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平面磨床為什麼必須是滑動軸承

發布時間:2023-05-09 20:16:11

㈠ 磨床上的軸承是什麼軸承用什麼材料做的

如果是磨床主軸:是機床用高精密或高精度軸承,一般採用P4級精度,要求高的的會用到進口品牌,常見的有NTN、NSK、FAG較多,國產的品牌:ZWZ、LYC等,主要用到角接觸P4級,如:7212A5TYNSULP4 NSK或7212UG/GNP4 NTN,有些也會用到短圓柱P4級,如:NSK NN3014TBKRCC1P4。

㈡ 哪位高人能告訴我「滑動軸承」在「機床」上的應用

1 機床主軸動壓滑動軸承結構原理

動壓滑動軸承按潤滑劑不同,分為液體動壓滑動軸承和氣體動壓滑動軸承,機床主軸常用的是多油楔液體動壓滑動軸承。

圖1
動壓滑動軸承是靠主軸以足夠高的角速度ω旋轉,將一定粘度的潤滑劑帶入收斂的多油楔中,形成壓力油膜承受載荷。油膜厚度取決於油楔形狀,油楔形狀是在軸瓦內壁上加工出曲線油槽,固定瓦有阿基米德曲線油槽(圖1(a)),有偏心園弧曲線油槽(圖1(b)),活動瓦塊撓支點B擺動能自動調整間隙,形成油楔(圖1 (c)).潤滑劑在收斂的楔形間隙中流動,由於油層間的剪切應力作用,產生流體動力,使相對運動的兩表面被油膜隔離,形成純液體摩擦。

動壓滑動軸承具有結構簡單,運轉平穩,抗振阻尼好,雜訊小,主軸系統強度和剛度大,軸承可靠性和承載能力高等特點。因此動壓滑動軸承廣泛應用於機床主軸和其他行業的機器設備中。

2 動壓滑動軸承動態工作狀況分析

圖2是機床主軸應用的固定三油楔動壓滑動軸承的原理圖。在軸頸上作用外載荷F,使軸頸中心O產生偏離至Oj,偏離位置常用偏心率ε和偏位角θ表示:Oj(θε),其中,ε=e/h0,e——偏心距,h0——軸承與軸頸的半徑間隙,h0=Rr。

圖2
若外載荷F是不隨時間變化的穩定載荷,則軸頸中心Oj在軸承中的位置是不變的,並處於某一偏心率ε和偏位角θ上,而軸承油膜力P施加給軸頸與外載荷F相平衡,這一位置Oj(ε、θ)稱為靜平衡位置。

若軸頸在靜平衡位置受到撓動(如切削材料硬度不均勻或主軸重量不平衡產生離心力等)時,軸頸中心Ojo(下角標「o」表示靜平衡位置上的值,下同)將在靜平衡位置作微小位移如圖3,軸頸中心Ojo位移到Od,Od為瞬時中心,用Δx和Δy表示,Od偏離Ojo的距離,稱為動態位移,Od為軸頸的動態瞬時中心。

圖3
將油膜力在靜平衡位置對Δx和Δy動態位移作泰勒(Taylor)展開,並略去無窮小量,則位移後的油膜力為:

式中:Px、Py——軸頸中心位移後的油膜力;
Pxj、Pyj——靜平衡位置的油膜力。

由式(1)定義八個系數為

式中:Kij——軸承剛度系數,i.j=x.y

Cij——軸承的阻尼系數,i.j=x.y;

Kij·Cij——統稱為軸承的動態特性系數。

由上可知,滑動軸承的動態特性系數是靜平衡位置的函數,即是偏心率ε和偏離角θ的函數。

動態位移相對靜平衡位置的油膜力和增量在水平方向和垂直方向的分量為:

ΔPx=Px-Pxj
ΔPy=Py-Pyj (3)

由式(1)和式(2)得

(4)式中是多油楔動壓滑動軸承中任一油楔油膜力增量表達式。式中下角標「i」表示任一固定油楔。

設固定瓦中共有S個油楔,則軸承油膜力的增量為:

式中:

式(5)、式(6)分別為多油楔動壓滑軸承油膜力增量和動態特性系數表達式。

3 動壓滑動軸承動特性系數

圖4
由圖4可以看出作用在軸頸上的油膜力沿OA和OB方向的分量為

式中,P—靜平衡位置的油膜力(N/m2),可由靜態平衡方程解得。

油膜力合力為

在靜平衡位置上油膜力P與外載荷F平衡,PA、PB、F

圖5
三者形成封閉關系圖5所示

tgθ=PA/PB (9)

