充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 空間凸輪精加工專用磨床主軸箱設計 目 錄 1.1 課題背景及目的 .3 1.2 國內(nèi)外研究狀況 .3 1.3 研究方法 .4 1.4 主軸箱構成及研究內(nèi)容 .4 2.1 機床的特點 .5 2.2 機床改造的主要任務 .5 2.3 主軸系統(tǒng)改造的結構分析及確定 .5 2.4 動靜壓軸承 .6 2.5 主軸箱結構形式的選擇、分析 .8 2.5.1 主要結構設計要求 .8 2.5.2 供油系統(tǒng) .8 2.5.3 供油系統(tǒng)類型的選擇與分析 .9 3.1 前軸承結構 . 12 3.2 后軸承結構 . 18 3.3 選擇、計算供油裝置 . 23 參 考 文 獻 . 31 買文檔送全套圖紙 扣扣 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 1 引言 機床運動部件支撐的好壞，在相當 大的程度上決定著機床的性能和質(zhì)量。就其中的軸承而言，可分為兩類：一是滾動軸承 ； 二是滑動軸承 1。液體滑動軸承便是滑動軸承中的一種。隨著現(xiàn)代科學技術的飛速發(fā)展，一般軸承已經(jīng) 不能滿足現(xiàn)代工藝精度和高效益的要求。近幾年來，在液體靜壓軸承和液體動壓軸承的基礎上發(fā)展起來的動靜壓軸承在適應上述要求方面正嶄露頭角?；瑒虞S承可以分為流體動壓潤滑軸承（簡稱動壓軸承）、流體靜壓潤滑軸承（簡稱靜壓軸承）和動靜壓軸承 2。這三種軸承的主要特點及特性簡述如下： （ 1）液體純動壓軸承及其特點 動壓軸承是依靠被潤滑的一對固體摩擦面間相對運動使介于固體間的潤滑流體內(nèi)產(chǎn)生壓力（這種現(xiàn)象稱為動壓效應）以承受外載荷，從而免除固體間的相互摩擦而起到潤滑作用 3。 動壓軸承的承載能力較大，剛度較高，且有吸振能力。 但是由于動壓油墨的形成與兩摩擦面間的相對運動速度有關，當相對運動速度不足時（如啟動、制動、載荷大轉速低時）便不再處于完全液體摩擦狀態(tài)，造成主軸和軸承較大的摩擦和磨損。 （ 2）液體靜壓軸承及其特點 靜壓軸承是利用高壓油泵在軸和軸承之間注入高壓油，依靠油壓使軸浮起，想成完全液體潤滑油膜 4。靜壓軸承具有摩擦阻力小 ,使用壽命長，轉速范圍廣，吸振性能好，回轉精度高等優(yōu)點。但由于油泵供油壓力的限制，靜壓軸承具有相對承載力較低，剛度較小等缺點。 （ 3）液體動靜壓軸承及其特點 動靜壓軸承是在靜壓軸承的基礎上發(fā)展 起來的一種新型軸承。它是既綜合了液體動壓軸承和靜壓軸承的優(yōu)點又克服了二者缺點的高技術產(chǎn)品，是液體動壓軸承和靜壓軸承的完美結合。它利用孔式環(huán)面節(jié)流和淺腔節(jié)流串聯(lián)使壓力油進入油腔中產(chǎn)生足夠大的靜壓承載力，將主軸懸浮在高壓油膜中間，從而克服了液體動壓軸承啟動時出現(xiàn)的干摩擦，提高了主軸和軸承的使用壽命及精度保持性 5。主軸啟動后，依靠淺腔階梯效應形成了巨大的動壓承載力，它和靜壓承載力迭加大大提高了主軸剛度。高壓油膜的均化作用和良好的抗震性，保證主軸具有極高的旋轉精度和運轉平穩(wěn)性 6。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 1.1 課題背景及目的 在我國機械行業(yè)中五六十年代生產(chǎn)的機床占有很大的比例，因而，利用技術改裝，修理舊機床可以較好的恢復和提高機床的精度。對加速我國的機械行業(yè)技術及設備的現(xiàn)代化有著較為重要的意義。 本次設計的目的主要是利用動靜壓軸承在保證轉速和一些重要結構基礎上， 凸輪精加工專用磨床主軸箱設計 。另外，在對動靜壓軸承的有關結構尺寸進行設計的同時，對求解動靜壓軸承的壓力場分布的差分 法 以及求解過程中的一些具體問題進行力所能及的研究和探討。 1.2 國內(nèi)外研究狀況 七十年代末，與國內(nèi)外學者同時提出動靜壓軸承結構，在國內(nèi)首先開發(fā)了動靜壓軸 承主軸系統(tǒng)，并形成批量生產(chǎn)；在國際上首次提出圓錐浮環(huán)動靜壓軸承，徑向 推力聯(lián)合浮環(huán)動靜壓軸承結構；在國際上首次得到了有限長滑動軸承的 Navier Stokes解。在理論研究和應用研究上均有所突破。 隨著靜壓軸承的應用和研究的深入，對靜壓軸承在高速使得動壓效應，引起重視如何很有效的利用節(jié)省能源是個值得重視的問題，對磨床而言高速旋轉所帶來的 動 靜壓效應是個不可忽視的問題，并在動態(tài)的性的研究中得到不同的截流器雖然靜態(tài)油墨的港督不同，但在高頻下游幾乎相同的動剛度，而油腔的結構確實決定動剛度的主要因素，于是展開了磨床東 靜壓軸承的研究。 