CN111828480B - 一种抗冲击滑动主轴装置 - Google Patents

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Abstract

本发明属于机械装配技术领域,公开了一种抗冲击滑动主轴装置,实现轴芯和轴瓦衬套对轴瓦、轴套的全包容,并在设计上避免陶瓷零件形状突变;同时将所有轴套设置为陶瓷材料,所有轴瓦设置为聚醚醚酮或聚醚醚酮基复合材料,两者构成陶瓷‑聚醚醚酮摩擦副;还进一步通过结构设计对供液路径进行了优化,使得供液路径的加工和安装更加方便,并且防止供液路径的堵塞、泄露。最终,本发明能够降低滑动主轴装置的加工难度,提高其抗冲击性和承载能力,增加其耐磨性和使用寿命。

Description

一种抗冲击滑动主轴装置
技术领域
本发明属于机械装配技术领域,尤其是涉及一种滑动主轴装置。
背景技术
主轴单元作为机床、高速压缩机组等回转机械的核心功能部件,是决定回转机械高速化和高精度的关键部分。目前国内主轴普遍存在转速较低、动静态特性差、精度保持性不高等问题,并且传统主轴在高速运转时容易引起主轴高温变形,从而影响主轴精度和运转稳定性。同时,传统主轴的摩擦副材料均为金属,耐磨性、耐腐蚀性、高温强度等性能较差。鉴于此,出现了高性能的陶瓷主轴,其使用的陶瓷材料具有耐腐蚀、耐磨性好、密度低、刚性高、弹性模量高、热膨胀系数低等诸多优点,可以提高主轴速度、转矩等各方面的性能。
但是,现有陶瓷主轴存在以下缺陷:一是陶瓷件边缘易碎;由于陶瓷材料脆性大,抗冲击能力差,径向陶瓷轴套、止推陶瓷轴套等陶瓷零部件的轴向两端边缘受力时易碎;二是陶瓷件加工困难废品率高;在陶瓷零件上加工泄液结构等复杂形状时由于加工难度大而容易报废。三是主轴抗冲击性差;现有陶瓷主轴主要采用陶瓷-陶瓷或者陶瓷-钢配副,摩擦副的抗冲击性能较差。
发明内容
本发明主要针对现有陶瓷主轴装置存在的陶瓷件边缘易碎、陶瓷件加工困难、主轴抗冲击性差等问题,提供了一种抗冲击滑动主轴装置,通过合理结构设计保护陶瓷件边缘,同时将轴瓦材料选择为聚醚醚酮或聚醚醚酮基复合材料;从而降低主轴装置的加工难度,提高抗冲击性和承载能力,增加可靠性和使用寿命。
为了解决上述技术问题,本发明通过以下的技术方案予以实现:
一种抗冲击滑动主轴装置,包括轴芯和双侧对称设置的径向-止推轴承;所述轴芯中部设置有扩径部,该扩径部形成两侧轴肩;两侧所述轴肩的端面均设置有止推槽;
所述径向-止推轴承包括径向陶瓷轴套、径向聚醚醚酮轴瓦、轴瓦衬套、止推陶瓷轴套和止推聚醚醚酮轴瓦;
所述止推陶瓷轴套安装于所述止推槽内,所述轴芯对所述止推陶瓷轴套的非摩擦面包容;所述径向陶瓷轴套以所述止推陶瓷轴套为基准装配于所述轴芯;
所述轴瓦衬套设置有径向内孔和止推内孔;所述径向聚醚醚酮轴瓦安装于所述径向内孔,且所述径向聚醚醚酮轴瓦与所述径向陶瓷轴套构成径向间隙;所述止推聚醚醚酮轴瓦安装于所述止推内孔,且所述止推聚醚醚酮轴瓦与所述止推陶瓷轴套之间构成轴向间隙;所述止推聚醚醚酮轴瓦的滑动摩擦面设置有止推液腔。
进一步地,所述轴瓦衬套外侧设置有用于安装外置节流器的节流器安装孔;所述轴瓦衬套内部设置有供液孔和径向进液孔;所述节流器安装孔与所述供液孔相连通,所述供液孔通过所述径向进液孔与所述径向聚醚醚酮轴瓦的径向液腔连通;
所述止推轴瓦设置有轴向进液孔和泄液环,所述轴向进液孔与所述供液孔和所述止推液腔分别相连通,所述泄液环与壳体的泄液结构相连通。
