动静压油膜轴承——在临界转速以上为动压工作,以下为静压工作的轧机油膜轴承设计计算

本题用电子计算机辅助设计计算。设计的程序可以计算轧机油膜轴承四种工况:1.轴承加工有静压油腔,轴颈旋转,无高压油进入时的动压作用;2.轴承加工有静压油腔,轴颈不旋转,低压和高压均供油时的静压作用;3.轴承加工有静压油腔,轴颈旋转,低压和高压均供油时的动静混合作用;4.无静压油腔,轴颈旋转,低压供油时的动压作用。本题对第1、2种情况进行计算,总结了在临界转速以上为动压工作,以下为静压工作的轧机油膜轴承的计算公式和方法。讨论了满足工作要求的、较合理的油腔参数和供油系统各参数的选择。     

沟槽静压轴承试验与计算

沟槽式液体静压轴承是一种采用间隙很小的沟槽作为节流器的无油腔的静压轴承。它除了具备一般静压轴承的基本性能外,在旋转下使用时,由于轴承内不设油腔,因而能产生较大的动压效应,性能比普通静压轴承有所提高。国外在60年代、我国在70年代已开始使用,效果较好。沟槽轴承的设计计算最初只考虑静态(不包括动压效应)下的计算,近代电子计算机使设计计算工作深入一步,能把动压效应也考虑了,因此对这种轴承的性能能有进一步认识。本文通过试验和分析计算去了解沟槽轴承的特性。     

内部节流液静压内圆主轴

内部节流液静压内圆主轴的节流器直接加工在轴承内表面上,这样,主轴总体结构简单,可避免节流器的阻塞。此外还有以下优点:1.油腔压力的变化要比小孔节流器快;2.压力比与轴承间隙无关;3.偏心率不大时,轴承刚性高。文章介绍了主轴结构、内部节流器液静压轴承的设计计算与制造装配等。     

静压轴承进油路的简化

一般小孔节流式静压轴承的进油都是经过与油腔数量相同的油路,通过各自的节流器进入油腔。结构比较复杂,制造和维修也不方便。我们设计了一种进油路较为简单的四油腔静压轴承,见附图。其各参数的选取与一般静压轴承完全相同,所不同的是四个油腔只用了一根进油管,四个节流器就加工在轴承体上。压力油从进油管压入沉割槽内,沉割槽加工在轴承体外圆周上(也可加工在压入轴承体的箱体孔内圆周上),分别从轴承体上的四个节流器进入油腔。我们曾耽心过节流器加工在轴承体上,经过长时间的使用,由于压力油的流动摩擦,节流小孔是否会     

高速精密电主轴静压滑动轴承设计及性能分析

针对智能产线数控加工中心的需求，对电主轴支撑轴承进行了设计，设计的轴承为四油腔静压滑动轴承，核心设计参数包括内径、封油面宽度、回油槽宽度、节流比及半径间隙等。建立了静压轴承支撑刚度的计算模型，计算获得设计轴承在载荷为100～700 N时的刚度值为6.0×10⁷～10.2×10⁷ N/m。分析了封油面宽度、回油槽宽度、节流比和半径间隙对刚度的影响，对轴承设计参数进行了优化，优化后轴承的刚度值为11.4～29.8×10⁷ N/m。进行了轴承的静刚度测试，载荷为100～700 N时水平刚度为3.1×10⁷～25×10⁷ N/m、垂直刚度为2.5×10⁷～23×10⁷ N/m。研究结果表明：封油面宽度和半径间隙对静压轴承刚度影响较大，是重要的设计参数；刚度试验测试值比理论计算值偏小，原因可能是制造和装配误差导致的轴承节流器、油腔等结构的性能对尺寸误差较为敏感导致。     

基于FLUENT的静压轴承椭圆腔和扇形腔静止状态流场仿真

对重型立式数控车床工作台静压导轨进行研究,应用三维造型软件Pro/ENG INEER及CFD软件FLUENT,从结构三维造型设计以及内部三维流动分析计算两方面对静压轴承进行了综合分析,并对比了不同形状油腔的流速分布及压力分布,揭示了导轨内部流动规律。结果表明:由于油腔形状不同,导致与上工作台的有效接触面积大小不同,扇形油腔各个方向速度在迭代计算后更容易收敛且更容易趋于稳定,而椭圆形油腔各个方向速度波动性较大;利用CFD技术对液体静压轴承进行三维数值模拟,得到的流场结果与实际吻合,计算结果能够有效反映轴承内的流动状态。     

静压轴承工艺参数的确定与制造

本文就我们在设计制造高精度专用机床的过程中对双面薄膜反馈节流静压轴承的设计、主要是加工工艺做一介绍。该工艺的特点是基本上不用专用工具即可加工出精度较高的静压轴承。具有投资少、生产周期短的特点。比较适合单台或小批量专用设备的生产。 一、结构特点和主要参数的确定 1.结构特点设计中采用的是双面薄膜反馈节流静压轴承,其基本原理如图1。轴承油腔为四个对称等面积矩形等深结构,油腔之间开有回油槽。采用这种结构可以不用专用工具即能加工出精度较高的油腔。 2.主要设计参数的确定由于双面薄膜反馈节流静压轴承选择的参数不同,…     