動態特性系數類似式(2),定義極坐標系AOB為:

油膜力增量在極坐標AOB下可表示為:

式中:ΔA、ΔB——為軸頸中心Oj撓動後偏離靜平衡位置的位移增量。
ΔPA、ΔPB——極坐標下的油膜力增量。

極坐標和直角坐標有下列轉換關系:

將式(12)代入式(11)得:

由上式可得到不同坐標系下軸承動特性轉換關系式為:

4 動壓滑動軸承的穩定性分析計算

圖6是剛性主軸—軸承系統的力學模型,主軸中央裝有質量為m的齒輪,主軸設想成無質量的剛性軸,支承在兩個固定瓦動壓滑動軸承上。

圖6
由於軸是剛性的,因此,齒輪中心O與主軸中心重合於Oj,由於齒輪質量不均勻等原因,齒輪質心Od與幾何中心產生偏移,偏心距為e,圖示坐標系XOjoY選在齒輪中分面上,並與軸線垂直,y軸沿自重方向為正,為了得到系統在靜平衡位置附近撓動方程,設撓動後軸線始終保持平行,這樣兩端軸承的性能完全相同。當齒輪在靜平衡位置受到撓動後,質心偏離Oj到Od位移轉換關系為:

xod=x+ecos(ωt+β)
yod=y+esin(ωt+β) (16)

滑動軸承作用在主軸上的油膜力增量為

圖6中坐標原點Ojo為靜平衡位置齒輪中心,也是軸的靜平衡中心,則

Δx=x;Δy=y
Δx'=x';Δy'=y'

式(17)可表示為:

撓動後齒輪自身產生慣性力為

設作用在主軸上的外部力為零,根據作用在軸頸上的油膜力增量和慣性力平衡,如圖6(c)所示,可得到系統的運動方程為:

上式為齒輪對主軸——軸承系統運動方程,它表明主軸在y向和x向的振動通過軸承的交叉剛度和交叉阻尼系數耦合在一起,方程右端項是齒輪的質量不平衡引起的不平衡激振力。

研究系統的穩定性主要是自由振動方程,即式(20)的齊次方程為:

將式(21)用矩陣表示為:

式中L〔M〕=diag〔m m〕——質量矩陣;

方程式(22)共有四個特徵值和特徵向量,它們是共軛成對的,記為:

特徵值:δ1、δ2、δ1、δ2;
特徵向量:{Φ1}、{Φ2}、{Φ1}、{Φ2}

設特徵值δ具有如下形式

δ=-μ+jω (23)

這樣系統作自由振動的位移響應為:

若系統4個特徵值的實部均小於零,式(24)表示的位移響應{q}總是隨時間增加而不斷衰減的,此時齒輪中心O撓其靜平衡位置Oj的撓動軌跡如圖7(a),表現為受撓動後齒輪中心Od距靜平衡位置Oj越來越小,並最終回到原來的靜平衡位置,這一平衡位置是穩定的。

圖7
若至少有一個特徵值實部大於零,撓動軌跡如圖7(b),表現為受撓動後,齒輪中心Od偏離靜平衡位置Oj越來越大,這一位置是不穩定的。如果一個特徵實部等於零,其他特徵值均有負實部,式(24)的位移響應{q}的幅值保持不變,齒輪中心Od撓動為一幅值不變的封閉軌跡圖7(c),這一位置為穩定的邊界狀態。

5 結 論

1.動壓滑動軸承動態特徵系數是靜態位置的函數,即是偏心率ε和偏位角θ的函數。
2.交叉剛度是激發系統不穩定的主要因素之一,當外部阻尼為零時,系統有一個特徵值實部大於零,故交叉剛度激發系統失穩。
3.保證主軸軸承系統穩定的條件是系統的所有特徵值必須小於零