八十年代中期，隨著國家體制改革的深入和 動 靜壓技術的成熟，設備改造的需求促使我國液體 動 靜壓軸承主軸部件出現(xiàn)專業(yè)化生產(chǎn)：北航成立的背景中航設備改造研制廠從對于航空系統(tǒng)的企業(yè)中的舊設備技術改造入手，逐漸形成磨床，金剛鏜床主軸軸承單元商品化進入小批生產(chǎn)。上海機床廠在七十年代末期起對各類磨機進行改造，效果顯著，上海引進設備維修中心、德堡及有限公司對扎混跡磨床等各類磨床及多軸鏜床等進口進行改造收效良好；廣州機床廠的需也供應部分主軸部件商品。 我國動靜壓軸承的現(xiàn)狀來看應屬世界先進 水平 ，這可以從各國的動靜 壓軸承發(fā)表的文章及應用情況中看出，如對外節(jié)流的奪油鍥東京滑動軸承來說：無論是日本的豐田、琦玉大學的結構及美國的專利，雖然有些類似于 HSDB-R 類中的油腔內(nèi)回油等某些結構，但發(fā)表的時間要比 HSDB-R 遲的多，結構布局上從在許多不到之處。在應用上比國外多得多。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 1.3 研究方法 機床床身剛性及熱變形都優(yōu)于 M1432A，工作臺的潤滑為小孔節(jié)流卸荷形式。砂輪主軸加粗，電機功率加大。砂輪架油池溫升小，磨削率高。本次設計主要是在此機床的基礎上對主軸系統(tǒng)進行動靜壓軸承優(yōu)化設計，以此來提高磨床的加工精度。（利用差分法求 解動靜壓軸承的壓力場分布和靜態(tài)特性參數(shù)）。 1.4 論文的構成及研究內(nèi)容 本次設計主要是對 空間凸輪精加工專用磨床主軸箱 進行數(shù)據(jù)分析，并進行主軸優(yōu)化改造設計。主要包括 外圓 磨床主軸系統(tǒng)靜壓軸承改裝、動靜壓軸承的有關參數(shù)選擇及計算兩大內(nèi)容，主要研究內(nèi)容是動靜壓軸承的性能分析以及在外圓磨床主軸系統(tǒng)中的應用。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 2 外圓磨床主軸系統(tǒng)靜壓軸承改裝 該機床床身剛性及熱變形都優(yōu)于 M1432A，工作臺的潤滑為小孔節(jié)流卸荷形式。砂輪主軸加粗，電機功率加大。砂輪架油池溫升小，磨削率高。 2.1 原機床的特點 機床工作臺的縱向移動，砂輪架快速進退，砂輪自動周期進給等均由按鈕操作電氣、液壓控制。機床具有工作臺手動機構，砂輪架手動進給機構和腳踏尾架頂尖后退裝置。頭架在逆時針方向 90 度范圍內(nèi)可作任意角度調(diào)整。擺動頭架或工作臺或砂輪架的角度即可磨削不同錐度的內(nèi)外圓錐形工件。將砂輪架體殼上的內(nèi)圓磨架翻下即可磨削內(nèi)圓零件。自有 6 套內(nèi)圓磨桿供選擇使用。機床采用具有各運動部件的電器，液壓聯(lián)鎖結構，能確保操作安全。砂輪架，內(nèi)圓磨俱都裝有可靠的安全護罩。 2.2 原機床改造的主要任務 由于機床為五、六十年代產(chǎn)品， 已在生產(chǎn)中使用了三十余年，主軸前、后封由盤等零件均有一定程度的磨損，易產(chǎn)生振動，嚴重影響機床性能。產(chǎn)生磨削 粗糙度 達不到產(chǎn)品技術要求，且磨損平面有較大、明顯的振紋。因而對機床主軸系統(tǒng)進行改造是很有價值的。 本次設計主要任務是： 利用動靜壓軸承在保證轉速和一些重要結構的基礎上改裝 M1432B磨床的主軸系統(tǒng)，另外，在對動靜壓軸承的有關尺寸進行設計計算。 磨床改裝后的特點是： 1、采用有腔動靜壓軸承，在零速時與固定節(jié)流靜壓軸承相似，旋轉時類似于靜壓軸承與動壓軸承共同作用。 2、保留了原機床砂輪架殼體，前后軸承裝載一 個套筒內(nèi)，便于整體拆裝，為修理提供方便。 3、本次設計采用圓臺內(nèi)部節(jié)流的形式。 2.3 主軸系統(tǒng)改造的結構分析及確定 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 2.1 動壓軸承運行時的狀態(tài) 原機床主軸采用動壓軸承支撐。 如圖 2.1， O1 是 圓 的中心， O2 是軸承內(nèi)孔 的 中心，當 O1O2 重合時，軸和軸承間有一間隙 h0，稱為設計間隙。軸承運行時，軸以角速度 旋轉，在載荷 W 的作用下，軸心 O1 和軸心 O2 相互偏離，我們稱 =O1O2 為偏心距。