高速机床主轴用陶瓷球轴承动态性能试验分析

对高速磨床主轴用陶瓷球轴承B7005C／HQ1P4在不同转速、载荷及润滑条件下的运转特性进行试验，结果表明：电主轴在80000r／min的转速下仍能正常运转；在起始温度、转速、润滑及冷却相同的条件下，陶瓷球轴承较钢制轴承摩擦力矩小、温升低；在润滑不充分的情况下，陶瓷轴承具有良好的运转特性。     

陀螺框架轴承摩擦力矩分析

针对陀螺框架轴承要求启动摩擦力矩小而稳定的苛刻要求,建立轴承摩擦力矩分析模型,在已有的球与内外圈弹性滞后、差动、自旋、润滑影响因素引起的摩擦力矩分析基础上,重点考虑浪形及冠型保持架引起的摩擦力矩。求得的轴承启动、动态摩擦力矩与YZC-II测试仪测试结果吻合较好。分析表明,浪形保持架整体优于冠型保持架,保持架与球作用引起的摩擦力矩比例随轴向载荷减小而增大,该比重在启动过程中较大,在动态过程明显降低;通过对4种型号框架轴承不同转速的摩擦力矩分析,当转速低于2 r/min时,轴承摩擦力矩受转速影响不大,随着速度增大,启动速度对轴承启动摩擦力矩值、动态摩擦力矩波动范围影响突显出来。     

不同环境温度下滚动轴承脂润滑性能台架测试

采用台架测量装置测试了不同环境温度下滚动轴承润滑脂的性能,研究环境温度、轴承转速、载荷和润滑脂锥入度对轴承力矩和温度的影响。结果表明：环境温度较低时,轴承启动力矩和运行力矩整体较高,轴承温度变化较为明显,润滑状态较差;随环境温度升高,轴承力矩和温度变化幅度均下降,轴承的润滑状态好转;高速乏油和重载条件下,轴承的力矩和温度增大,润滑状态变差。不同环境温度下润滑脂的表观黏度差异、不同转速下润滑脂的受剪切程度以及由此引起的润滑脂分油率的不同,是轴承呈现不同润滑状态的主要原因。     

微小卫星用陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮的性能试验

为解决微小卫星姿态控制执行元件—姿控飞轮的轻量化、高效支撑及润滑问题,提出了应用脂润滑陶瓷轴承为微小卫星姿控飞轮提供支撑和润滑的方法。试验研究了陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮的启动、摩擦功耗、温度特性、抗振动性能及寿命特性,试验结果显示:与同型号钢制球轴承相比,陶瓷球轴承在静态摩擦力矩及功耗方面性能更优良,可以有效减小姿控飞轮的启动电流和摩擦功耗。陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮在-30～50℃具有良好的启动性能,低于卫星最低工作温度20℃时仍能保持良好的启动特性,无冷焊问题,完全满足卫星发射时抵抗振动的要求。振动试验后的姿控飞轮在4年的地面真空试验中功耗电流变化率在有真空度和温度变化的影响下小于1%,验证了陶瓷轴承脂润滑姿控飞轮使用寿命优于4年,满足国内微小卫星对姿控飞轮轻量化和使用寿命的要求。     

超精密高性能氮化硅轴承研究现状与应用

轴承被称为机械工业的"芯片",没有超精密高端轴承就没有尖端装备。超精密氮化硅球轴承是性能优异的高端陶瓷轴承,制造技术复杂。氮化硅(Si_3N_4)材料属于高强度人工晶体,具有密度小、硬度高、耐高温、耐腐蚀、电绝缘、不导磁、抗压强度高、自润滑性能好等金属材料不可比拟的诸多特点,以氮化硅球作为滚动体、以合金钢为套圈制成的混合陶瓷轴承,最充分利用了氮化硅材料抗压强度高、合金钢抗弯强度高、韧性好等优点,因而氮化硅轴承具有重量轻、极限转速高、摩擦力矩小、运转精度好、使用寿命长等一系列优点。本文对于国内外氮化硅轴承的发展历史、研究现状与应用情况进行了详细评述。     

基于脂润滑的混合陶瓷球高速主轴轴承早期失效试验

针对脂润滑的混合陶瓷球高速主轴轴承的工作特点,对不同工况下的混合陶瓷球高速主轴轴承进行了早期失效试验,并对其早期失效的原因进行了分析研究。结果表明,高速条件下脂润滑的混合陶瓷球主轴轴承发生早期失效的原因主要是高速运行和快速频繁启停而产生的剧烈冲击、摩擦和较高的工作温度所导致的保持架薄弱部位断裂,其运行时间远未达到轴承寿命理论所预期的疲劳寿命或精度寿命。     