㈢ 磨床使用的砂輪軸承動壓和靜壓有什麼區別

靜壓軸承與動壓軸承

1.靜動壓軸承的工作原理

先啟動供油泵油經濾油器後經節流器進入油腔、此時在主軸頸表面

產生一層油膜支承、潤滑和冷卻主軸由於節流器的作用油液托起

主軸油經回油孔通過回油泵回至油箱。然後啟動磨頭電機主軸旋

轉。利用極易產生動壓效應的楔形油腔結構主軸進入高速穩態轉動

後形成強剛度的動壓油膜用以平衡在高速運行下的工作負載。

l 結構形式及特點: 整體套筒式結構,安裝方便; 高精度:由於承載油

膜的均化作用使主軸具有很高的旋轉精度: 主軸徑向跳動、軸向竄

動≤2μm或≤1μm 高剛度由於該軸系的獨特油腔結構軸承系統

在工作時主軸被一層壓力油膜浮起主軸未經旋轉時為純靜壓軸承

主軸旋轉時由於軸承內孔淺腔的階梯效應使得軸承內自然形成動壓

承載油膜因而形成具有壓力場的動壓滑動軸承該結構提高了軸承

的剛度軸向剛度可達到20—50kg /1μm徑向剛度可達到100kg /1μm

高承載能力由於動壓效果靠自然形成無需附加動力使得主軸承

載能力大大提高。 長使用壽命理論為無限期使用壽命,在正常使用

條件下極少維修.