更进一步地,所述轴瓦衬套设置有凸缘部,所述凸缘部外侧露出于壳体,并且所述节流器安装孔设置于所述凸缘部外侧。
进一步地,主轴装置采用水基润滑液。
进一步地,所述径向陶瓷轴套、所述径向聚醚醚酮轴瓦、所述止推陶瓷轴套和所述止推聚醚醚酮轴瓦中的至少之一,其滑动摩擦面设置有复合织构。
更进一步地,所述复合织构设置为三重复合织构,所述三重复合织构包括均匀布置在所述滑动摩擦面的凹坑组,每个所述凹坑组包括第一凹坑、第二凹坑和第三凹坑;所述第一凹坑的最大轴向尺寸为1-50微米、最大径向尺寸为2-5微米;所述第二凹坑的最大轴向尺寸为50-100微米、最大径向尺寸为5-30微米;所述第三凹坑的最大轴向尺寸为100-500微米、最大径向尺寸为0.2-2微米。
更进一步地,所述第一凹坑、所述第二凹坑和所述第三凹坑在所述滑动轴本体的滑动面的占比范围为1-30%。
更进一步地,每个所述凹坑组内的所述第一凹坑、所述第二凹坑和所述第三凹坑依次在轴向上等间距沿直线排列。
更进一步地,每个所述凹坑组内的所述第一凹坑、所述第二凹坑和所述第三凹坑按照三角形端点位置排列。
本发明的有益效果是:
本发明提供的抗冲击滑动主轴装置,在结构设计上采用双侧对称布置的径向-止推轴承结构,并在径向-止推轴承结构中将止推陶瓷轴套安装在轴芯轴肩的止推槽内,由于轴芯对止推陶瓷轴套的非滑动摩擦面进行了包容,在径向-止推轴承承受轴向力时,该包容结构起到对止推陶瓷轴套的支撑作用,保护了止推陶瓷轴套易破损破碎的边缘,更重要的是避免了传统主轴结构中止推轴承存在的悬臂梁结构,防止了陶瓷件形变的发生,极大提高了止推轴承的寿命。
本发明提供的抗冲击滑动主轴装置,轴套部分采用陶瓷制件、轴瓦采用聚醚醚酮制件;陶瓷轴套具有耐磨损、耐腐蚀、热膨胀系数低、热变形小等优点,能够提高主轴寿命,使主轴长期保持高精度状态;聚醚醚酮轴瓦具有耐高温、自润滑、易加工、高机械强度等优点;因此,二者构成的摩擦副避免了传统的陶瓷-陶瓷摩擦配副易碎、高磨损、高噪声的缺点,提高了轴承-主轴的抗冲击性,大幅度提高了主轴摩擦副寿命。同时,采用聚醚醚酮轴瓦还可以避免传统陶瓷轴瓦上因加工泄液孔而导致陶瓷件加工困难废品率高的缺陷。
本发明提供的抗冲击滑动主轴装置,还对供液路径进行了优化。将供液路径设置在轴瓦衬套内,由于轴瓦衬套的制造精度比壳体的高,更加便于供液路径的加工和安装,极大避免了供液路径设置在壳体中存在的泄露等现象;同时将传统轴瓦的节流孔用可拆卸、可更换的外置节流器代替,润滑液经外置节流器到达轴瓦衬套的供液孔和进液孔,最终进入径向轴瓦和止推轴瓦的液腔,形成径向承载液膜和轴向承载液膜;从而保证了供液路径的畅通、安装和维修的方便,避免了传统供液路径中存在的堵塞、维修困难等问题。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解,本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明,并不构成对本发明的不当限定。在附图中:
图1是本发明实施例的一种滑动主轴装置的整体装配示意图;
图2是图1中轴芯的正视图;
图3是图2的侧视图;
图4是图1中轴瓦衬套的结构示意图;
图5是图1中止推聚醚醚酮轴瓦的结构示意图;
图6是图5的侧视图;
图7是径向陶瓷轴套5所设置三重复合织构的结构示意图。
