二半球体(3)间、第二半球体(3)与球面轴承支撑 套(7)间、第三半球体(20)与球面轴承支撑套(7)间、第三半球体(20) 与第四半球体(19)间的缝隙布满高压油形成高压密封油膜；所述半球体承 压室(14)及支撑套承压室(11)均朝着间隙方向喷射高压油。

说明书一种球面液压轴承
技术领域
本发明涉及一种液压轴承，尤其涉及一种刚性大、精度高、使用寿命长 的球面液压轴承。
背景技术
随着航天事业、高精度机床的发展，高负载高精度的液压轴承是关键执 行元器件，多年以来我国依靠进口应用在军工、航天、高精度机床上，而且 昂贵的价格及相关的关键的数据困扰着我国事业的进步，普通的液压轴承间 只承载少量的润滑油，起到运转中的润滑作用，但该轴承在高速运转中，无 法负载轴心的侧向力，容易损坏，由于其精度和承载原因不能够满足需要， 刚性大、精度高的直线液压轴承的开发十分必要的。
发明内容
本发明要解决的问题是提供一种刚性大、精度高、使用寿命长、自由度 高的球面液压轴承。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种球面液压轴承， 其特征在于：包括上安装板、下安装板，所述上安装板、下安装板之间由上 至下依次设置第一半球体、第二半球体、球面轴承支撑套、第三半球体及第 四半球体，所述第二半球体中部挖空呈碗状，嵌套在所述第一半球体外；所 述第二半球体的上端面与上安装板固定连接；所述第三半球体与第二半球体 对称设置，中部挖空呈碗状，嵌套在所述第四半球体外；所述第三半球体的 下端面与下安装板固定连接；所述第一半球体与第二半球体间、第二半球体 与球面轴承支撑套间、第三半球体与球面轴承支撑套间、第三半球体与第四 半球体间均存在微小缝隙；
所述上安装板、下安装板间设有中心轴，所述第一半球体、第二半球体、 球面轴承支撑套、第三半球体及第四半球体均套与中心轴上；第二半球体 (3)、球面轴承支撑套(7)、和第三半球体(20)与中心轴(6)间均存 在缝隙。
所述第一半球体、第四半球体的球形表面向内均设有若干半球体承压 室，所述球面轴承支撑套的上表面与下表面均设有若干支撑套承压室；
所述球面轴承支撑套的上表面与下表面各设有一环形的第一卸压槽，所 述两个第一卸压槽均与所述球面轴承支撑套上设置的卸油通道相连；
所述第二半球体、第三半球体外沿均设有一环形的第二卸压槽，所述第 二卸压槽与第一卸压槽连通；
所述球面轴承支撑套上还设有进油通道，所述进油通道与半球体承压 室、支撑套承压室均相连。
进一步，所述半球体承压室与支撑套承压室一一对应。
优选的，所述半球体承压室与支撑套承压室的外表面均设有节流器，所 述进油通道通过各个节流器连接半球体承压室与支撑套承压室内部。
进一步，所述中心轴为空心轴，中间空心部分为半球体承压室进油通道， 所述半球体承压室进油通道一端连接进油通道，另一端通过设置在中心轴两 端的半球体进油口连接半球体承压室。
进一步，所述球面轴承支撑套内还设有支撑套承压室进油口，所述支撑 套承压室进油口连接进油通道和支撑套承压室。
进一步，所述第一半球体(2)与第二半球体(3)的配合面外沿设有密 封圈，所述第三半球体(20)与第四半球体(19)的配合面外沿设有密封圈； 所述第二半球体(3)与球面轴承支撑套(7)的配合面及第三半球体(20) 与球面轴承支撑套(7)的配合面外沿均设有密封圈，以防止渗漏。
进一步，所述第一半球体与第二半球体间、第二半球体与球面轴承支撑 套间、第三半球体与球面轴承支撑套间、第三半球体与第四半球体间的缝隙 布满高压油形成高压密封油膜；所述半球体承压室及支撑套承压室均朝着间 隙方向喷射高压油。
半球体承压室喷射的高压油与支撑套承压室喷射的高压油起到平衡作 用，在缝隙形成支撑力，保护轴承的运转，同时也保持着轴承的润滑。
本发明具有的优点和积极效果是：通过半球体承压室、支撑套承压室、 卸压槽、及分布在缝隙中的高压油膜形成高压承载、高压密封、泄压回油的 闭环油系统，其中高压保证了轴承的刚性、精度和寿命。球面液压可做高速 摇摆和旋转运动，频率可达2-2000hz，且在高速运转中，体现出恒定的热膨 胀系数，恒定的功率因数，恒定的精度。
附图说明
图1是本发明球面液压轴承的结构示意图