O1O2 與載荷 W 的夾角 a 稱為偏位角。潤滑油從供油系統(tǒng)中進入油 腔內(nèi)。由于潤滑油具有粘性，潤滑油將隨軸旋轉進入間隙內(nèi)，順著旋轉方向，間隙越來越小，潤滑油被擠壓，而產(chǎn)生壓力，直道間隙最小處，潤滑油被擠得越來越厲害，油膜壓力因而越來越大。這些油膜壓力的總和就形成軸承的承載力與外載荷 W 平衡。經(jīng)過間隙最小 h min 處后，間隙越來越大，潤滑油不再被擠壓，油膜壓力因而消失。這些油膜壓力作用在軸上的總和形成軸承的承載能力以平衡外載荷。從上面動壓軸承的運行機理中，可以看出動壓軸承的一些特點： 具有一定的初始間隙 h0； 所用的潤滑油有一定的黏度； 軸表面和軸承表面有一定的相 對速度； 工作時，有一個偏心距。 這四個基本特征中，少了任何一項都不能形成動壓效應，因而也就不成為動壓軸承。動壓軸承存在著低速是不能夠產(chǎn)生完整的流體膜而處于邊界潤滑的狀態(tài)，形成軸與軸承間的干摩擦，降低機器的加工精度 7。 針對上面動壓軸承的缺點，改進的方法有：使用 靜壓軸承支承； 動靜壓軸承支承。 2.4 動靜壓軸承 我們知道動壓和靜壓軸承分別依靠軸轉動和外供壓力油在軸承間形成一層壓力油膜，從而處于液體摩擦下工作的。動壓軸承結構簡單 ， 但油膜的形成和保持無一定的條件，故使用范圍受一定的限制 。 靜壓軸承雖 然使用廣泛，但油膜的動力效應沒有利用，這一點在使用場合有為明顯 8。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 2.2 軸承油腔示意圖 動靜壓軸承兼有動壓和靜壓軸承優(yōu)點。如圖 2.2 所示，它既有動壓腔，又有靜壓腔 ， 當 靜止或旋轉速低 于 臨界值時，靜壓供油系統(tǒng)向靜壓腔送入高壓油，將軸托起并承受載荷，使軸承處于完全液體摩擦狀態(tài)，這樣避免了在啟動，停車和低速運行時的干摩擦或半干摩擦狀態(tài)，減少了其動力矩和軸承的磨損，當軸在高速下運轉時，由動壓油系統(tǒng)向動壓腔送入低壓油，使軸承在 動壓 效應下工作 9。若 動壓 效應仍不能形成足夠的承載能力， 則 可同時向 動壓 和靜壓 腔供油，使軸承同時具備動壓效應和靜壓效應兩種作用，提高軸承承載能力。 有上述動靜壓軸承的工作原理可看到，動靜壓軸承結構上具有如下的特點： 1、與動壓軸承相比 ， 具有靜壓腔。 2、與靜壓軸承相比，具有足夠大的動壓滑動面，靜壓腔個數(shù)較少，尺寸較小。 3、可同時具有兩套供油系統(tǒng)，且靜壓系統(tǒng)壓力較高。 4、靜壓腔的個數(shù)和配置比較靈活，對不同的場合有更大的適應性。 從理論上講，液體動靜壓軸承既兼有液體動壓的特點也兼有液體靜壓的特點，又克服了兩者的缺點，它 利用毛細血管節(jié)流器油腔產(chǎn)生一定的靜壓承載能力 ， 克服了動壓軸承啟動和制動時出現(xiàn)的情況，避免了軸承磨損，從而提高了主軸和軸承的使用壽命及精度保持性；軸承的油腔采用淺腔結構，主軸啟動后通過動壓油楔形成的動壓承載能力和靜壓腔形成的靜壓承載能力；通過動力潤滑擠壓效應和多腔對置結構有極大地增加了主軸的剛度；高壓油膜的均化作用和良好的抗震性能保證主軸具有很高的旋轉精度和用轉平穩(wěn)性。 動靜壓軸承雖然具有良好的抗振性能，但長期的劇烈振動肯定會影響軸承的使用性能，這種受迫振動干擾力主要來自于上下不平衡旋轉零件（砂輪、皮帶輪等） 所產(chǎn)生的周期變化的慣性力和不均切削是的交變的切削 力 ，通過調(diào)整主軸動平衡裝置和改進磨削精度和磨削表面質(zhì)量、又不會影響軸承的使用壽命 10。 通過以上的動軸承和靜壓軸承的結構、功能等有缺點的比較，決定對 M1432B 主軸系統(tǒng)采用動靜壓軸承進行改進。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 2.5 主軸系統(tǒng)結構形式的選擇、分析 2.5.1 主要結構設計要求 動靜壓主軸系統(tǒng)是由主軸、軸承、節(jié)流器、供油系統(tǒng)、密封元件、驅動裝置、軸上附件及主軸箱體等組成，其結構設計的主要要求有： 系統(tǒng)具有足夠的動靜態(tài)剛度及承載能力； 主軸回轉精度高； 制造、裝配、調(diào)整工 藝簡便，制造成本低； 穩(wěn)定性好。包括系統(tǒng)工作可靠，密封可靠，零件變形小等； 功率消耗小； 噪聲小。 在設計主軸系統(tǒng)時，首先根據(jù)被磨削零件的工藝要求，提出設計技術指標，進行方案討論，選擇適用的軸承類型，確定合理的機構形式和主要尺寸 11。