上述图中:1、轴芯,1-1、轴肩,1-2、止推槽;2、轴瓦衬套,2-1、节流器安装孔,2-2、供液孔,2-3、径向进液孔,2-4、径向内孔,2-5、止推内孔;3、外置节流器;4、径向聚醚醚酮轴瓦;5、径向陶瓷轴套,5-1、第一凹坑,5-2、第二凹坑,5-3、第三凹坑;6、壳体;7、止推聚醚醚酮轴瓦,7-1、轴向进液孔,7-2、止推液腔,7-3、泄液环;8、止推陶瓷轴套。
具体实施方式
需要说明的是,在不冲突的情况下,本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
为解决传统主轴-轴承金属摩擦副耐磨损性差、热膨胀系数高的问题,在本实施例中提供了一种抗冲击滑动主轴装置,采用轴芯1和轴瓦衬套2对所有轴套和轴瓦的全包容结构设计,避免陶瓷零件形状突变;同时轴套为陶瓷材料,轴瓦为聚醚醚酮或聚醚醚酮基复合材料材料,两者构成的摩擦副具有优异的抗冲击抗摩擦磨损性能,且能够适应水基润滑液低粘度润滑易发生边界摩擦和干摩擦的状态。
图1是根据本发明实施例的滑动主轴装置的整体装配示意图,如图1所示,该滑动主轴装置包括轴芯1,轴芯1前后对称地安装有两套径向-止推轴承。
结合图2和图3所示,轴芯1中部设置有扩径部,该扩径部形成两侧的轴肩1-1,两侧轴肩1-1的端面均设置有止推槽1-2,该止推槽1-2用于安装止推陶瓷轴套8。
径向-止推轴承包括径向陶瓷轴套5、径向聚醚醚酮轴瓦4、轴瓦衬套2、止推陶瓷轴套8和止推聚醚醚酮轴瓦7。其中,径向陶瓷轴套5、止推陶瓷轴套8固定安装于轴芯1,随轴芯1转动,为转动件;径向聚醚醚酮轴瓦4、轴瓦衬套2、止推聚醚醚酮轴瓦7固定在壳体6上静止不动,为固定件。
止推陶瓷轴套8粘接或过盈装配在轴芯1的止推槽1-2内,止推陶瓷轴套8后端面与止推槽1-2槽面紧密贴合,厚度与止推槽1-2槽深相等,从而实现了轴芯1对止推陶瓷轴套8非摩擦面的包容效果,能够使径向-止推轴承的止推部分在承受轴向力时起到保护支撑的作用,避免了传统止推轴承轴套的悬臂梁结构带来的形变、破损破裂等问题。
径向陶瓷轴套5以止推陶瓷轴套8的前端面为基准,粘接或过盈装配在轴芯1上。
轴瓦衬套2固定安装于壳体6,并由轴芯1的轴肩1-1限位,同时轴瓦衬套2与径向陶瓷轴套5之间存在径向间隙。结合图4所示,轴瓦衬套2包括径向内孔2-4和止推内孔2-5,径向内孔2-4用于安装径向聚醚醚酮轴瓦4,止推内孔2-5用于安装止推聚醚醚酮轴瓦7。
径向聚醚醚酮轴瓦4以径向内孔2-4的孔底面为基准,粘接或过盈装配在以轴瓦衬套2的径向内孔2-4内;并且,径向聚醚醚酮轴瓦4与径向陶瓷轴套5之间构成径向间隙。与常规技术相同,径向聚醚醚酮轴瓦4的滑动面设置有径向液腔。
止推聚醚醚酮轴瓦7以止推内孔2-5的孔底面为基准,粘接或过盈装配在轴瓦衬套2的止推内孔2-5内。止推聚醚醚酮轴瓦7与径向陶瓷轴套5之间构成径向间隙,止推聚醚醚酮轴瓦7与止推陶瓷轴套8之间构成轴向间隙并设置有止推液腔7-2。具体的径向间隙和止推间隙值应视工作条件而定,范围包括从毫米级至微米级。
至此,实现了轴芯1和轴瓦衬套2对径向聚醚醚酮轴瓦4、径向陶瓷轴套5、止推聚醚醚酮轴瓦7和止推陶瓷轴套8的全包容。具体地,陶瓷材料制成的径向陶瓷轴套5、止推陶瓷轴套8共同构成陶瓷轴套,径向聚醚醚酮轴瓦4、止推聚醚醚酮轴瓦7共同构成聚醚醚酮轴瓦,陶瓷轴套和聚醚醚酮轴瓦构成径向-止推轴承的滑动摩擦副。一方面,全包容结构有效改善了陶瓷轴套的受力情况,改善了主轴上陶瓷零件的应力集中现象,弥补了陶瓷零件拉伸强度差、脆性大等材料缺陷,大大提高了主轴使用的安全性和可靠性。另一方面,陶瓷轴套和聚醚醚酮轴瓦的配合提高了轴承-主轴的耐磨性和抗冲击性,大幅度提高了主轴摩擦副寿命,避免了传统的陶瓷-陶瓷摩擦配副易碎、自润滑性能差缺点。