2.動壓與靜壓SKF軸承特點及應用選例

磨床主軸進口軸承除採用滾動軸承外一般常用的是動壓滑動軸承

其特點是運動平穩抗振性好回轉速度高。但動壓滑動軸承必須在

一定的運轉速度下才能產生壓力油膜實現純液體摩擦因此不適用
於運轉速度低的主軸部件例如工件頭架主軸等。另外主軸在啟動

和停止時由於速度太低也不能建立壓力油膜因而不可避免地要

發生軸頸和軸承金屬表面的直接接觸引起磨損。

同時啟動力矩較大NSK軸承容易發熱。主軸在運轉過程中軸心

的偏移將隨外載荷和轉速等工作條件不同而不同旋轉精度和穩定性

有一定限制。靜壓軸承則不同由於它是靠外界液壓系統供給壓力油

形成壓力油膜的且油膜剛度決定於軸承本身的結構尺寸參數以及節

流器的性能等與主軸轉速外載荷無關因而可以保證軸承在不同的

工作情況下都處於穩定的純液體摩擦狀態軸承磨損很小可長期保

持工作精度。

此外當採用可變節流器時SKF軸承的油膜剛度很大載荷變化時

主軸軸心位置變化很小可保持較高的旋轉精度。採用靜壓軸承的缺

點是需要配備一套專門的供油系統製造成本較高佔地面積也大

而且對潤滑油的過濾要求非常嚴格維護比較復雜。 近年來有很多

磨床的主軸軸承採用了動壓軸承或靜壓軸承取得了良好的效果。例

如 M1080型、M10100型和MGl040高精度無心磨床其主軸都

採用動壓FAG軸承而且是五片式動壓軸承。

Mzlll00全自動寬砂輪無心磨床除了採用動壓軸承外還採用了靜

壓導軌提高了進給的靈敏性和精度能實現00015mm的進給量。
尤其是在高精度無心磨床或大型無心磨床上常用靜壓軸承作為砂輪

架主軸軸承。 順便提一下國外引進的無心磨床其砂輪主軸除了

用上述兩種軸承外還有用精密的滾子軸承作為主軸軸承的如瑞典、

法國和日本等。 第五節 無心磨床常見故障與排除 無心磨床在使用

過程中會出現某些故障必須及時排除才能繼續正常工作。現將

常見故障介紹如下

導輪倒拖 ,在實際生產中經常發生主要原因往往是磨削用量超過某

一數值後砂輪作用在工件的切削力克服了工件與托板、工件與導輪

間的摩擦力工件即反過來帶動導輪旋轉出現導輪的倒拖現象。倒

拖現象出現不僅影響工件加工質量而且使導輪電動機處於卸荷狀

態有時甚至造成事故。

3.靜力潤滑的滑動軸承工作原理

採用靜力潤滑的滑動軸承稱為靜壓軸承。靜力潤滑與動力潤滑原理不

同靜壓軸承由外部的潤滑油泵提供壓力油來形成壓力油膜以承受

載荷。雖然許多動壓軸承亦用潤滑油泵供給壓力油但其性質是不同

的最明顯的是供油壓力不同靜壓軸承的供油壓力比動壓軸承高的

多。

靜壓軸承的主要特點之一是在完全靜止的狀態下也能建立起承載

油膜能保證在啟動階段摩擦副兩表面也沒有直接接觸這在動壓軸

承是絕對不可能的。

因此啟動採用靜壓軸承的轉子時必須先啟動靜壓潤滑系統。
靜壓軸承在運轉中由於摩擦副有相對運動故亦可能產生動壓效應
當動壓效應達到一定份額時軸承成為動靜壓混合軸承。
靜壓軸承的優點是
1.啟動和運轉期間摩擦副均被壓力油膜隔開滑動阻力僅來自流體粘
性摩擦因數小、工作壽命長。
2.靜壓軸承有「均化」誤差的作用能減小製造中不精確性產生的影響
故對製造精度的要求比動壓軸承低。
3.摩擦副表面上的壓力比較均勻軸承的可靠性和壽命較高。
4.可精確地獲得預期的軸承性能。
5.軸承的溫度分布較均勻熱膨脹問題不如動壓軸承嚴重。
靜壓軸承適應的工況范圍極廣從載荷以克計的精密儀器到載荷達數
千噸的重型設備都有採用靜壓軸承的
滑動軸承sliding bearing在滑動摩擦下工作的軸承。滑動軸承工
作平穩、可靠、無雜訊。在液體潤滑條件下滑動表面被潤滑油分開
而不發生直接接觸還可以大大減小摩擦損失和表面磨損油膜還具
有一定的吸振能力。但起動摩擦阻力較大。軸被軸承支承的部分稱為
軸頸與軸頸相配的零件稱為軸瓦。為了改善軸瓦表面的摩擦性質而
在其內表面上澆鑄的減摩材料層稱為軸承襯。軸瓦和軸承襯的材料統
稱為滑動軸承材料。常用的滑動軸承材料有軸承合金又叫巴氏合金
或白合金、耐磨鑄鐵、銅基和鋁基合金、粉末冶金材料、塑料、橡
膠、硬木和碳-石墨聚四氟乙烯PTFE、改性聚甲醛POM、等。
滑動軸承種類很多。①按能承受載荷的方向可分為徑向向心滑動
軸承和推力軸向滑動軸承兩類。②按潤滑劑種類可分為油潤滑軸

承、脂潤滑軸承、水潤滑軸承、氣體軸承、固體潤滑軸承、磁流體軸

承和電磁軸承7類。③按潤滑膜厚度可分為薄膜潤滑軸承和厚膜潤滑

軸承兩類。④按軸瓦材料可分為青銅軸承、鑄鐵軸承、塑料軸承、寶

石軸承、粉末冶金軸承、自潤滑軸承和含油軸承等。⑤按軸瓦結構可

分為圓軸承、橢圓軸承、三油葉軸承、階梯面軸承、可傾瓦軸承和箔

軸承等。

滑動軸承在工作時由於軸頸與軸瓦的接觸會產生摩擦導致表面發

熱、磨損甚而「咬死」所以在設計軸承時應選用減摩性好的滑動軸

承材料製造軸瓦選擇合適的潤滑劑並採用合適的供應方法改善軸

承的結構以獲得厚膜潤滑等。

滑動軸承應用場合一般在低速重載工況條件下或者是維護保養及加

注潤滑油困難的運轉部位。

結合上述介紹 靜壓軸承和動壓軸承都是包括在滑動軸承的范疇都

是根據其工作原理來進行劃分的

軸承分為兩類一類是滾動軸承一類是滑動軸承。

一般滾動軸承分為四個部分內圈、外圈、滾珠針和保持架。有

些軸承還帶有側蓋。

「動壓軸承」和「靜壓軸承」這兩個概念只有滑動軸承才有。

他們的原理都是一樣的採用滑動摩擦的形式限定工件在徑向的位

置。

滑動軸承需要潤滑動壓軸承和靜壓軸承的潤滑方式不一樣。
總的說起來靜壓軸承的各種性能要優於動壓軸承但動壓軸承的成

本略低。

㈣ 普通平面磨床轉軸用的什麼軸承

普通平面磨床轉軸用的不是軸承的,因為磨床磨頭的線速度有35米/秒和50米/秒的高速磨削,磨頭主軸轉速提高後如果使用軸與軸承之間的摩擦加劇,容易因發熱膨脹而造成「咬死」現象,因此磨床基本都使用軸瓦,間隙可以調整增大,防止因發熱膨脹而造成「咬死」現象。

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