對舊機床進行技術改造時，則應參照原機床主軸即殼體的結構狀況。在滿足使用要求的前提條件下，以少更換零件為宜。 1） 動靜壓軸承的支承問題： 綜合考慮、分析加工、裝配的難易程度，決定采用套筒式安裝軸承（在主軸滿足剛度條件下）。套筒的長度和外 徑 ，由套筒的最小厚度和主軸的剛度來決定 。一般在滿足主軸剛度條件下取套筒壁厚大于 20mm。 2） 主軸 動靜壓主軸軸承系統(tǒng)的主軸結構設計的內(nèi)容和要求與動壓軸承系統(tǒng)類同，即其內(nèi)容包括確定主軸軸頸，跨度等各尺寸及尺寸精度，選自材料及熱處理等 12。其要求為主軸結構盡量簡單的，對稱性好，材料均質(zhì)，熱變性小等。外圓磨床 M1432B 主軸承受徑向載荷和一定的軸向載荷，動靜壓軸承可采用向心推力軸承（圓柱平面向心推力軸承、圓錐軸承、球面軸承）和向心軸承與止推軸承的混合使用型，其結構、制造、主軸的結構要求都較簡單，適宜選用。根據(jù)軸承形式，即可確定軸的結構尺寸 .(見零件圖：軸 ) 3） 軸承 機床動靜壓主軸軸承通常僅保留主軸繞其軸線的旋轉的自由度，其余 5 個自由度均受軸承約束。向心軸承與推力軸承的混合使用形式可以滿足上述要求。 2.5.2 供油系統(tǒng) 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 供油系統(tǒng)是動靜壓軸承系統(tǒng)的關鍵部件，油泵的壓力或流量是軸承承載能力的來源，除要求有足夠的流量及壓力外，還要求供給軸承的潤滑油清潔度高、溫升抵、壓力穩(wěn)定、工作可靠等 13?；疽笥校?在工作溫度范圍內(nèi)，能保證供給所需的壓力及流量的潤滑油，壓力脈動不宜過大，通常為 3%左右； 能確保潤滑油清潔； 有安全保護措施，以免某 些偶然因素造成斷油而使軸承損壞； 有利于系統(tǒng)散熱或控制溫升； 占地面積不宜過大。 2.5.3 供油系統(tǒng)類型的選擇與分析 a、動靜壓軸承的供油方式種類 1）恒壓供油 2）恒流量供油 考慮實際情況和經(jīng)濟情況，采用恒壓供油系統(tǒng)供油。供油系統(tǒng)簡圖如右圖： 1、油箱； 2、吸油過濾器； 3、油泵； 4、單向閥； 5、粗濾油器； 6、精濾油器； 7、 Y60 型壓力表； 8、 DP25-13 壓力繼電器； 9、溢流閥； 圖 2.3 供 油系統(tǒng) b、供油系統(tǒng)主要組件的選擇： 1. 油箱及管道： 1） 油箱及整個液壓回路必須密 封良好； 2） 液壓回路須防止空氣進入，并須消除儲藏空氣的地方； 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3） 節(jié)流器后面的管通應有足夠的剛度，不宜采用塑料、橡膠等剛度較差的油管； 4） 油管必須十分清潔，最好經(jīng)酸流清除氧化皮等雜物； 5） 油箱內(nèi)壁應涂以具有良好耐油性的涂料，并應便于換油和清洗； 油箱要有足夠的容量。 2 油泵 動靜壓軸承供油系統(tǒng)的油泵要求轉速平穩(wěn)，噪聲和壓力波動小，效率高，壽命長。各種齒輪泵、葉片泵及螺桿泵均能滿足使用要求 14。在供油系統(tǒng)具有良好的過濾措施時，以葉片泵最為理想。一般油泵的額定輸出壓力： Pa=(1.2 1.5)Ps， 一般油泵的額定輸 出流量 Qp=1.5 2)Q。油泵額定輸出壓力與流量系數(shù)不宜取得太大。以減少不必要的功率消耗及溫升。 3 濾油器 濾油器是供油系統(tǒng)中的重要元件，它直接影響軸承的正常工作，引起節(jié)流器阻塞，主軸及軸承的磨損甚至損壞等，因此對動靜壓軸承供油系統(tǒng)中的濾油器有更高的要求，一般經(jīng)過過濾器后，潤滑油中雜質(zhì)的顆粒尺寸小于軸承最小油膜厚度的一半。 c、供油系統(tǒng)的過濾器的選擇： 1） 進油濾油器 一般采用精度 0.1 0.2 的網(wǎng)式濾油器。以防止油泵的堵塞。 2) 粗濾油器： 通常采用線隙式濾油器。以防止精濾油器堵塞但又不引起過大的壓 力損失，其過濾精度為 0.02 左右 3）精濾油器 用來保證軸承及節(jié)流器的正常工作，一般采用紙質(zhì)濾油器，其過濾精度為 0.0050.01mm，也可采用線隙式濾油器，但在其外層包 1 2 層綢布，也有良好的過濾作用。 d、壓力繼電器及壓力表 壓力繼電器應使油泵建立一定壓力后才允許啟動主軸，在運轉過程中油泵壓力下降到一定程度時自行停車，以保護軸承不致?lián)p壞。壓力繼電器通常設置在節(jié)流器前的管道上，如有特殊需要亦可在每個油腔裝置一個壓力繼電器，但必須嚴格防止漏油，消除貯藏空氣的地方容積應盡量小。 