一种惯性摩擦焊机轴向全过程闭式液体动静压支承主轴系统技术方案

一种惯性摩擦焊机轴向全过程闭式液体动静压支承主轴系统，本发明专利技术涉及惯性摩擦焊机轴向全过程闭式液体动静压支承主轴系统

【技术实现步骤摘要】
一种惯性摩擦焊机轴向全过程闭式液体动静压支承主轴系统


[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全过程闭式液体动静压支承主轴系统
。

技术介绍

[0002]惯性摩擦焊技术是利用电动机（
20
）使惯性储能盘（
18
）获得势能，后关闭电动机（
20
），通过对移动侧工件（
22
）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相互作用，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，设置液体动静压推力轴承用以提供非承载侧背压功能，通过调整流量来调节非承载侧液体动静压轴承的腔压，调节至合理的背压值，使推力轴承在承受轴向顶端力时可以在预定的范围内根据顶锻力的大小自适应调整油膜间隙，而撤销顶锻力之后可以自动恢复到初始油膜厚度，在这一过程中，全过程的反馈作用始终体现在主轴系统对油膜厚度的自动调整上，因此，称这种主轴系统为惯性摩擦焊机轴向全过程闭式液体动静压支承主轴系统，保障了轴向承载，提高了焊接加工的效率
。

