CN104019204A - 一种静压螺母副 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种静压螺母副，包括相配合的丝杠和螺母，螺母的内齿面具有油腔，螺母设有连通油腔的通油孔，油腔的分布能够使得润滑油在丝杠和螺母的齿侧面之间形成油膜，螺母还设有连通油腔的测压孔，测压孔设有测压接头，通油孔设有调压部件。静压螺母副工作时，向螺母的通油孔通入高压润滑油，润滑油经调压部件进入油腔，能够在丝杠和螺母的齿侧面之间形成油膜，可以通过测压孔的测压接头检测油膜的压力，根据油膜的压力调整调压部件，调压部件能够改变油膜的压力，使静压螺母副处于最佳的工作状态。

Description

一种静压螺母副
技术领域
本发明涉及螺纹传动技术领域，特别是涉及一种静压螺母副。
背景技术
螺纹传动是利用螺杆和螺母组成螺纹副来进行传动的，主要用于将回转运动转变为直线运动，同时传递运动和动力。
静压螺母副利用了流体静力润滑的原理，用压力将流体送入两摩擦面之间，在摩擦面之间形成流动的流体膜，利用流体静压力平衡外载荷，既提高了承载能力，又减小了摩擦力，提高传动效率的同时增强了螺纹传动的抗振性。
静压螺母副包括相配合的丝杠和螺母，螺母的内螺纹齿面设有油腔，螺母还设有连通油腔的通油孔，润滑油经通油孔进入油腔，在丝杠和螺母之间形成流动的油膜。静压螺母副工作过程中，油膜会保持一定的压力，螺母受到轴向载荷的瞬间会产生轴向位移，使螺纹牙一侧间隙变小一侧间隙变大，间隙大的一侧油膜变厚压力变小，间隙小的一侧油膜变薄压力变大，两侧形成的压力差能够承载轴向载荷，使螺母处于平衡状态。载荷消失后，间隙较小的一侧的油膜挤压螺母，使螺母移动消除压力差，恢复平衡。
油膜的压力过大时，油膜的刚度较大，会挤压丝杠和螺母，在丝杠和螺母之间形成较大的作用力与反作用力，会使丝杠和螺母产生变形，影响静压螺母副的稳定性；油膜的压力过小时，油膜的刚度较小，能够承载的载荷较小，体现不出静压螺母副的优势。
目前，静压螺母副工作过程中，不能获知油膜的压力，油膜的压力可能会过大，也可能会过小，使静压螺母副不能处于最佳的工作状态，无法发挥最优效果。
因此，如何能够使静压螺母副处于最佳的工作状态，是本领域技术人员目前急需解决的技术问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种静压螺母副，该静压螺母副能够处于最佳的工作状态，其承载能力较高，有较强的稳定性和抗振性。
为了实现上述技术目的，本发明提供了一种静压螺母副，包括相配合的丝杠和螺母，所述螺母的内螺纹齿面具有油腔，所述螺母设有连通所述油腔的通油孔，所述油腔的分布能够使得润滑油在所述丝杠和所述螺母的齿侧面之间形成油膜，所述螺母还设有连通所述油腔的测压孔，所述测压孔设有测压接头，所述通油孔设有调压部件。
优选地，多个所述油腔分别分布在所述螺母的所述内螺纹齿面的两侧，所述测压孔包括主孔和分孔，所述主孔沿所述螺母的轴向设置，多个所述分孔分别连通多个所述油腔和所述主孔，所述测压接头设置在所述主孔内。
优选地，所述通油孔包括母孔和子孔，所述母孔沿所述螺母的轴向设置，多个所述子孔分别连通多个所述油腔和所述母孔，所述调压部件设置在所述母孔内。
优选地，所述螺母的内螺纹的每段导程上所述油腔的分布相同。
优选地，每段所述导程的齿面两侧分布的所述油腔的数量相同，所述齿面两侧的所述油腔对称分布，所述齿面一侧的所述油腔均匀分布。
优选地，所述通油孔的数量和所述测压孔的数量均等于每段所述导程内的所述油腔的数量，各所述导程内对应位置处的所述油腔与同一个所述通油孔连通，与同一个所述测压孔连通。
优选地，所述通油孔的端口设置在所述螺母的一个端面，所述测压孔的端口设置在所述螺母的另一个端面。
优选地，所述通油孔的所述端口所在的端面设有法兰，所述法兰设有与所述通油孔连通的供油孔。
优选地，所述法兰与所述螺母的接合面上设置两个密封圈，分别位于所述通油孔的所述端口的两侧，所述法兰与所述螺母通过定位环定位。
优选地，所述调压部件为节流器。