壓力表用以指示供油壓力或油 腔壓力，與壓力繼電器相同，壓力表裝置在節(jié)流器前的管道上，應盡量少裝指示油腔壓力的壓力表的。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 e、潤滑油 靜壓軸承系統(tǒng)使用的潤滑油，除應具有良好的抗氧化性、抗氣泡性外，特別要求潤滑油清潔、無雜質(zhì) 15。基本上現(xiàn)有各類牌號的高速機油、主軸油和防銹機械油均能滿足使用要求。 f、密封 動靜壓主軸軸承系統(tǒng)要求有良好的密封措施，以防外界異物入侵及內(nèi)部潤滑油泄出，密封元件的選擇原則與強迫潤滑動壓軸承類同，一般情況下使用接觸式密封元件16。常用骨架式密封圈。對于臥軸結構，當油面低于主軸的情況，可用各種非接觸密封形式， 常用味螺旋槽密封，其中以兩段旋向相反的螺旋槽分別起到防塵及防滲的形式最廣。 根據(jù)以上原則，采用螺旋槽密封的端蓋。端蓋與套筒接觸外無移動要求，可使用密封圈進行密封。 g、驅動裝置 驅動裝置采用原外圓磨床 M1432B 的原有裝置，為了使主軸系統(tǒng)能與驅動裝置相配合，主軸上部分均采用原有結構，這樣便于保證裝配要求。 主軸箱體及主軸附件的設計 主軸采用套筒式是為了便于裝配和互換。采用套筒式比直接把主軸及軸承安裝在機床上時經(jīng)濟得多 17。 h、主軸附件設計包括 調(diào)節(jié)墊圈、前后端蓋等元件的設計。對于這些元件的設計，應盡量 使其對成、均質(zhì)、并經(jīng)嚴格的動平衡實驗。 3 動靜壓軸承的有關參數(shù)選擇及計算 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 已知條件： 主軸轉速： n 1450r/min 泵供油壓力： Ps=20kgn 說明：本次設計采用圓臺內(nèi)部節(jié)流的形式，這種節(jié)流具制造簡單，反應靈敏，不易堵塞等優(yōu)點。另外，即使同一種節(jié)流形式，軸承結構不一樣時，其性能差別較大。本次設計搞了兩套方案，涉及三種軸承的結構形式（見圖紙），一種是軸向單腔單節(jié)流器，一種是軸向雙腔雙節(jié)流器，另一種是軸向雙腔雙節(jié)流器。不同的結構形式，具有不同的優(yōu)缺點，顯然單腔單節(jié)流器結構簡單，制造容易 。單腔雙節(jié)流器具有不易堵塞，可靠度很高的優(yōu)點，同時結構更復雜了一些，第三種結構具有第二種結構的優(yōu)點，同時還可以抗軸向傾覆力矩減小擾度，提高主軸精度。其它靜態(tài)特性等須計算完畢后，再給予分析和說明，由于篇幅有限，下面僅對第二種結構為例說明計算過程。 3.1 前軸承結構 圖 3.1 前軸承結構示意圖 選擇、計算有關前軸參數(shù) 16 1）軸承內(nèi)徑 D 根據(jù)主軸尺寸，即可確定軸承內(nèi)徑： D=70mm R=35mm 2）軸承長度： 根據(jù)經(jīng)驗，軸承長度 應滿足條件： L/D=0.8 1.5 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 取 ： L 前 =80mm 長徑比： L： D=80： 70=1.143 在 L/D=0.8 1.5 內(nèi)，滿足要求。 3）油膜厚度： 50D100，且軸轉速較高 n=1450r/m 根據(jù)經(jīng)驗?。?h0=（ 0.00025 0.0004） D 取： h0=0.02mm 4）節(jié)流比： 徑向軸承采用縫隙節(jié)流，截流比一般取 0.3 0.6 取 =0.5 5）封油面的寬度 0.1aD =0.1 70 =7mm b a ，取 b=10mm 6）粘度： B =1.31 =0.5 封油面面積： AC 2 ( ) 2 ( )D b a b L an 7801027104702 =2089.3mm2 油腔面積： 11()44rcDA L An 3.2 0 8 9804 7041 =576.675mm2 摩擦面積： 14f r cA A A 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 =2665.975mm2 查機床手冊選?。?動力粘度為 3.3510-8(cst)的四號主軸油 7）軸承選型： 軸向單腔雙節(jié)流器，油腔的各尺寸清見零件圖。 