不同节流方式的滑动轴承油膜静态性能求解

针对毛细管、小孔、滑阀反馈和薄膜反馈4种节流方式,结合三油腔动静压混合油膜轴承及四油腔静压轴承,建立了轴承油膜静态性能求解的数学模型。从Reynolds方程的离散、间隙函数数学模型的建立、边界条件的确定、连续性方程的建立、不同节流方式的进油流量数学模型的推导、轴承的承载能力及温升等方面分析了轴承油膜静态性能的求解。计算结果表明:采用毛细管和小孔节流轴承的承载能力和油膜刚度较低;而采用滑阀反馈和薄膜反馈节流轴承具有较高的油膜刚度和承载能力。     

主动混合滑动轴承的可控性分析

针对动静压混合滑动轴承,分析了主动节流轴承的可控性,并提出以可控性系数来加以衡量。通过有限差分法迭代求解Reynolds方程,根据油腔内的流量平衡关系修正油腔压力,继而得到轴承间隙内的油膜压力分布和油膜合力;采用小扰动法求解得到轴承的8个动力特性系数和可控性系数。结果表明:增大油腔面积,将能有效提高轴承的可控性;油腔轴向宽度对轴承可控性系数的影响较大,而周向包角的影响相对较小;轴承的同心节流比对轴承的可控性有较大影响,提高节流比将能得到较好的可控性;油腔轴向宽度和轴承的同心节流比对轴承流量影响甚大,需要综合考虑轴承可控性和流量的关系,以达到最优性能。     

小孔节流深浅腔动静压轴承承载特性解析研究

小孔节流深浅腔动静压轴承是一种采用小孔节流器实现节流作用及浅腔实现二次节流作用的动静压混合轴承。针对现有理论不能解析研究油腔结构参数及工作参数对承载特性影响规律的不足,以及计算流体力学数值仿真软件计算时周期长,而不便于工程设计人员应用的缺点,基于油腔压强分段线性化的思想,建立分析小孔节流深浅腔动静压轴承的油腔压强、承载能力、静刚度、进油流量及温升等承载特性的解析方法。进而以该方法研究动静压轴承的供油压强、主轴转速、进油孔径、浅腔深度、初始油膜厚度等参数对轴承承载特性的影响规律。研究发现,在其他结构参数及工作参数一定的条件下,浅腔深度为初始油膜厚度的2～3倍时,轴承刚度接近最大、温升接近最低。通过油腔压强的解析值与试验值的比较,证实了该方法的有效性和研究结果的正确性。     

基于CFX的液体静压轴承关键参数优化

为研制某曲轴随动磨床砂轮主轴系统,首先要对液体静压轴承进行设计。为此利用计算流体动力学软件CFX对液体静压轴承内部流场进行数值模拟,从油腔深度、小孔节流器孔径、轴承间隙3个关键性参数进行优化研究,通过分析油膜压力分布,求解最优参数。结果表明:通过分析对比液体静压轴承内部流场的数值模拟结果可以看出,最佳的油腔深度、小孔节流器孔径、轴承间隙对轴承承载能力起着非常重要的作用,也为后续研制该磨床液体静压轴承和对该类型的液体静压轴承的流体动力学分析提供参考。     

液体静压轴承的故障分析与修复

图 1所示为我校某平面磨床的静压主轴 [1 ]。该主轴采用双支点单头止推的支承形式 ,前、后两支点 (前轴承 4和后轴承 5 )采用缝隙节流形式的无周向回油槽径向轴承 ,不等封油边设计 ,四个矩形油腔 ,其断面为偏心圆弧结构。单头止推轴承设计在前端 ,采用缝隙节流式双向对置的环形油腔结构 ,缝隙节流器采用薄紫铜片腐蚀加工而成。前、后轴承直径为 6 0 mm,半径间隙为 0 .0 2 2 mm。图 1　某平面磨床静压主轴简图1.砂轮法兰盘　 2 .砂轮　 3.前端盖　 4 .前轴承　 5.壳体　 6 .后轴承　 7.后端盖　 8.主轴　 9.进油管　 10 .压板　 11.节流器　…     

内反馈静压轴承原理及设计计算

一般的定压式静压轴承的节流器和轴承往往是两体的,因此通常称作为具有外部节流器的静压轴承。目前在机床上开始应用的内反馈静压轴承是一种新型的定压式静压轴承。它的结构是在轴承上,除了具有一般静压轴承的工作油腔外,还设有反馈油腔,它是利用反馈油腔的封油面和主轴之间的间隙来实现节流的,随着主轴上的负载变化,主轴和轴承的间隙也随之变化,因此它也属于可变节流,由于以上原因。它的油膜刚性要比固定节流(如小孔、毛细管节流式)大得多。同时由于具有节流作用的封油面周长较长,因此节流器堵塞的可能性就较小。     