轴瓦衬套2远离于轴芯1中间扩径部的一端设置有凸缘部,该凸缘部的外径大于壳体6的外径,即该凸缘部外侧露出于壳体6。轴瓦衬套2的凸缘部用于与壳体6定位,并且凸缘部的外回转面设置有节流器安装孔2-1,节流器安装孔2-1用于安装外置节流器3。外置节流器3可以根据工况更换其类型,可以是毛细管节流器、小孔式节流器或者多孔质节流器等。
轴瓦衬套2内部设置有供液孔2-2和径向进液孔2-3。供液孔2-2与节流器安装孔2-1相连通,并且供液孔2-2分别与径向进液孔2-3和止推内孔2-5相连通。径向进液孔2-3与径向内孔2-4相连通,由此径向聚醚醚酮轴瓦4装配在径向内孔2-4内之后,径向进液孔2-3实现与径向聚醚醚酮轴瓦4的径向液腔相连通,径向液腔的液体在径向聚醚醚酮轴瓦4与径向陶瓷轴套5之间形成径向承载液膜,在径向上分隔开旋转件和支撑件,实现了液体摩擦。
结合图5和图6所示,止推聚醚醚酮轴瓦7设置有轴向进液孔7-1、止推液腔7-2和泄液环7-3,并且轴向进液孔7-1与止推液腔7-2连通。止推聚醚醚酮轴瓦7装配在止推内孔2-5内之后,轴向进液孔7-1与轴瓦衬套2的供液孔2-2相连通,实现对止推液腔7-2的供液。止推液腔7-2设置于止推聚醚醚酮轴瓦7的滑动摩擦面,即位于止推聚醚醚酮轴瓦7与止推陶瓷轴套8之间,用于形成轴向承载液膜,在轴向分隔开旋转件和支撑件,实现了液体摩擦。泄液环7-3通过止推聚醚醚酮轴瓦7与径向陶瓷轴套5的径向间隙与壳体6的泄液环连通,从而实现径向-止推轴承的止推部分的泄液。而径向-止推轴承的径向部分的泄液与常规技术相同。
这样,所有孔道结构均设置在轴瓦衬套2、径向聚醚醚酮轴瓦4、止推聚醚醚酮轴瓦7上,而不涉及径向陶瓷轴套5和止推陶瓷轴套8,由于金属材料和聚醚醚酮材料比陶瓷材料加工更为方便,因而大大降低滑动主轴装置的加工难度,有效避免废品率高的缺陷。
在径向-止推轴承工作过程中,先将润滑液通过外置节流器3进入轴瓦衬套2的供液孔2-2中,随后液流沿供液孔2-2一路经过止推聚醚醚酮轴瓦7的轴向进液孔7-1进入到止推液腔7-2内,该止推液腔7-2内液体在止推聚醚醚酮轴瓦7和止推陶瓷轴套8之间形成轴向承载液膜;另一路经过径向进液孔2-3进入径向聚醚醚酮轴瓦4的径向液腔内,该径向液腔内液体在径向聚醚醚酮轴瓦4和径向陶瓷轴套5之间的间隙形成径向承载液膜。此供液路径相较于传统供液路径,将传统轴瓦上的节流结构用安装在轴瓦衬套2外侧的外置节流器3代替,一来可以根据工况来改变节流器的形式,二来可以避免供液路径堵塞的现象发生,便于供液路径的畅通和维修。径向承载液膜形成后,润滑液可以经轴瓦衬套2和径向陶瓷轴套5间存在的间隙流入壳体6的泄液环中。
作为一种优选的情况,本发明的抗冲击滑动主轴装置所采用的润滑剂为水基润滑液,具有三方面效果:一是由于水基润滑液比热容较大,使得滑动主轴装置在高速回转状态下的温升较小,避免了传统油润滑存在的温升过大导致润滑液粘度降低,从而导致主轴刚度、承载能力的降低;二是可以通过调节水基润滑液的粘度,解决滑动主轴装置承载能力差的问题;三是陶瓷轴套和聚醚醚酮轴瓦构成的滑动摩擦副能够适应水基润滑液低粘度润滑,易发生边界摩擦和干摩擦的状态。
