静压轴承对电主轴转子系统动态特性的影响分析

静压轴承的性能对高精密平面磨床电主轴转子系统的动态特性起决定性的影响。以某高精密平面磨床电主轴转子系统为研究对象,应用弹簧阻尼单元模拟静压轴承,建立电主轴转子系统的有限元模型,分析其动态特性,得到静压轴承刚度及阻尼值对电主轴转子系统固有频率、动刚度及临界转速的影响特点。结果表明:前后端静压轴承刚度相同时,电主轴转子系统固有频率、临界转速与轴承刚度、阻尼成正变关系,动刚度与轴承刚度成反变关系与轴承阻尼成正变关系,轴承刚度大于3×105N/mm时,轴承阻尼值对系统临界转速影响很小,此时提高轴承阻尼值可以提高系统固有频率和动刚度,减小振动幅度,获得良好的动态性能;前后端静压轴承刚度不相同时,轴承刚度的波动对系统最小动刚度的影响比轴承刚度相同时更柔和,加工更稳定。     

枢轴—宝石轴承摩擦副磨损性能试验研究

根据枢轴—宝石轴承摩擦副的结构和材料特点,专门设计建立了磨损性能试验装置,利用试验装置分别从滑动速度、表面硬度、载荷和润滑油添加剂4个方面采用单因素影响试验法,从耐磨性能和减磨性能2个方面对枢轴—宝石轴承摩擦副的磨损性能进行了研究,以摩擦系数和磨斑直径作为评判依据。根据试验结果确定了影响枢轴—宝石轴承摩擦副摩擦磨损最为严重的滑动速度,由此研究获得了其耐磨损性能设计参数,延长了使用寿命。     

大扭矩直驱式超精密液体静压转台热态特性控制与优化

直驱式液体静压回转工作台在有限的空间内集中了电机发热、轴承摩擦等多个发热源,其热态特性控制与优化显得极为重要。对某大功率超精密液体静压回转工作台从加强散热、减少热源强度和结构优化3个方面开展了其热态特性控制策略研究,得益于稀油大流量静压支承、止推上置电机下置、电机强冷等技术措施,热态特性分析及测试表明,转台系统工作端具有较低的温升与较小的热伸长,且由温升与热变形引起的静压油粘度变化及油膜间隙变化对转台系统承载性能影响较小,研制的转台系统具有良好的热态特性。     

力矩电机直驱内反馈闭式静压转台设计

针对数控精密立式磨床的应用需求,阐述了力矩电机直驱内反馈闭式静压转台结构特点及优势,介绍了内反馈闭式静压轴承的基本原理,并进一步对转台应用实例的静压轴承刚度和流量进行了验算,构建了转台测试试验台,并介绍了试验台组成,以及对所研发的转台进行性能检测的过程。     

液体动静压电主轴关键技术综述

液体动静压主轴以其高回转精度、高动态刚度、高阻尼减振性和长寿命等性能优势,在高速精密机床领域获得广泛应用,但进一步适应超高速超精密加工需要,发展成为将机床主轴与高速电动机功能从结构上融为一体的液体动静压电主轴,还需解决高速化和结构集成化带来的轴承温升控制和电机性能优化等技术难题,需进一步从机理层面研究轴承特性和电动机高频电磁损耗等科学问题。因此有必要对现有研究成果进行系统分析和深入总结。回顾液体动静压机床主轴轴承技术的发展历史;从轴承油腔结构、节流器、轴颈偏斜、轴瓦弹性变形、轴承副表面形貌、液体惯性效应、热效应、润滑介质可压缩性及非牛顿特性、水润滑动静压轴承等方面,对影响液体动静压电主轴轴承特性的关键技术进行逐一分析和评述;从高速电主轴对电动机几何特性、转速—力矩特性、热特性、振动及噪声特性的要求等角度,全面评述电动机性能的电磁参数设计方法、电磁损耗机理及计算方法和电磁损伤故障防治技术;具体分析动静压电主轴整机特性优化中的关键技术难题;对液体动静压电主轴技术的未来发展趋势进行预测和展望。     

液氮介质中Si3N4/9Cr18配副摩擦磨损性能研究

超低温介质中工作的轴承由于不能采用润滑油或脂润滑,其球环材料配副摩擦磨损特性将对轴承的工作性能产生很大影响。采用球盘点接触形式,在5 N载荷和0.4 m/s相对滑动速度下试验研究了超低温全钢轴承和混合式轴承中9Cr18/9Cr18和Si3N4/9Cr18两种球环配副在常温干摩擦和液氮环境中的摩擦磨损性能。结果表明9Cr18/9Cr18配副在低温下由于粘着趋势减弱而使摩擦因数和磨损均低于常温下。Si3N4/9Cr18配副在低温介质中由于试件表面吸附、氧化和摩擦化学反应受到抑制使摩擦因数高于常温下,同样由于无摩擦化学磨损发生,而只是以脆性断裂为主,其磨损低于常温下。Si3N4/9Cr18在常温下摩擦因数低于9Cr18/9Cr18配副,而在低温下则高于9Cr18/9Cr18配副。2种环境中陶瓷/钢配副的磨损均小于相应条件下钢/钢配副的磨损。     