高速电主轴用脂润滑轴承性能试验

以高速磨削电主轴用角接触陶瓷球轴承B7005C/HQ1P4为研究对象,分别在油雾润滑和脂润滑下对轴承进行高速性能试验,通过对比分析转速、载荷与温升的关系研究了脂润滑轴承的高速性能。结果表明,在循环水冷却的条件下,转速低于40 000 r/min或dmn值小于1.44×106mm.r/min时,高速电主轴可以使用脂润滑陶瓷球轴承。     

硅油润滑球轴承真空环境下的摩擦性能与密封研究

分析硅油润滑球轴承的润滑机制,对在不同真空度和转速下的轴承摩擦力矩进行研究。选用FY-3卫星"紫外臭氧垂直探测仪"光学调制器电机样机和进口电机,在真空度3×10-5Pa条件下进行8个月工程试验后,利用高倍电子显微镜分析试验轴承表观状态,确定润滑状态,并分析硅油的泄漏量。结果表明:轴承的摩擦力矩值随着转速的增大而趋于稳定;摩擦力矩的变化量为9.8×10-4N.m;试验期间硅油的泄漏量为1.92mg,证明采用硅油润滑适合光学调制器在真空环境下长期运转。     

特殊要求用混合陶瓷轴承与全陶瓷轴承

用陶瓷作为滚动轴承材料可以扩大轴承的使用范围，使轴承达到运转的最高转速。陶瓷轴承能应用于无润滑或介质润滑的特殊领域，以及耐腐蚀、耐热等工作场合。但必须采取相应的制造工艺和零件组配新标准，才能充分利用陶瓷的优越性。     

用“倍力”添加剂提高轴承转速

1992年我厂进行连铸坯一火成材新工艺技改时,遇到的难点是如何提高机组减速机输入轴两轴承(型号3003138)的极限转速.按工艺要求,轴承将分别超极限转速10%～36%.提高转速的途径通常有更换轴承、提高轴承精度、加大游隙、改善润滑条件等,但减速机是在红钢盘绕下运行,散热条件恶劣、冲击负荷大,且上述措施投资大、工期长.经综合分析后,决定采用“倍力”抗磨节能润滑添加剂来解决.     

钢制和陶瓷圆柱滚子轴承高速性能的有限元分析

在高速圆柱滚子轴承理论研究的基础上,对普通钢制轴承和陶瓷轴承进行有限元分析,研究了转速对接触应力和等效应力的影响.结果表明,高速轴承的疲劳寿命主要取决于滚动体作用于外圈的离心力,减小滚动体离心力是提高此类轴承寿命的最有效途径;在中、低速时,钢轴承的寿命和可靠性均好于陶瓷轴承.但当转速达到高速时,陶瓷轴承在寿命方面显示出更大的优势.为陶瓷轴承的设计与应用提供参考.     

水润滑陶瓷滑动轴承的研究与发展

根据水润滑陶瓷滑动轴承的使用要求及研究发展现状，指出Sialon、Si3N4和SiC为适宜的水润滑陶瓷滑动轴承材料，探讨了水润滑陶瓷滑动轴承在极限载荷与极限速度条件下和精密加工场合的应用及其系统理论研究的最新方向。     

混合式陶瓷轴承沟道结构参数的简化算法

以目前钢轴承的结构参数合理正确和轴承滚动体与内外圈滚道在相同的接触应力及接触面积作用下具有相近的接触疲劳寿命及发热为前提 ,以相同负荷作用下 ,混合式陶瓷球轴承与相应钢轴承的接触应力和接触面积相等为依据 ,给出了混合式陶瓷球轴承内外圈沟道结构参数的简化计算方法。以 6 2 0 9深沟球轴承为例 ,对相应的混合式陶瓷球轴承的沟道曲率半径进行了计算 ,以计算结果制造的混合式陶瓷球轴承的运转性能完全能够满足使用要求     

陶瓷球轴承内部结构参数优化设计及其性能试验研究

氮化硅陶瓷是一种较好的滚动轴承材料,在此提出了陶瓷球轴承内部结构参数优化设计的基本原则,建立了其优化设计的数学模型,通过对钢球轴承和陶瓷球轴承的性能对比试验,证明了陶瓷球轴承的高速性能要优于钢球轴承,并验证了陶瓷球轴承优化设计原则。     

国产牙钻混合陶瓷球轴承性能评估分析

应用自建的牙钻轴承试验机对某国产牙钻混合陶瓷球轴承的使用寿命进行了试验评估,并与全钢轴承进行了对比试验,对轴承失效原因进行了分析.试验结果表明,在相同试验工况下,混合陶瓷球轴承的使用寿命低于全钢轴承,但是其沟道表面的磨损情况优于全钢轴承.经分析,导致国产混合陶瓷球轴承使用寿命下降的主要原因是保持架的提前失效.     