8）節(jié)流器的選型： 采用內(nèi)部節(jié)流器 9）腔形： 選用矩形腔形 11）由結構設計得： 0=4=0.7854 12） r 周 向 流 量軸 向 流 量=0 13）計算油膜不均勻系數(shù) 0 00s i nA = r c o s 1 + r （ ） （ ） sin 40.7854 0.90 0.90 14）計算支承流量系數(shù) 2 (1 )6oRrB a 31.176017 8 5 4.0352 15）有效面積 0( ) s i neA D L a 1322.3622.36134s in78070 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 16）計算油膜剛度： 無量綱剛度： WJ 4223 11111113 AAAAJj 4223 1.011.085.01.1.011.085.015.05.011185.05.05.013 279.1 圖 3.2 單腔內(nèi)部節(jié)流無量綱剛度 圖 3.2 為單腔內(nèi)部節(jié)流在不同節(jié)流比下的無量綱油膜剛度與偏心率的關系曲線圖。從圖中可以看出，在節(jié)流比 0.3 時油膜剛度的無量綱隨偏心率的增大而減小，減小的幅度也越來越小， 0.2 時剛度隨節(jié)流比的減小而增大，當 0.3 的剛度都是隨著節(jié)流比的增大而減小， =0.2 和 =0.3 的剛度則是由最小快速增大到最大。 油膜靜剛度為： 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 0sePAFJJE h A= 27 9.185.020 13 22.3620 =54.368 kg17）計算承載能力 設計狀態(tài)取： 1.0,85.0,2.0 A 無量綱承載能力： 311111 AF 31.011.085.012.02.0111 =0.3028 圖 3.3 單腔內(nèi)部節(jié)流無量綱承載力 由 圖 3.3 可見在相同的節(jié)流比下，無量綱承載力都隨偏心率的增大呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢；在偏心率相同時，節(jié)流比不同時，無量綱承載力隨節(jié)流比的增大而升高，并且隨著偏心率的增大，承載力隨節(jié)流比增大的幅度越來越小，當偏心率接近 1 時，不同節(jié)流比下的無量綱承載力都趨于一點。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 承載能力有量綱 化： eS APFF 0.3028 1322.3620 kg816.218 單油腔的流量： 分升1468.04458.210216.3 31.1002.05.015 38330 scmBhpQ s四油腔的流量： 2.4458 4 =9.7832 scm/3 =0.5870 升 /分 18）功耗 泵功耗： 單腔： KWqpH sp 0 0 4 8.0612 1 4 6 8.0206121 四腔功 耗： KWHH pp 0 1 9 2.00 0 4 8.044 1 摩擦功耗： 單腔： 025108.9hvAH ff 式中： v 為速度， scmDnv 78 860 fA為摩擦面積，4rcf AAA 21 1 3.1522 cmbaLabcnDA c 2265.21 cmALcnDA cr 24 3 4.204 cmAAA rcf kwH f 021.0002.0 788434.201035.3108.9 285 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 四腔摩擦功耗： )(084.0021.044 kwHHfZ 功率比： 3 75.40 19 2.00 84.0 PZHH（合適） 前軸承的總功耗為： kwHHPZ 1 0 3 2.00 1 9 2.0084.0 3.2 后軸承結構 圖 3.4 后軸承結構示意圖 選擇、計算有關后軸承的參數(shù) : 1） 軸承內(nèi)徑 D： 根據(jù)主軸尺寸，確定軸承內(nèi)徑 mmR mmD 35702）軸承長度： 根據(jù)經(jīng)驗，軸承長度應滿足條件： 5.18.0DL 取 mmLh 70則： 長徑比： 17070 DL在 5.18.0DL 內(nèi)，滿足要求 3）油膜厚度： 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 5 0 1 0 0DQ 且軸轉速較高 1 4 5 0 m innr 根據(jù)經(jīng)驗?。?0 0 . 0 0 0 2 5 0 . 