精密磨床转台静压轴承的强健化设计

针对精密磨床转台静压轴承性能仿真数据与其回转精度实测数据不一致的问题，为提高转台静压轴承的设计水平，提出了静压轴承的强健化设计方法。该方法考虑了轴承结构参数在轴承全生命周期内的变化，分析了半径间隙、油腔尺寸、节流比及润滑油黏度在设计、加工、装配和服役4个阶段的变化规律，重点研究了半径间隙在各阶段对轴承性能造成的影响，给出了转台静压轴承的强健化设计流程。通过一个径向轴承的设计实例对该强健化设计方法进行了说明，并将设计结果与传统设计进行了对比。对比的指标是轴承在4个阶段的刚度、承载力和温升，这3个指标对轴承回转精度有直接影响。研究表明：进行强健化设计后，在生命周期内静压轴承的刚度和承载力的变化量为10%~27%，温度的变化量为0.5%~1.6%，较传统设计更能保证转台回转精度的稳定。     

液体静压轴承的动态性能

一、为什么要研究静压轴承的动态性能静压轴承这项新技术,具有滑移面无金属接触,达到完全液体润滑,因而无磨损、起动磨擦力甚小、承载力大、适应运转速度范围广、支承精度高等一系列的优点。近年来随着我国机械工业的迅速发展,作为精密轴承的液体静压轴承获得日益广泛的应用。例如在机床制造行业中已有效地推广到大型车床、大型立车、大型镗铣床、各类高精度磨床、大型精密磨     

自补偿添加剂作用下钢-钢摩擦副的摩擦学特性

在轧机压下装置中的齿轮传动钢-钢摩擦副上,考察了所研制的磨损自补偿添加剂SW4对润滑油承载能力及钢-钢摩擦副摩擦磨损特性的影响。结果表明:磨损自补偿剂SW4加入所试验的4种润滑油中,都不同程度地提高钢-钢摩擦副的最大无卡咬负荷和烧结负荷,其中最大无卡咬负荷提高程度较大;同时钢-钢摩擦副的耐磨性也有很大的提高。     

胀套在精密离心机上的应用

针对精密离心机静压气体轴承这一高精度回转支撑,介绍了静压气体轴承与转盘间采用胀套连接的新方式。基于精密离心机静压气体轴连接特性要求,进行了胀套选型。针对所选型号,开展了胀套额定安装条件对静压气体轴承结构的影响数值模拟分析,发现了安全隐患。结合静压气体轴承内压对自身结构的影响数值模拟分析和静压气体轴承结构变形特殊要求,计算获得了合适的胀套安装技术要求。本连接方法及设计在某精密离心机上得到了应用验证,可供相关设计应用参考。     

精密机床静压气体轴承静特性分析及基本参数的优化

对精密机床气体轴承静特性进行理论分析,运用有限元法将雷诺方程离散化,得到静压气体轴承的承载能力、刚度以及供气量的计算公式。对某精密机床小孔节流静压气体轴承的静态特性进行分析,得到供气压力、偏心率、节流孔直径和刚度以及承载能力之间的关系曲线;通过优化分析,得到精密机床主轴前后静压气体轴承优化的结构参数和操作参数。     

超临界二氧化碳动静压径向可倾瓦轴承实验台设计与实验研究

针对超临界二氧化碳(S-CO₂)动力机组在启动和停止阶段气体轴承产生非常大的摩擦磨损,以及气体轴承承载力低、刚度低、阻尼小、稳定性较差等问题,设计并改进一种新型动静压S-CO₂润滑径向可倾瓦轴承结构。设计并搭建S-CO₂润滑轴承实验台,针对于实验台转子刚启动和极低转速工况,对新型S-CO₂润滑动静压径向轴承在静压状态下的动态特性进行实验研究,得到轴承的动态刚度和动态阻尼,并分析静压对轴承动态性能的影响。实验结果表明,设计的S-CO₂动静压径向可倾瓦轴承在启停阶段,在轴瓦与轴颈之间产生了足够的静压压力,可将二者完全分隔开,从而能减少启停阶段的摩擦磨损;随着静压压力的增大,轴承X、Y方向上的整体刚度、主阻尼都增大,且2个方向的主刚度系数差别不大,而交叉刚度和交叉阻尼都接近于0。研究结果为进一步揭示S-CO₂润滑径向轴承动压状态特性提供参考。     

控制润滑状态下纸基摩擦材料的摩擦特性研究

应用QM1000-ⅡB型摩擦材料性能试验机，研究了充分润滑和有限润滑状态下，纸基摩擦材料与对偶盘在连续循环制动过程中的摩擦性能。试验发现：润滑油供给状态对摩擦副的摩擦性能和对偶盘盘温有较大影响。充分润滑时，对偶盘盘温升幅较小，摩擦副动摩擦因数波动较小；无润滑油供给时对偶盘盘温上升迅速，动摩擦因数增大；在限制供给润滑油条件下，对偶盘盘温升幅较大，但动摩擦因数可以在一定温度范围内保持不变；高温时润滑油发生热化学分解、动摩擦因数大幅下降，同时形成对偶盘热斑。由此可见，有限供给润滑油时容易导致对偶盘热斑和摩擦材料热衰退现象。     