图2是图1中A的局部放大图
图中：
1、上安装板；2、第一半球体；3、第二半球体；4、支撑套承压室进油 口；5、进油通道；6、中心轴；7、球面轴承支撑套；8、下安装板；9、半 球体承压室进油通道；10、卸油通道；11、支撑套承压室；12、第一卸压槽； 13、第二卸压槽；14、半球体承压室；15、半球体进油口；16、第一缝隙； 17、第二缝隙；18、节流器；19、第四半球体；20第三半球体。
具体实施方式
实施例1
一种球面液压轴承，包括上安装板1、下安装板8，上安装板1、下安 装板8之间由上至下依次设置第一半球体2、第二半球体3、球面轴承支撑 套7、第三半球体20及第四半球体19，第二半球体3中部挖空呈碗状，嵌 套在第一半球体2外；所述第二半球体3的上端面与上安装板1固定连接； 第三半球体20与第二半球体3对称设置，中部挖空呈碗状，嵌套在第四半 球体19外；
上安装板1、下安装板8间设有中心轴6，所述第一半球体2、第二半 球体3、球面轴承支撑套7、第三半球体20及第四半球体19均套与中心轴 6上；第二半球体3、球面轴承支撑套7、和第三半球体20与中心轴6间均 存在缝隙。
第三半球体20的下端面与下安装板8固定连接；第一半球体2与第二 半球体3间、第三半球体20与第四半球体19间存在第一缝隙16、第二半 球体3与球面轴承支撑套7间、第三半球体20与球面轴承支撑套7间存在 第二缝隙17。
第一半球体2、第四半球体19的球形表面向内均设有若干半球体承压 室14，球面轴承支撑套7的上表面与下表面均设有若干支撑套承压室11； 半球体承压室14与支撑套承压室11一一对应，半球体承压室14与支撑套 承压室11的外表面均设有节流器18。
球面轴承支撑套7的上表面与下表面各设有一环形的第一卸压槽12，两 个环形第一卸压槽12均与球面轴承支撑套7上设置的卸油通道10相连；
第二半球体3、第三半球体20外沿均设有一环形的第二卸压槽13，第 二卸压槽13与第一卸压槽12连通；
球面轴承支撑套7上设有进油通道5，球面轴承支撑套7内设有支撑套 承压室进油口4，进油通道5与支撑套承压室进油口4相连，支撑套承压室 进油口4又通过每一个支撑套承压室11的节流器18连通支撑套承压室11 内部。
另外，中心轴6为空心轴，中间空心部分为半球体承压室进油通道9， 半球体承压室进油通道9一端连接进油通道5，另一端通过设置在中心轴6 两端的半球体进油口15连接半球体承压室14的节流器18，以通向半球体承 压室14内部。
第一半球体2与第二半球体3的配合面外沿设有密封圈，第三半球体20 与第四半球体19的配合面外沿设有密封圈；第二半球体3与球面轴承支撑 套7的配合面及第三半球体20与球面轴承支撑套7的配合面外沿均设有密 封圈，以防止渗漏。
第一半球体2与第二半球体3间、第二半球体3与球面轴承支撑套7间、 第三半球体20与球面轴承支撑套7间、第三半球体20与第四半球体19间 的缝隙布满高压油形成高压密封油膜；半球体承压室14均朝着第一缝隙16 的方向喷射高压油，支撑套承压室11朝着第二缝隙17的方向喷射高压油。
本实施例的工作过程：21MPa的高压油，从进油通道5进入球面轴承支 撑套7内的支撑套承压室进油口4，支撑套承压室进油口4通过每一个支撑 套承压室11的节流器18连通支撑套承压室22内部，朝着第二缝隙17的方 向喷射高压油；
同时，进油通道5连通中心轴6内的半球体承压室进油通道9，在通过 半球体进油口15连通每一个半球体承压室14的节流器18，从而连通半球体 承压室14内部，朝着第一缝隙16的方向喷射高压油，半球体承压室14喷 射的高压油与支撑套承压室11喷射的高压油起到平衡作用，在缝隙形成支 撑力，保护轴承的运转，同时也保持着轴承的润滑。
另外，第一缝隙16间多余的高压油进入第二卸压槽13内，第二缝隙17 间多余的高压油进入第一卸压槽12内，汇集从卸油通道10流出，形成高压 承载、高压密封、泄压回油的闭环油系统。
以上对本发明的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本发明的较佳 实施例，不能被认为用于限定本发明的实施范围。凡依本发明范围所作的均 等变化与改进等，均应仍归属于本专利涵盖范围之内。