作为一种优选的情况,本发明的抗冲击滑动主轴装置的径向聚醚醚酮轴瓦4、径向陶瓷轴套5、止推聚醚醚酮轴瓦7和止推陶瓷轴套8中的至少之一,其滑动摩擦面可以设置有复合织构,以对轴承滑动摩擦面纹理分布进行优化,提升了轴承的耐摩擦性,降低了摩擦系数和噪声并具有良好的承载能力。
作为一种可选的方式,复合织构具体可以为三重复合织构。如图7所示,以径向陶瓷轴套5为例进行说明,径向陶瓷轴套5的滑动摩擦面上设置有三重复合织构,该三重复合织构包括均匀布置在滑动面上的凹坑组,每个凹坑组包括第一凹坑5-1、第二凹坑5-2和第三凹坑5-3。其中,第一凹坑5-1的最大轴向尺寸为1-50微米、最大径向尺寸为2-5微米;第二凹坑5-2的最大轴向尺寸为50-100微米、最大径向尺寸为5-30微米;第三凹坑5-3的最大轴向尺寸为100-500微米、最大径向尺寸为0.2-2微米。一般地,第一凹坑5-1、第二凹坑5-2和第三凹坑5-3在滑动面的占比范围为1-30%。每个凹坑组内的第一凹坑5-1、第二凹坑5-2和第三凹坑5-3可以依次在轴向上等间距沿直线排列,也按照三角形端点位置排列。另外,第一凹坑5-1、第二凹坑5-2和第三凹坑5-3的径向截面可以为矩形、半圆形、三角形、倒梯形中的任意一种;轴向截面为圆形、椭圆形、半圆形、多边形中的任意一种。
还需要特别指出的是,用于制造径向陶瓷轴套5和/或止推陶瓷轴套8的陶瓷材料,主要包括采用各种制备方法形成的氧化物陶瓷和非氧化物陶瓷两类。其中氧化物陶瓷主要包括氧化铝(Al2O3)、氧化锆(ZrO2)等材料,非氧化物陶瓷主要包括碳化硅(SiC)和氮化硅(Si3N4)等材料。并且需注意,径向陶瓷轴套5和止推陶瓷轴套8也可以分别采用不同的陶瓷材料制作,不同材料的陶瓷轴承摩擦副的性能各有偏重。用于制造以上所有金属零件的金属材料,具体地可以是碳素结构钢、合金结构钢、钛合金等各种金属材料。
从以上的描述中可以看出,本发明的上述实施例提供了更加适用于具有陶瓷轴套的滑动主轴装置结构设计,避免了传统止推轴承在悬臂梁状态下所产生的弊端;同时将轴瓦的材料优化为聚醚醚酮或聚醚醚酮基复合材料;从而能够有效支撑和保护轴承结构,提高其抗冲击性。在此基础上还提供了供液路径的改进设计,使得供液路径的加工和安装更加方便,还可防止供液路径的堵塞、泄露。综上,本发明上述实施例的滑动主轴装置降低加工难度,提高抗冲击性和承载能力,增加耐磨性和使用寿命。
需要注意的是,这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式,而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的,除非上下文另外明确指出,否则单数形式也意图包括复数形式,此外,还应当理解的是,当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时,其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
此外,需要说明的是,使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件,仅仅是为了便于对相应零部件进行区别,如没有另行声明,上述词语并没有特殊含义,因此不能理解为对本申请保护范围的限制。