基于小孔节流的静压油膜轴承动态特性分析

静压轴承的动静态特性在很大程度上受到节流装置的影响,以小孔节流的静压轴承为研究对象,开展其动态特性理论的研究。利用两平行平板缝隙液体流量公式推导了轴承油腔流出的流量数学模型,并充分考虑了主轴转子速度对流量的影响因素,使之更符合实际工况;在对小孔节流后流入轴承油腔的流量方程进行线性化处理的基础上,建立了静压轴承系统的流量连续性方程;结合轴承-主轴系统动力学方程,推导出小孔节流的静压轴承系统动态特性的传递函数,分析了小孔节流静压轴承系统的动态特性。结果表明:小孔节流的四油腔静压轴承动态响应速度在0.06~0.12 s范围内变化,增大供油压力、油腔承载面积、主轴转速及减小油膜粘度、油膜间隙等均有助于提高轴承系统的响应速度。研究结果对于指导工程设计具有一定的参考价值。     

可控节流参数对液体静压轴承特性的影响研究

节流器是液体静压主轴的核心元件,其节流特性对液体静压主轴的刚度和回转精度具有直接影响。针对现有节流器在主轴工作时节流特性不可控的不足,提出一款预压预调型可控节流器。在分析可控节流器工作原理和节流特性基础上,根据流体润滑理论,建立基于可控节流器的液体静压轴承承载性能的理论模型,研究可控节流器供油压力、弹簧刚度和控制油腔压力等参数对液体静压轴承承载性能的影响规律,并与固定节流液体静压轴承的承载性能进行对比。研究发现,在其他结构参数及工作参数一定的条件下,可控节流器能够显著地提高液体静压轴承的油膜刚度;在不同偏心率条件下,可控节流液体静压轴承的最佳油膜刚度对应的节流参数不同。在开发的液体静压电主轴试验台上进行了试验研究,通过对油腔压力和油膜刚度的理论计算值与试验测量值的对比,证实了可控节流方案的有效性。     

毛细管混压轴承节流参数与承载力性能研究

对以毛细管节流器为进油方式的混压轴承的静态特性进行探讨,利用有限差分法求解雷诺方程。静态分析中,比较了不同的油腔深度、节流面尺寸及偏位角对节流器参数和承载力关系的影响,并讨论了所得结果在轴承设计上的应用。     

薄膜反馈节流器特性的流固耦合研究

薄膜反馈节流器作为液体静压轴承的关键部件,其性能的优劣对液体静压轴承的性能有决定性的影响。目前对薄膜反馈节流器的研究更多的是理论推导分析,为了更准确直观的研究薄膜反馈节流器在不同油腔压力作用下膜片应力分布及变形情况,借助ANSYS有限元分析软件,采用双向流固耦合法分析了流体和固体之间的相互作用,研究了节流器出口压力以及金属膜片特性对整个节流器性能的影响,得到不同油腔压力作用下金属弹性膜片的变形情况,对薄膜反馈节流器的设计及选用有一定参考价值。     

外间隙节流液体静压轴承

在现代机器制造业中,液体静压轴承获得了广泛的应用。它的结构型式是多种多样的,其几种主要的结构型式在参考[1]和[3]中有所介绍。按着向油腔供油的方式,轴承分为外节流及内节流等形式;每种节流形式都有自己的缺点。采用外节流形式不仅会增大主轴部件的外廓尺寸,而且自节流器到轴承油腔的油路的管道较复杂,这样削弱了整个主轴部件的     

静压轴承在磨床上的应用

一、静压轴承的基本原理及其两种节流形式:图中所示为我厂二成品车间SASL315×400特大无心磨床改装后之静压轴承原理示意图。其中采用的节流器是薄膜反馈式。为了便于说明问题,我们仅举位于主轴上下的一对油腔和相应的薄膜反馈节流器为例,即:当主轴没有受到径向载荷W作用时,进入各油腔的压力油把主轴悬浮在轴承的中心,这时各油腔的间隙及油腔压力相同,便保持着平直状态。从图中可看出:当薄膜处     

有限体积法与正交试验法相结合的动静压轴承结构优化设计

针对小孔节流深浅腔动静压轴承的性能优化问题,基于平行平板扩散流动计算模型及流量守恒原理,推导了微元控制体边界压力的插值函数,提出了分析小孔节流深浅腔动静压轴承的油腔压力、承载力、静刚度、进油流量及温升等承载特性的有限体积计算方法。使用该方法研究了供油压力、主轴转速、进油孔径、浅腔深度、初始油膜厚度等参数对小孔节流深浅腔动静压轴承承载特性的影响规律,从而得到了以上相关参数的优化区间。在此基础上,采用四因素三水平的正交试验法,在满足多目标性能最优的前提下,得到了小孔节流深浅腔动静压轴承结构参数与工作参数的最优组合。以该组参数试制了小孔节流深浅腔动静压轴承并建立了试验平台,测量了不同转速及供油压力下油腔的压力值。试验结果表明,轴承油腔压力试验数据及理论计算值随主轴转速的变化趋势一致;误差在11%以内。验证了有限体积法与正交试验法相结合的动静压轴承结构优化设计方法的正确性。