一种惯性摩擦焊机轴向半闭式动静压承载-滚动轴承联合支承主轴系统技术方案

一种惯性摩擦焊机轴向半闭式动静压承载

【技术实现步骤摘要】
一种惯性摩擦焊机轴向半闭式动静压承载
‑
滚动轴承联合支承主轴系统


[0001]本专利技术属于摩擦焊接设备
涉及一种惯性摩擦焊机轴向半闭式动静压承载
‑
滚动轴承联合支承主轴系统
。

技术介绍

[0002]惯性摩擦焊技术是利用电动机（
18
）使惯性储能盘（
17
）获得势能，后关闭电动机（
18
），通过对移动侧工件（
21
）施加顶锻力，使两工件相接触，由于表面因摩擦而产生热量，使两工件表面部分进入高温状态
。
顶锻力使两工件相接触位置产生弹塑性变形，两侧焊接工件之间发生渗透，即两工件被焊接在一起
。
但焊接过程需要保障液体动静压推力轴承（
11
）的油膜结构具有一定刚度，并且使油膜在焊接过程具有稳定性，故而，选择推力滚子轴承通过预紧的方式在惯性摩擦焊机主轴末端作为背压轴承（3）
。
通过这种方式，液体动静压推力轴承（
11
）在承载方面，使得其在高速旋转并承受顶锻力时的油膜更加稳定，保障最小承载油膜间隙
。
同时，在装配加工方面，由于只应用了一侧液体动静压推力轴承（
11
）作为主要的轴向承载轴承，使得工厂对动静压推力轴承的轴瓦刮研效率提高，减少加工制造成本
。