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惯性摩擦焊接过程中要对主轴系统实行全过程闭式控制，即在主机工作开始后，针对相应的顶锻力大小时刻通过调整承载侧与非承载侧（背压侧）油膜的厚度来实现反馈，构成全过程闭式系统，全过程闭式系统极大地提高了调节油膜厚度的灵活性
。
全过程闭式系统在惯性摩擦焊机工作范围内极大地提高了惯性摩擦焊机工作的效率，而可以快速
、
高效地完成工作任务
。
全过程闭式液体动静压轴承由于采用恒流供油系统，可以实现对动静压轴承结构的精密控制，实现高精度的工作要求，更有利于控制焊接工件的轴向缩短量
。
全过程闭式动静压轴承由于其结构特点，可以有效避免因外部环境变化而引起的油膜不稳定的问题，从而保证了承载过程的稳定性和可靠性
。
针对以上内容提出的一种惯性摩擦焊机轴向全过程闭式液体动静压支承主轴系统
。
[0004]惯性摩擦焊机轴向全过程闭式液体动静压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全过程闭式液体动静压支承主轴系统，其全过程闭式工作流程在于：在摩擦焊接过程中，旋转侧主轴系统由于受到顶锻力的作用，全过程闭式主轴系统通过设置对置的液体动静压推力轴承来承受轴向的顶锻力，推力轴承的油膜间隙考虑到尺寸公差
、
热变形和力变形的总和，取4倍的安全余量来设定承载侧液体动静压推力轴承（
11
）与非承载侧液体动静压推力轴承（
12
）的初始与工作油膜厚度，对置的承载侧液体动静压推力轴承（
11
）的初始油膜厚度是非承载侧（背压侧）的
2~3
倍，而当受到顶锻力之后，承载侧油膜变为未受到顶锻力时非承载侧的油膜厚度，总之两侧油膜厚度的总和不变，由于系统对置的推力轴承采用恒流供油，闭式系统可以使两侧油膜根据顶锻力的不同，而自行调
整承载侧与非承载侧油膜厚度，惯性摩擦焊接过程结束，两侧油膜自动恢复初始状态
。
[0006]所述的摩擦焊接在调整油膜间隙时，对置结构的两侧动静压推力轴承采用恒流供油的供油方式，即供油流量在工作过程中始终不变，但由于两侧油膜厚度不一致，故而两侧流量不一定相等，根据结构尺寸要求，两侧油膜厚度总和一致，当初始状态下，即未受到顶锻力时，承载侧液体动静压推力轴承（
11
）的油膜厚度为非承载侧油膜厚度的
2~3
倍，当受到顶锻力时，两侧油膜厚度发生变化，非承载侧（背压侧）油膜厚度变为承载侧油膜厚度的
2~3
倍，由于系统为闭式结构，可以根据顶锻力的大小进行适当调整，即根据负载实现自适应调整油膜厚度，该过程具有极高的灵活性，可以提高惯性摩擦焊机对轴向顶锻力的适应能力
。
[0007]所述摩擦焊接中背压功能由非承载侧液体动静压推力轴承（
12
）承担
。
由于非承载侧液体动静压推力轴承（
12
）具有背压的作用，通过调整非承载侧液体动静压轴承（
12
）的进油流量来设定背压值，背压值过大则会导致在承受顶锻力时主承载侧油腔压力过大，油膜发热增加，使油垫的热变形加大，进而降低油膜的稳定性，而背压值过小则会使双侧油膜的刚度下降，降低油膜抵抗外力变化的能力，而且在顶锻力撤销时，如果背压值过小则很容易使承载侧液体动静压推力轴承（
11
）与非承载侧液体动静压推力轴承（
12
）两侧腔压差距过大而丧失反馈功能，发生碰撞甚至损毁，造成设备的损坏
。
[0008]所述摩擦焊接中焊接工件的整体焊接流程是，惯性摩擦焊机在停机时移动侧机构（
25
）在固定端行程导轨（
28
）后端，使中间空间变大，在移动侧机构（
25
）的卡具（
24
）安装移动侧被焊工件（
23
），当焊接开始，惯性摩擦焊机通过移动端行程导轨（
26
）将移动侧工件（
23
）贴近旋转侧工件（
22
）并锁定位置，启动电动机（
20
），带动旋转侧主轴（
19
）旋转并且使惯性储能盘（
18
）具有焊接工件所需的转动惯量，后移动侧机构（
25
）通过内部的结构变化，使移动侧焊件接触到旋转侧焊件（
22
）上，期间有持续的顶锻力存在，移动侧机构焊件（
23
）接触部分通过摩擦将势能转化为热能，使接触部分区域进入高温状态，发生弹塑性变形，直至冷却后旋转侧工件（
22
）与移动侧工件（
23
）焊接在一起，撤销顶锻力宣告焊接过程结束
。
[0009]所述的摩擦焊接中，之所以称之为轴向全过程闭式液体动静压支承主轴系统，是因为主轴系统中全过程闭式具体表现在惯性摩擦焊机在工作初期进行旋转储能时，通过恒流供油使承载侧与非承载侧油腔压力在设定的油膜厚度下达到力平衡状态，而承受顶锻力时会按照顶锻力大小自适应调整两侧油膜间隙，而撤销顶锻力后又能够恢复初始位置从而构成反馈结构，即从惯性储能盘（
18
）开始进行储能到势能耗尽两工件焊接结束时构成全过程闭式系统
。
[0010]本专利技术设计了一种对置而放的液体动静压推力轴承分别作为承载侧与非承载侧（背压侧），以达到在承受不同大小的轴向顶锻力后，时刻通过调整油膜厚度以适应轴向负载，并在轴向顶锻力撤销之后恢复到初始油膜位置，实现焊接前后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种惯性摩擦焊机轴向全过程闭式液体动静压支承主轴系统，其特征在于：在摩擦焊接过程中，由于受到顶锻力的作用，全过程闭式主轴系统通过设置对置结构的液体动静压推力轴承来承受轴向顶锻力，推力轴承的油膜间隙考虑到尺寸公差
、
热变形和力变形的总和，取
3~4
倍的安全余量来设定承载侧液体动静压推力轴承（
11
）与非承载侧液体动静压推力轴承（
12
）的初始与工作油膜厚度，对置的承载侧液体动静压推力轴承（
11
）的初始油膜厚度是非承载侧（背压侧）的
2~3
倍，而当受到顶锻力之后，承载侧油膜变为未受到顶锻力时非承载侧的油膜厚度，总之两侧油膜厚度的总和不变，由于系统对置结构的推力轴承采用恒流供油，闭式系统可以使两侧油膜根据顶锻力的不同，而自行调整承载侧与非承载侧油膜厚度，惯性摩擦焊接过程结束，两侧油膜自动恢复初始状态
。2.
一种惯性摩擦焊机轴向全过程闭式液体动静压支承主轴系统，其特征在于：对置结构的两侧动静压推力轴承采用恒流供油的供油方式，即供油流量在工作过程中始终不变，但由于两侧油膜厚度不一致，故而两侧流量不一定相等，根据结构尺寸要求，两侧油膜厚度总和一致，当初始状态下，即未受到顶锻力时，承载侧液体动静压推力轴承（
11
）的油膜厚度为非承载侧油膜厚度的
2~3
倍，当受到顶锻力时，两侧油膜厚度发生变化，非承载侧（背压侧）油膜厚度变为承载侧油膜厚度的
2~3
倍，由于系统为闭式结构，可以根据顶锻力的大小进行适当调整，即根据轴向负载的大小实现自适应调整油膜厚度
。3.
一种惯性摩擦焊机轴向全过程闭式液体动静压支承主轴系统，其特征在于：非承载侧液体动静压推力轴承（
12
）具有背压的作用，通过调整非承载侧液体动静压轴承（
12
）的进油流量来设定背压值，背压值过大则会导致在承受顶锻力时主承载侧油腔压力过大，油膜发热增加，使油垫的热变形加大，进而降低油膜的稳定性，而背压值过小则会使双侧油膜的刚度下降，降低油膜抵抗外...

【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：