本发明提供的静压螺母副，包括相配合的丝杠和螺母，螺母的内螺纹齿面具有油腔，螺母设有连通油腔的通油孔，油腔的分布能够使得润滑油在丝杠和螺母的齿侧面之间形成油膜，螺母还设有连通油腔的测压孔，测压孔设有测压接头，通油孔设有调压部件。
静压螺母副工作时，向螺母的通油孔通入高压润滑油，润滑油经调压部件进入油腔，能够在丝杠和螺母的齿侧面之间形成油膜，既减小了摩擦力又提高了承载能力。在此过程中，可以通过测压孔的测压接头检测油膜的压力，根据油膜的压力调整调压部件，调压部件能够改变油膜的压力，使静压螺母副处于最佳的工作状态。静压螺母副工作过程中，可以先进行调试，在调试阶段根据测压接头检测的压力调整调压部件，使静压螺母副处于最佳工作状态。调试后，调压部件的工作状态不变，不需要时时检测油膜的压力，可以工作一段时间后，再进行检测和调试，检测和调试过程中，不但能够调整油膜压力，还能够及时发现调压部件是否出现故障，能够及时更换调压部件，该静压螺母副能够一直处于最佳的工作状态，有较强的抗振性和稳定性。
具体的，多个油腔分别分布在螺母的内螺纹齿面的两侧，测压孔包括主孔和分孔，主孔沿螺母的轴向设置，多个分孔分别连通多个油腔和主孔，测压接头设置在主孔内。主孔通过分孔与油腔连通，主孔内的测压接头能够检测到油膜的压力。
具体的，通油孔包括母孔和子孔，母孔沿螺母的轴向设置，多个子孔分别连通多个油腔和母孔，调压部件设置在母孔内。润滑油流经调压部件进入母孔，然后通过子孔进入油腔，能够形成油膜。
优选地，螺母的内螺纹的每段导程上油腔的分布相同，每段导程的齿面两侧分布的油腔的数量相同，齿面两侧的油腔对称分布，齿面一侧的油腔均匀分布。通油孔的数量和测压孔的数量均等于每段导程内的油腔的数量，各导程内对应位置处的油腔与同一个通油孔连通，也与同一个测压孔连通。
附图说明
图1为本发明所提供的静压螺母副一种具体实施方式的结构示意图；
图2为图1所示的静压螺母副的外部结构示意图。
其中，图1和图2中的附图标记和部件名称之间的对应关系如下：
丝杠1；螺母2；油腔3；通油孔4；母孔41；子孔42；测压孔5；主孔51；分孔52；调压部件6；法兰7；供油孔71；堵头72；密封圈8；定位环9。
具体实施方式
本发明的核心是提供一种静压螺母副，该静压螺母副能够处于最佳的工作状态，其承载能力较高，有较强的稳定性和抗振性。
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
请参考图1和图2，图1为本发明所提供的静压螺母副一种具体实施方式的结构示意图，图2为图1所示的静压螺母副的外部结构示意图。其中，图1中螺母位于丝杠上侧的部分和位于丝杠下侧的部分为不同的剖面。
在一种具体的实施方式中，本发明提供了一种静压螺母副，包括相配合的丝杠1和螺母2，螺母2的内螺纹齿面具有油腔3，螺母2设有连通油腔3的通油孔4，油腔3的分布能够使得润滑油在丝杠1和螺母2的齿侧面之间形成油膜，螺母2还设有连通油腔3的测压孔5，测压孔5设有测压接头，通油孔4设有调压部件6。
静压螺母副工作时，向螺母2的通油孔4通入润滑油，润滑油经调压部件6进入油腔3，能够在丝杠1和螺母2的齿侧面之间形成油膜，此油膜为流动的油膜，能够保持一定的压力，既提高了承载能力，又减小了摩擦力。另外，油膜还具有一定的阻尼，可以缓冲振动，该静压螺母副的抗振性能较好。
工作过程中，可以通过测压孔5的测压接头检测油膜的压力，根据油膜的压力调整调压部件6，调压部件6能够改变油膜的压力，避免油膜的压力过大或过小，使静压螺母副处于最佳的工作状态。
静压螺母副工作过程中，可以先进行调试，在调试阶段根据测压接头检测的压力调整调压部件6，使油膜的压力为最佳压力，使静压螺母副处于最佳工作状态。
调试后，调压部件6的工作状态不变，不需要时时检测油膜的压力，可以在工作一段时间后，再进行检测，如果油膜的压力不是最佳压力，再调整调压部件6；如果调整过程中，油膜压力始终达不到最佳压力，有可能是调压部件6出现故障，则更换调压部件6。
检测和调试过程中，不但能够调整油膜压力，还能够及时发现调压部件6是否出现故障，能够及时更换调压部件6，使静压螺母副一直处于最佳的工作状态，具有较强的稳定性和抗振性。