技术实现思路

[0003]本专利技术所要解决的技术问题是针对在焊接过程中要对主轴系统实行半闭式控制，即主轴系统在未承受顶锻力时为闭式控制，进而主轴高速旋转且未承受顶锻力时的油膜刚度得以提高，以获得更好抵抗外力的能力，在这个过程中，由于预紧力一直存在，此过程具有反馈的效果，即形成闭式
。
而在承受顶锻力时因为顶锻力远超出背压轴承（3）预紧的范围，超出反馈限度，使得主轴系统变为开式，极大地降低了主轴系统工作的复杂程度，结构简单易用，易于装配
、
刮研，维护与生产
。
针对以上内容提出的一种惯性摩擦焊机轴向半闭式动静压承载
‑
滚动轴承联合支承主轴系统
。
[0004]惯性摩擦焊机轴向半闭式动静压承载
‑
滚动轴承联合支承主轴系统按照以下结构实现：
[0005]一种惯性摩擦焊机轴向半闭式动静压承载
‑
滚动轴承联合支承主轴系统，其整体工作过程在于：惯性摩擦焊机在停机时移动侧机构（
22
）在固定端行程导轨（
25
）后端，使中间空间变大，便于安装工件，当焊接开始，惯性摩擦焊机通过移动端行程导轨（
23
）将移动侧工件（
21
）贴近旋转侧工件（
20
），启动电动机（
18
），带动旋转侧主轴（
19
）旋转并且使惯性储能盘（
17
）具有焊接工件所需的转动惯量，在工作过程中，背压轴承（3）始终处于轴向预紧状态，停止电动机（
18
），通过移动侧机构（
22
）施加顶锻力，移动侧焊件（
21
）与旋转侧焊件（
20
）接触摩擦，背压轴承（3）由于顶锻力作用处于放松状态，产生振动和噪音，由弹簧结构（2）负责在施加顶锻力后压紧背压轴承（3）以减缓振动和噪音，接触部分由于发生摩擦，势能转化为热能，使接触部分区域进入高温状态，在顶锻力作用下，发生弹塑性变形，直至势能耗尽旋转侧工件（
20
）与移动侧工件（
21
）焊接在一起，惯性摩擦焊接过程结束
。
[0006]所述摩擦焊接中对背压轴承（3）施加预紧力，在摩擦焊机旋转侧主轴（
19
）末端增设背压轴承（3），并对背压轴承（3）施加预紧力，预紧力的大约为所选用背压轴承（3）的轴向极限压力的
50
％，使得液体动静压推力轴承（
11
）在旋转侧工件（
20
）高速旋转且未承受顶锻力时使液体动静压推力轴承（
11
）的油膜具有一定的刚度，使旋转侧工件（
20
）在高速旋转但未承受顶锻力时可以避免轴向窜动，提高焊接精度，提高对焊接结束后焊件接口处轴向缩短量的控制精度
。
[0007]所述摩擦焊接中，之所以称背压轴承（3）作背压的惯性摩擦焊机主轴系统为半闭式，是因为在焊接过程中，只有顶锻力小于或等于预紧力时，通过恒流供油的方式，液体动静压推力轴承（
11
）才可以构成反馈结构，即惯性摩擦焊机主轴系统构成闭式，有利于在惯性储能盘（
17
）工作时保持液体静压推力轴承（
11
）的油膜刚度与稳定性，防止主轴系统进行轴向窜动，而当顶锻力超过预紧力时，超出了液体动静压推力轴承（
11
）的油膜反馈范围，惯性摩擦焊机主轴系统则构成开式结构，只需保证恒流供油系统的稳定，便可以保障焊接的稳定，结构简单，易维护，因此，由于以上原因称这种结构为惯性摩擦焊机轴向半闭式动静压承载
‑
滚动轴承联合支承主轴系统
。
[0008]所述的摩擦焊接中，当惯性摩擦焊机工作时，旋转侧工件（
20
）承受顶锻力时，使背压轴承（3）放松，并且惯性摩擦焊机旋转侧主轴（
19
）处于旋转状态，因此，背压轴承（3）会发生振动，产生噪音，甚至对轴承寿命有一些负面影响，针对此问题，在背压轴承（3）后端增设弹簧结构（2）用以减轻惯性摩擦焊机旋转侧主轴（
19
）在高速旋转且承受顶锻力时末端背压轴承（3）的振动与噪声，减小振动对轴承寿命的影响，虽然弹簧结构（2）的压力可以算作预紧力的一部分，但是由于弹簧结构（2）的压力与轴承的预紧力相差甚多，所以可以在计算预紧力时可以省略弹簧结构（2）的压力
。
[0009]所述的摩擦焊接过程中，在惯性摩擦焊机旋转侧主轴（
19
）前端，由于承载主轴前端各部件及自身的重量，故设计两列角接触球轴承（
14
）作为支撑，由于双列角接触球轴承（
14
）可以调节间隙，使滚动体在两侧滚道内即做公转也做自转，防止滚动体在滚道内做平抛运动砸伤滚道
。
由于双列角接触球轴承（
14
）中滚动体与滚道的接触面积小，故选择适当的润滑油，可以有效的减小轴承的发热并且可以快速地将轴承产生的热量消散出去，进而减小双列角接触球轴承（
14
）的热变形，而双列角接触球轴承（
14
）的径向承载能力也符合主轴系统的承载标准，故前端选用双列角接触球轴承（
14
），同样地，根据主轴系统的径向承载特性选取双列圆柱滚子轴承（
10
）作为背压轴承（3）与液体动静压推力轴承（
11
）之间的径向承载轴本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种惯性摩擦焊机轴向半闭式动静压承载
‑
滚动轴承联合支承主轴系统，其特征在于：惯性摩擦焊机在停机时移动侧机构（
22
）在移动行程导轨（
23
）后端，使中间空间变大，便于安装工件，当焊接开始，惯性摩擦焊机通过移动行程导轨（
23
）将移动侧工件（
21
）贴近旋转侧工件（
20
），启动电动机（
18
），带动旋转侧主轴（
19
）旋转并且使惯性储能盘（
17
）具有焊接工件所需的转动惯量，在工作过程中，背压轴承（3）始终处于轴向预紧状态，停止电动机（
18
），通过移动侧机构（
22
）施加顶锻力，移动侧焊件（
21
）与旋转侧焊件（
20
）接触摩擦，背压轴承（3）由于顶锻力作用处于放松状态，产生振动和噪音，由弹簧结构（2）负责在施加顶锻力后压紧背压轴承（3）以减缓振动和噪音，接触部分由于发生摩擦，势能转化为热能，使接触部分区域进入高温状态，在顶锻力作用下，发生弹塑性变形，直至势能耗尽旋转侧工件（
20
）与移动侧工件（
21
）焊接在一起，惯性摩擦焊接过程结束
。2.
根据权利要求1所述的惯性摩擦焊机轴向半闭式动静压承载
‑
滚动轴承联合支承主轴系统，其特征在于：在惯性摩擦焊机旋转侧主轴（
19
）末端增设背压轴承（3），并对背压轴承（3）施加预紧力，使得液体动静压推力轴承（
11
）在旋转侧工件（
20
）高速旋转且未承受顶锻力时，提高承载油膜刚度，使旋转侧工件（
20
）在高速旋转但未承受顶锻力时可以避免轴向窜动，提高焊接精度，提高对焊接结束后焊件接口处轴向缩短量的控制精度
。3.
根据权利要求1所述的惯性摩擦焊机轴向半闭式动静压承载
‑
滚动轴承联合支承主轴系统，其特征在于：背压轴承（3）作预紧的惯性摩擦焊机主轴系统为半闭式系统，是因为在焊接过程中，外力小于或等于预紧力时，通过恒流供油的方式，液体动静压推力轴承（
11
）的承...

【专利技术属性】
技术研发人员：于晓东，杨欣逸，李璐，邵明娟，贾文涛，耿正坤，代瑞春，高大伟，张春波，梁武，周军，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：发明
国别省市：