0 0 0 4hD :取0 0.02h mm4）節(jié)流比： 因為徑向軸承采用內(nèi)部節(jié)流，節(jié)流比一般取 0.3-0.612 取 0.5 5）封油面的寬度 0.1aD =0.1 70 =7mm b a ，取 b=10mm 6）粘度： B =1.31 =0.5 封油面面積： AC 2 ( ) 2 ( )D b a b L an 7701027104702 =1889.3mm2 油腔面積： 11()44rcDA L An 3.1889704 7041 =489.3 2 摩擦面積： 14f r cA A A =2378.6 2 查機床 手冊選?。?動力粘度為 3.3510-8(cst)的四號主軸油 7）軸承選型： 軸向單腔雙節(jié)流器，油腔的各尺寸清見零件圖。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 8）節(jié)流器的選型： 采用內(nèi)部節(jié)流器 9）腔形： 選用矩形腔形 10）由結構設計得： 0=4=0.7854 11） r 周 向 流 量軸 向 流 量=0 12）計算油膜不均勻系數(shù) 0 00s i nA = r c o s 1 + r （ ） （ ） sin 40.7854 0.90 0.90 13）計算支承流量系數(shù) 2 (1 )6oRrB a 31.176017 8 5 4.0352 14）有效面積 0( ) s i neA D L a 1834.3134.31184s in77070 15）計算油膜剛度： 無量綱剛度： WJ 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 4223 11111113 AAAAJj 4223 1.011.085.01.1.011.085.015.05.011185.05.05.013 279.1 油膜靜剛度為： 0sePAFJJE h A= 27 9.185.020 13 22.3620 =54.368 kg16）計算承載能力 設計狀態(tài)取： 1.0,85.0,2.0 A 無量綱承載能力： 311111 AF 31.011.085.012.02.0111 =0.3028 承載能力有量綱化： eS APFF 0.3028 1322.3620 kg816.218 單油腔的流量： 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 分升1957.02610.31035.3 31.1002.05.02 38330 scmoBhpQ s四油腔的流量： 3.2610 4 =13.044 scm/3 =0.7826 升 /分 17）功耗 泵功耗： 單腔： KWqpH sp 0 0 6 4.0612 1 9 5 7.0206121 四腔功耗： KWHH pp 0 2 5 6.00 0 6 4.044 1 摩擦功耗： 單腔： 025108.9hvAH ff 式中： v 為速度， scmDnv 78 860 fA為摩擦面積，4rcf AAA 21 1 3.1522 cmbaLabcnDA c 2265.21 cmALcnDA cr 24 3 4.204 cmAAA rcf kwH f 021.0002.0 788434.201035.3108.9 285 四腔摩擦功耗： )(084.0021.044 kwHHfZ 功率比： 281.30256.0084.0 PZHH （合適） 后軸承的總功耗為： kwHH PZ 1 0 9 6.00 2 5 6.0084.0 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 3.3 選擇、計算供油裝置 根據(jù)供油壓力和供油量選?。ㄖ鬏S系統(tǒng)的供油壓力和流量） YB 型單極葉片泵YB-6主要參數(shù)是： 壓力為 263 /kg cm 、轉速 1450 /rad s 、驅動功 0.8kw 根據(jù)葉片泵的轉速和功率選取電機： Y90S-4 型交流電機 主要參數(shù)是：滿載時轉速 1400r/min, 定功率 1.1KW，效率 78%， 熱平衡計算： 摩擦功耗 +葉片泵功耗 =SSt S 為油箱面積，S為油箱的散熱系數(shù)，一般為： Cmw 02/64.1713.15 取： 216S w m C o計算油箱的面積：（ C 為油面高度） 22S a b a c b c 0 . 6 5 0 . 4 5 5 2 0 . 6 5 0 . 7 2 2 0 . 4 5 5 0 . 7 2 20.887m 30 . 3 3 8 6 6 1 01 1 . 21 6 1 . 8 7 7tC o正常工作時油箱中有液溫度為 30Co 油箱油溫為 1 1 . 2 3 0 4 1 . 