除非另外具体说明,否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本申请的范围。同时,应当明白,为了便于描述,附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论,但在适当情况下,所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中,任何具体值应被解释为仅仅是示例性的,而不是作为限制。因此,示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到:相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项,因此,一旦某一项在一个附图中被定义,则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已,并不用于限制本发明,对于本领域的技术人员来说,本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种抗冲击滑动主轴装置,包括轴芯和双侧对称设置的径向-止推轴承;所述轴芯中部设置有扩径部,该扩径部形成两侧轴肩;其特征在于,两侧所述轴肩的端面均设置有止推槽;
所述径向-止推轴承包括径向陶瓷轴套、径向聚醚醚酮轴瓦、轴瓦衬套、止推陶瓷轴套和止推聚醚醚酮轴瓦;
所述止推陶瓷轴套安装于所述止推槽内,所述轴芯对所述止推陶瓷轴套的非摩擦面包容;所述径向陶瓷轴套以所述止推陶瓷轴套为基准装配于所述轴芯;
所述轴瓦衬套设置有径向内孔和止推内孔;所述径向聚醚醚酮轴瓦安装于所述径向内孔,且所述径向聚醚醚酮轴瓦与所述径向陶瓷轴套构成径向间隙;所述止推聚醚醚酮轴瓦安装于所述止推内孔,且所述止推聚醚醚酮轴瓦与所述止推陶瓷轴套之间构成轴向间隙;所述止推聚醚醚酮轴瓦的滑动摩擦面设置有止推液腔;
所述轴瓦衬套外侧设置有用于安装外置节流器的节流器安装孔;所述轴瓦衬套内部设置有供液孔和径向进液孔;所述节流器安装孔与所述供液孔相连通,所述供液孔通过所述径向进液孔与所述径向聚醚醚酮轴瓦的径向液腔连通;
所述止推聚醚醚酮轴瓦设置有轴向进液孔和泄液环,所述轴向进液孔与所述供液孔和所述止推液腔分别相连通,所述泄液环与壳体的泄液结构相连通。
2.根据权利要求1所述的一种抗冲击滑动主轴装置,其特征在于,所述轴瓦衬套设置有凸缘部,所述凸缘部外侧露出于壳体,并且所述节流器安装孔设置于所述凸缘部外侧。
3.根据权利要求1所述的一种抗冲击滑动主轴装置,其特征在于,主轴装置采用水基润滑液。
4.根据权利要求1所述的一种抗冲击滑动主轴装置,其特征在于,所述径向陶瓷轴套、所述径向聚醚醚酮轴瓦、所述止推陶瓷轴套和所述止推聚醚醚酮轴瓦中的至少之一,其滑动摩擦面设置有复合织构。
5.根据权利要求4所述的一种抗冲击滑动主轴装置,其特征在于,所述复合织构设置为三重复合织构,所述三重复合织构包括均匀布置在所述滑动摩擦面的凹坑组,每个所述凹坑组包括第一凹坑、第二凹坑和第三凹坑;所述第一凹坑的最大轴向尺寸为1-50微米、最大径向尺寸为2-5微米;所述第二凹坑的最大轴向尺寸为50-100微米、最大径向尺寸为5-30微米;所述第三凹坑的最大轴向尺寸为100-500微米、最大径向尺寸为0.2-2微米。
6.根据权利要求5所述的一种抗冲击滑动主轴装置,其特征在于,所述第一凹坑、所述第二凹坑和所述第三凹坑在滑动主轴装置的滑动面的占比范围为1-30%。