氮化硅陶瓷滚子轴承的加速寿命试验和断油润滑试验

本文介绍了一次组合陶瓷轴承的加速寿命试验和断油润滑试验,试验轴承是用于某航空发动机主轴前支承的短圆柱滚子轴承,滚动体由氮化硅陶瓷材料制成,套圈和保持架仍采用原钢轴承的套和保持架,试验设备为航空轴承专用试验台,试验表明,试验陶瓷轴承在高速条件下工作寿命和短期油润滑能力均好于同型号钢轴承。     

Assessment of thermal effects on the levitation speed of bump foil bearings made of low cost spring steel

The demand for higher speeds and torque capacity from micro turbines, heat pumps and turbochargers has necessitated the development of high temperature resistant foil bearings. This paper focuses on investigating the effects of successive thermal cycles on the levitation speed of bump foil bearings made up of low cost spring steel. Bump foil bearings were designed for high stiffness of 1.64 MN/m². Rotor dynamic analysis indicated highest frequency of 4790.5 Hz corresponding to second flexure mode of rotor bearing system up to which it remained stable. The bump foil bearing fabrication procedure was established and rotor was tested under suitably designed bearing rig. The orbital analysis indicated that levitation speed decreased with increase in temperature. During second and third thermal cycle, at lower rotor speeds drastic variations in amplitude of vibrations and uneven waveforms were indicative of unbalance condition of rotor. With further increase in rotor speeds, the rotor - bump foil bearing system attained the balanced state indicative of safe design.     

基于滚动蠕滑理论的球轴承摩擦力矩计算方法

基于滚动接触蠕滑理论将球轴承滚动体与滚道的接触问题分解为法向赫兹接触子问题和切向粘滑子问题,提出了基于滚动接触蠕滑理论的球轴承摩擦力矩计算方法,揭示了球轴承滚动体相对内外滚道的滚滑粘着运动特性,解决了球轴承滚动体运动姿态难以确定的问题,为固体润滑/干接触条件下球轴承摩擦力矩的准确计算提供了理论依据。在轴向载荷作用下对采用PTFE保持架全陶瓷Si₃N₄/GCr15/不锈钢球轴承进行摩擦力矩试验,试验结果与计算结果对比表明,球轴承蠕滑分析模型能够得到比较准确的摩擦力矩计算结果,比不考虑滚动接触区粘滑效应的切片离散化模型更准确。     

An Experimental and Theoretical Study of Hybrid Bearing Micropitting Performance under Reduced Lubrication

Hybrid bearings—that is, bearings with ceramic rolling elements and steel rings—are often used in applications with reduced (i.e., boundary or mixed) lubrication conditions. The mechanisms by which hybrid bearings perform significantly better than full-steel ones in these cases are so far unclear, although a number of published works have shown experimental results in which appreciable performance benefits were obtained by the use of hybrid bearings under boundary or mixed lubrication. In this article, the reduced lubrication performance of hybrid rolling contacts, versus full-steel ones, is studied in detail by means of rolling bearing fatigue experiments and a theoretical micropitting model. It is found that the large improvement in surface fatigue resistance of hybrid contacts cannot be explained solely on the basis of the unavoidable differences in some of the roughness parameters existing between the full-steel and hybrid contacts. It is also necessary to take into account a considerable reduction in the effective boundary friction coefficient of the hybrid contact. In the numerical micropitting simulations it was found that the boundary friction coefficient of a hybrid contact must be about two times lower than that for the corresponding full-steel contact, in order to be able to predict the experimental observations reasonably well. A similar ratio of the boundary friction coefficients was obtained in a number of dedicated tests, thus confirming the results of the micropitting model. The mechanisms of the strong micropitting resistance of hybrid bearings under reduced lubrication conditions are discussed in detail, shedding new light on the operational tribology and performance capabilities of bearings with rolling elements made of silicon nitride ceramics.     

陶瓷轴承电主轴在高速精密磨床中的应用

高速精密磨削要求主轴达到很高的转速,同时对零件加工精度的要求也越来越高。而陶瓷轴承电主轴自身所具有的优点,满足了高速超高速精密加工主轴转速的要求。本文通过本实验室集成的开放式高速精密磨床,介绍了电主轴的PLC控制,并通过主轴振动实验说明了陶瓷电主轴在高速精密机床上应用的优越性。