另外，静压螺母副不存在反向间隙。通常丝杠和螺母配合时，二者之间存在微小的间隙，丝杠正转时，螺母正向移动，丝杠转变为反转时，由于二者之间存在间隙，螺母会停顿一下，再反向移动，螺母停顿的时候，螺母和丝杠的配合面未接触。而在静压螺母副中，油膜位于丝杠1和螺母2之间的间隙中，二者通过油膜传动，丝杠1正转过程中突然反转时，螺母2会立刻反向移动，不会停顿，静压螺母副不存在反向间隙。
具体的，多个油腔3分别分布在螺母2的内齿面的两侧，测压孔5包括主孔51和分孔52，主孔51沿螺母2的轴向设置，多个分孔52分别连通多个油腔3和主孔51，测压接头设置在主孔51内。
主孔51通过多个分孔52分别与多个油腔3连通，相当于主孔51间接与油膜连通，测压接头设置在主孔内，能够检测到油膜的压力。测压孔5的具体结构可以为图1中所示的结构，分孔52为螺母2径向方向上与油腔3连通的通孔，主孔51在轴向方向上连通多个分孔52，图1中，分孔52的端部安装封堵结构，由主孔51内设置的测压接头检测油膜的压力。
进一步具体的实施方式中，通油孔4包括母孔41和子孔42，母孔41沿螺母2的轴向设置，多个子孔42分别连通多个油腔3和母孔41，调压部件6设置在母孔41内。
母孔41通过多个子孔42分别与多个油腔3连通，向母孔41内通入高压润滑油，润滑油经调压部件6调整压力后，进入各个子孔42，然后进入各个油腔3，并在丝杠1和螺母2之间形成油膜。通油孔4的具体结构可以为图1中所示的结构，子孔42为螺母2径向方向上与油腔3连通的通孔，母孔41在轴向方向上连通多个子孔42，图1中，子孔52的端部安装封堵结构。
上述各具体的实施方式中，螺母2内齿面上油腔3的分布方式可以为规则的形式，也可以为不规则的形式，各油腔3的形状可以相同，也可以不同，油腔3的形状和油腔3的分布方式能够使得润滑油在丝杠1和螺母2之间形成油膜即可。
在一种优选的实施方式中，以螺母2内螺纹的导程为单位，使螺母2内螺纹的每段导程上油腔3的分布相同，能够使得每段导程形成的油膜的厚度和压力相同，每段导程的承载能力相同，使螺母2的工作性能比较稳定。
进一步优选的实施方式中，每段导程的齿面两侧分布的油腔3的数量相同，齿面两侧的油腔3对称分布，齿面一侧的油腔3均匀分布。油腔3在齿面两侧对称分布时，形成的油膜的稳定性较好，能够承受一定的倾覆力矩。齿面上均布的油腔3可以使油膜在整个导程各位置处的厚度和压力相同，进而能够使得螺母2内的整个油膜的厚度均匀，压力相同，螺母2的工作性能非常平稳。
例如，在一段导程内有六个油腔3，齿面左侧有三个油腔3，齿面右侧有三个油腔3，优选的布置方式为，齿面左右两侧的油腔3对称布置。具体的，每段导程内油腔3的数量，可以根据导程的长度和油腔3的长度设定。
另一种具体的实施方式中，由于每段导程内油腔3的分布形式相同，可以使得每段导程对应位置处的油腔3与同一个通油孔4连通，也与同一个测压孔5连通，使得通油孔4的数量和测压孔5的数量均等于每段导程内的油腔3的数量，具体的结构如图1所示。
每个通油孔4内均设有调压部件6，调压部件6设定好后，当调压部件6两端的压力差变大时，调压部件6会增大流量使压力差减小；当调压部件6两端的压力差变小时，调压部件6会减小流量使压力变大。调压部件6会根据其两端的压力差调整流量，尽量使其两端的压力差保持设定值。
静压螺母副工作过程中，螺母2受到轴向载荷的瞬间会产生轴向位移，使螺纹牙一侧间隙变小一侧间隙变大，间隙大的一侧油膜变厚压力变小，间隙小的一侧油膜变薄压力变大，两侧形成的压力差能够承载轴向载荷，使螺母2处于平衡状态。
载荷消失后，间隙较小的一侧的油膜压力大，与此位置连通的通油孔4内的调压部件6两侧的压力差变小，调压部件6将会减小流量，减小油膜的压力；间隙较大的一侧的油膜压力小，与此位置连通的通油孔4内的调压部件6两侧的压力差变大，调压部件6将会增大流量，增大油膜的压力，能够使螺母2快速恢复平衡。
此结构的静压螺母副中，载荷消失后，在螺母2自动恢复平衡的同时，位于各通油孔4内的调压部件6有助于消除油膜的压力差，有助于螺母2恢复平衡，加快了螺母2恢复平衡的速度。