7.根据权利要求5所述的一种抗冲击滑动主轴装置,其特征在于,每个所述凹坑组内的所述第一凹坑、所述第二凹坑和所述第三凹坑依次在轴向上等间距沿直线排列。
8.根据权利要求5所述的一种抗冲击滑动主轴装置,其特征在于,每个所述凹坑组内的所述第一凹坑、所述第二凹坑和所述第三凹坑按照三角形端点位置排列。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114233609A (zh) * 2021-12-08 2022-03-25 珠海格力电器股份有限公司 轴承冷却结构及轴承及压缩机及制冷设备
CN115163666A (zh) * 2022-05-09 2022-10-11 中国船舶重工集团公司第七一九研究所 用于船舶推进轴系的艉轴承、船舶推进***及船舶

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101517250A (zh) * 2006-09-14 2009-08-26 Zf腓特烈港股份公司 具有焊接的壳体部件的球窝关节
CN205639304U (zh) * 2016-04-15 2016-10-12 吴校灿 轴瓦装置
CN106608016A (zh) * 2017-01-09 2017-05-03 长春工业大学 一种高分子复合材料滑动轴瓦的制备方法

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5827040A (en) * 1996-06-14 1998-10-27 Capstone Turbine Corporation Hydrostatic augmentation of a compliant foil hydrodynamic fluid film thrust bearing
CN102133649B (zh) * 2011-04-27 2013-01-02 天津大学 一种紧凑型动静压陶瓷主轴装置
CN103659587B (zh) * 2013-12-04 2016-08-24 西安交通大学苏州研究院 一种防轴向抱死的径向止推联合轴承支撑的静压主轴结构
CN203622184U (zh) * 2013-12-04 2014-06-04 西安交通大学苏州研究院 一种防轴向抱死的径向止推联合轴承支撑的静压主轴结构
CN110273921A (zh) * 2019-06-13 2019-09-24 天津大学 一种全工况复合结构滑动轴承
CN110230638A (zh) * 2019-06-13 2019-09-13 天津大学 一种全工况复合结构滑动轴

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101517250A (zh) * 2006-09-14 2009-08-26 Zf腓特烈港股份公司 具有焊接的壳体部件的球窝关节
CN205639304U (zh) * 2016-04-15 2016-10-12 吴校灿 轴瓦装置
CN106608016A (zh) * 2017-01-09 2017-05-03 长春工业大学 一种高分子复合材料滑动轴瓦的制备方法

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