2tC o 對一般機床最高允許溫度為 C7055 ，油及油箱的溫升為 C 3530 依靠油箱本身即可散熱，不必外加其它輔助降溫設備。 4 無量綱承載力和 剛度的計算與分析 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 不同節(jié)流形式下無量綱承載力與無量綱剛度與節(jié)流比及偏心率之間的關系 基本思想： 作出節(jié)流比分別為 =0.2； =0.3； =0.4； =0.5； =0.6，油膜不均勻系數(shù)取 A=0.85，偏心率（相對位移） 分別取 0.10.9 時不同節(jié)流形式下的無量綱承載力 F 和無量綱油膜剛度 J 與偏心率 的曲線圖 1. 單腔毛細管、小孔、柱銷節(jié)流的無量綱承載力 F 和無量綱油膜剛度 J 公式如下 ： 毛細管： 31111 AF ； 232111113 AAAJ小孔： 62 114112 AF； 62262521141114111124AAAAJ柱銷 ： 311111 AF ； 4223 11111113 AAAAJj1）單腔不同節(jié)流形式下無量綱承載力的圖形 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 4.1 單腔毛細管節(jié)流無量綱承載力 圖 4.2 單腔小孔節(jié)流無量綱承載力 圖 4.3 單腔柱銷節(jié)流無量綱承載力由圖 4.1、圖 4.2、圖 4.3 可以看出：毛細管、小孔、柱銷節(jié)流的無量綱承載力，有相 同的變化趨勢。在相同的節(jié)流比下，無量綱承載力都隨偏心率的增大呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢；在偏心率相同時，節(jié)流比不同時，無量綱承載力隨節(jié)流比的增大而升高，并且隨著偏心率的增大，承載力隨節(jié)流比增大的幅度越來越小，當偏心率接近 1 時，不同節(jié)流比下的無量綱承載力都趨于一點 18。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 4.4 單腔不同節(jié)流形勢下無量綱承載力 由圖 4.4 可以看出：在相同的節(jié)流比及相同的油膜不均勻系數(shù)下，毛細管、小孔、柱銷節(jié)流的無量綱承載力都隨偏心率的增大呈現(xiàn)逐漸增大的趨勢。且毛細管節(jié)流的無量綱承載力低于小孔節(jié)流和柱銷節(jié)流的無量綱承載力。在 偏心率 0.6 時，柱銷節(jié)流與小孔節(jié)流的無量綱承載力越來相近，最后趨于一點。 2） 單腔不同節(jié)流形式下的無量綱剛度的圖形 圖 4.5 單腔毛細管節(jié)流無量綱剛度 圖 4.5 為單腔毛細管在不同節(jié)流比下的無量綱油膜剛度與偏心率的關系曲線圖。從圖中可以看出，整體趨勢是，在相同的節(jié)流比下，無量綱剛度隨著偏心率的增大先增大后減小，在某一偏心率值時能得到最大值；而當偏心率相同而節(jié)流比不同時，在偏心率 0.4 時，無量綱剛度隨著節(jié)流比的增大而減小，但是在偏心率 0.3 時油膜剛度的無量綱隨偏心率的增大而減小，減小的幅度也越來越小， 0.2時剛度隨節(jié)流比的減小而增大，當 0.3的剛度都是隨著節(jié)流比的增大而減小， =0.2 和 =0.3 的剛度則是由最小快速增大到最大。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 圖 4.8 不同節(jié)流形式下的無量綱剛度 圖 4.8 為單 腔不同節(jié)流形式下 =0.5， A=0.85 時，無量綱剛度的比較。從圖中可以看出，柱銷節(jié)流和小孔節(jié)流的無量綱剛度隨著偏心率的增大而快速地減小，而毛細管節(jié)流減小的速度要相對較小一些。但是柱銷節(jié)流和小孔節(jié)流在偏心率很小時能夠得到比毛細管節(jié)流大得多的無量綱剛度，而當 0.5 時，毛細管節(jié)流要優(yōu)于柱銷和小孔節(jié)流。 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣 扣加 414951605 充值下載文檔就送全套 CAD 圖紙 扣扣加 414951605 結束語 本設計對 M1432B 外圓磨床主軸系統(tǒng)進行了優(yōu)化改造設計，主要應用技術是利用動靜壓軸承代替原有的磨床部件以達到優(yōu)化設計的目的，以此來提高磨床的加工精度、提高生產(chǎn)力。 動靜 壓軸承是在靜壓軸承的基礎