具体的，通油孔4的端口和测压孔5的端口可以设置在螺母2的同一个端面；优选的，通油孔4的端口设置在螺母2的一个端面，测压孔5的端口设置在螺母2的另一个端面，可以在设置测压孔5的端面检测油膜的压力，在设置通油孔4的端面设置供油管路。
一种具体的实施方式中，可以通过设置法兰7为通油孔4供油，在通油孔4的端口所在的端面设有法兰7，法兰7设有与通油孔4连通的供油孔71。
如图1和图2所示，法兰7具有能够分别与各个通油孔4连通的轴向孔，轴向孔的一端与通油孔4连通，另一端设置堵头72，各轴向孔均与供油孔71连通，可以通过供油孔71向各通油孔4通入润滑油。
在使用过程中，如果需要更换调压部件6，可以打开堵头72，通过轴向孔更换调压部件6，更换过程比较方便。
进一步具体的实施方式中，法兰7与螺母2的接合面上设置两个密封圈8，分别位于通油孔4的端口的两侧，两个密封圈8能够避免法兰7与螺母2的接合面泄漏润滑油。
法兰7与螺母2可以固定连接，也可以可拆卸连接，二者连接时，径向方向和周向方向上均需要定位，可以为二者设置定位环9，通过定位环9对二者定位，使法兰7与螺母2满足各方向上的定位要求。
上述各实施方式中，调压部件6可以为节流器，可以为能够调节的节流器，也可以为不能调节的节流器。当选用不能调节的节流器时，由于调压部件6的更换比较方便，在调试过程中，可以通过更换节流器使油膜达到最佳的工作压力。
综上，该结构的静压螺母副可以适用于各种牙型的螺纹传动。
以上对本发明所提供的静压螺母副进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种静压螺母副，包括相配合的丝杠(1)和螺母(2)，所述螺母(2)的内螺纹齿面具有油腔(3)，所述螺母(2)设有连通所述油腔(3)的通油孔(4)，所述油腔(3)的分布能够使得润滑油在所述丝杠(1)和所述螺母(2)的齿侧面之间形成油膜，其特征在于，所述螺母(2)还设有连通所述油腔(3)的测压孔(5)，所述测压孔(5)设有测压接头，所述通油孔(4)设有调压部件(6)。
2.如权利要求1所述的静压螺母副，其特征在于，多个所述油腔(3)分别分布在所述螺母(2)的所述内螺纹齿面的两侧，所述测压孔(5)包括主孔(51)和分孔(52)，所述主孔(51)沿所述螺母(2)的轴向设置，多个所述分孔(52)分别连通多个所述油腔(3)和所述主孔(51)，所述测压接头设置在所述主孔(51)内。
3.如权利要求2所述的静压螺母副，其特征在于，所述通油孔(4)包括母孔(41)和子孔(42)，所述母孔(41)沿所述螺母(2)的轴向设置，多个所述子孔(42)分别连通多个所述油腔(3)和所述母孔(41)，所述调压部件(6)设置在所述母孔(41)内。
4.如权利要求1至3任一项所述的静压螺母副，其特征在于，所述螺母(2)的内螺纹的每段导程上所述油腔(3)的分布相同。
5.如权利要求4所述的静压螺母副，其特征在于，每段所述导程的齿面两侧分布的所述油腔(3)的数量相同，所述齿面两侧的所述油腔(3)对称分布，所述齿面一侧的所述油腔(3)均匀分布。
6.如权利要求5所述的静压螺母副，其特征在于，所述通油孔(4)的数量和所述测压孔(5)的数量均等于每段所述导程内的所述油腔(3)的数量，各所述导程内对应位置处的所述油腔(3)与同一个所述通油孔(4)连通，与同一个所述测压孔(5)连通。
7.如权利要求6所述的静压螺母副，其特征在于，所述通油孔(4)的端口设置在所述螺母(2)的一个端面，所述测压孔(5)的端口设置在所述螺母(2)的另一个端面。
8.如权利要求7所述的静压螺母副，其特征在于，所述通油孔(4)的所述端口所在的端面设有法兰(7)，所述法兰(7)设有与所述通油孔(4)连通的供油孔(71)。
9.如权利要求8所述的静压螺母副，其特征在于，所述法兰(7)与所述螺母(2)的接合面上设置两个密封圈(8)，分别位于所述通油孔(4)的所述端口的两侧，所述法兰(7)与所述螺母(2)通过定位环(9)定位。
10.如权利要求9所述的静压螺母副，其特征在于，所述调压部件(6)为节流器。
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