液粘传动摩擦副设计和传动机理的研究进展

液粘传动具有启动冲击小、无极调速、过载保护等性能优点,广泛应用于大能耗设备的调速启动及运行速度控制。但是传动机理和精密、耐磨以及长寿命的液粘传动关键零件的设计制造是制约其应用的瓶颈。本文阐述了液粘传动机理、液粘传动摩擦副间流体的流场特性、液粘传动设备摩擦副设计及材料选型等,在系统分析现有研究成果的基础上,提出了采用耦合激光微造型和反变形对对偶片进行结构和表面微织构主动设计制造的思想,以减小对偶片型面的变形。     

重型汽车中桥减速器润滑油中磨损颗粒分析

重型汽车中桥减速器在工作过程中其摩擦副接触表面因相对运动而产生的磨损颗粒进入润滑油中,导致润滑油性能下降;磨损颗粒随润滑油进入摩擦副接触表面,摩擦副磨损加剧。根据重型汽车的运行特点,每隔一定里程数对减速器润滑油进行取样,综合分析在用润滑油中磨损颗粒物的大小、形貌及成分。结果表明：减速器在用润滑油中磨损颗粒主要成分是铁屑和铜屑,磨损颗粒主要来自于球面垫片（铜）及其配副的摩擦以及齿轮副间的摩擦。具体分析磨损颗粒产生过程及形成机制,为重型汽车中桥减速器中运动摩擦副的设计及制造提供理论依据。     

数控机床液体静压转台技术综述

针对液体静压转台的基本结构,介绍了液体静压径向轴承、推力轴承、电动机直驱、转台闭环反馈控制等技术。对液体静压转台轴瓦、轴承轴、止推板等关键零件的加工工艺和液体静压转台的装配工艺进行研究。综述了液体静压转台在立式磨床、超精密金刚石车床、立式车铣复合加工中心等领域的应用,为液体静压转台的设计和应用提供参考。     

大型高精度空气静压轴承转台研制成功

正近日,航空工业精密所成功研制出了大型高精度空气静压轴承转台,取得了国家科技重大专项课题技术攻关的重大突破,并在精密所空气静压轴承转台技术领域创下了多项纪录。大型高精度空气静压轴承转台是精密所建所以来研制的最大尺寸规格的空气静压轴承转台,具有多项创新性技术突破。该转台采用主轴分体式设计,首次在止推轴承上采用双排节流孔设计,最大承重首次超过600千克,位置分辨率达到0.036″极值。该型转台的径跳与轴跳均优于0.1微米,主轴回转轴摆精度优于±0.18″,处于国内领先水平。     

再生润滑油在不同条件下的摩擦学性能研究

通过再生添加剂方法对废汽轮机油和废油膜轴承油进行再生处理,去除废润滑油中的非理想组分,补加适合的添加剂。针对汽轮机和轴承的摩擦副材料特点,采用钢-钢、钢-铜摩擦副材料,在四球摩擦试验机上研究不同试验条件如不同载荷和速度、不同摩擦副材料下再生汽轮机油和油膜轴承油的摩擦学性能,并与对应的新油进行比较。结果表明：再生油对于不同的摩擦副材料（钢/钢和铜/钢）、在不同载荷和速度条件下都具有广泛的润滑适应性,抗磨减摩性能达到甚至超过新油。     

防腐剂在摩擦副表面的吸附性能探索

利用模拟轴承对润滑油中的防腐蚀添加剂进行吸附实验,通过对吸附前后润滑油的紫外吸光度的测量,表征实验前后润滑油中防腐剂的质量分数变化,进而证明摩擦副对防腐蚀添加剂的吸附作用;在含有定量防腐剂的润滑油中添加不同质量分数的抗磨剂,进行模拟轴承的吸附实验,通过紫外吸光度的测量发现抗磨剂对防腐剂在摩擦副表面的吸附性能有较大影响,说明防腐剂与抗磨剂在摩擦副界面存在竞争吸附效应。     

金属陶瓷添加剂对船舶主机汽缸套-活塞环摩擦学行为的影响

将普通CD40润滑油作为基础润滑油，在3种不同的载荷作用下，对含有金属陶瓷添加剂润滑油对汽缸套-活塞环摩擦磨损特性的影响进行了模拟试验研究，并与实际使用的普通CD40润滑油的试验结果进行了比较。研究结果表明，汽缸套-活塞环摩擦副在这种添加剂作用下，其磨损失重及摩擦因数都大幅度降低。摩擦副表面扫描电镜分析结果也表明，这种添加剂使摩擦表面更光滑，其本身具有表面自修复作用。