复合式动静压轴承的结构设计及仿真分析

针对动静压电主轴在使用过程中存在轴向窜动的问题,结合动静压轴承的结构特点,在分析加工主轴运转中受力状况下,设计一种复合式动静压轴承,解决主轴运转过程中轴向窜动问题,并通过三维建模的方式,剖析了结构中的进油、回油、测压、冷却等系统的结构设计。以复合式动静压轴承设计参数为基础,通过利用FLUENT流体仿真软件和前处理软件GAMBIT重点对动静压止推轴承进行了不同转速状态下的仿真分析,得到油膜压力分布和温度分布云图,依此为依据,结合实际工况,进一步对止推轴承的不同工作载荷状态下的承载能力进行分析研究,并且结合实际情况分析结构设计的合理性,为后期的优化设计提供参考依据。     

高速静压电主轴动平衡结构设计

高速静压电主轴转子的动态平衡精度会影响工件的加工精度。基于动平衡技术,先从后置式静压电主轴产生动不平衡的原因出发,在电主轴装配和调试以及装机后进行加工所处的不同阶段,设置不同的动平衡结构来确保主轴系统的动平衡精度;之后将该动平衡结构设计方法扩展应用到内置式静压电主轴。在结构设计时增加动平衡的结构,可推广应用到其他类似的高速转子结构中。     

气体静压高速电主轴稳定性研究

空气静压电主轴是高速精密数控加工机床的关键部件之一,其稳定性是影响高速数控机床的加工质量和切削性能的重要因素。主要研究空气静压电主轴的气锤振动与涡动失稳的机理和判定方法:以电主轴的静压止推轴承为例,推导了止推轴承产生气锤振动的判别式,利用软件仿真分析了止推轴承的节流孔直径、气腔半径、供气压力三个结构参数对气锤振动的影响规律;分析了涡动失衡的原理,从数值分析的角度,研究了涡动比与偏心率的关系,阻尼系数与涡动速度,阻尼系数与主轴的轴颈转速的关系,并提出了防止气锤振动和涡动失衡的有效措施。     

精密钻削电主轴静压气体止推轴承润滑参数动态优选设计

针对气体轴承的传统工程算法效率低,计算误差大,难以满足精密电主轴气体轴承设计要求的问题,在建立精密钻削电主轴轴向闭式支承物理模型的基础上,结合静压气体止推轴承润滑理论分析,运用有限元方法对雷诺方程进行离散求解。基于Matlab工具平台,采用超松弛迭代法编写了求解气体静压止推轴承压力方程组、承载能力和刚度的计算软件,实现了气体止推轴承润滑参数动态优选设计。通过该软件的计算仿真,得到了正在开发的PCB钻削电主轴静压气体止推轴承气膜间隙、节流孔直径、供气压力与轴承承载能力及刚度的曲线;以最大刚度为优化目标,最终确定了该电主轴止推轴承的最优润滑参数。     

精密钻削电主轴静压气体止推轴承润滑参数动态优选设计

针对气体轴承的传统工程算法效率低,计算误差大,难以满足精密电主轴气体轴承设计要求的问题,在建立精密钻削电主轴轴向闭式支承物理模型的基础上,结合静压气体止推轴承润滑理论分析,运用有限元方法对雷诺方程进行离散求解。基于Matlab工具平台,采用超松弛迭代法编写了求解气体静压止推轴承压力方程组、承载能力和刚度的计算软件,实现了气体止推轴承润滑参数动态优选设计。通过该软件的计算仿真,得到了正在开发的PCB钻削电主轴静压气体止推轴承气膜间隙、节流孔直径、供气压力与轴承承载能力及刚度的曲线;以最大刚度为优化目标,最终确定了该电主轴止推轴承的最优润滑参数。     

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　…     

浅析提高电主轴可靠性的途径

电主轴目前越来越广泛的应用于金切机床领域,其在设备上的可靠性即显得越来越重要。针对高速电主轴高可靠性的要求,在高速电主轴基本结构的基础上,采用动态的设计方法,计算出电主轴和滚动轴承的动态特性,进而研究轴向预紧力、跨距、转轴各台阶外径以及轴承对高速电主轴临界转速的影响,最终得到合理的电主轴结构;同时,对高速电主轴的润滑、材料、密封、冷却等方面也进行了研究,以实现最优化的设计,从而满足高速电主轴的高可靠性要求。     

基于流固耦合分析的超高速微切削空气静压电主轴支承结构优化

借助有限元分析软件ANSYS对具有不同支承结构的超高速微切削空气静压电主轴进行全参数三维实体建模,运用流固耦合的有限元方法分析电主轴的各种结构方案,并进行承载特性分析对比,优选出空气静压电主轴的支承结构。结果表明,前支承对电主轴的承载影响最大,主轴悬跨段的设置对提高承载性能的贡献较小,为加强主轴刚性,可以选择主轴前段采用多排孔轴承的支承结构。     

一种锯齿密封齿轮箱漏油问题解决方案

有一齿轮箱在空载试车时输入锯齿密封结构出现漏油现象,需要给出简单快捷的解决方案。文中通过校核输入轴承进油量、计算输入密封结构的回油能力和分析密封结构发现,漏油现象是由锯齿密封结构的回油腔造成的,给出了增加T形挡油环和更改密封结构为甩油盘密封两种方案,两种方案均通过了空载试车工厂使用考验。     

加工中心主轴前支承的密封结构

附图是卧式加工中心主轴前支承处采用的双层小间隙密封装置。主轴前端车出两组锯齿形护油槽，在法兰盘4和5上开沟槽及泄漏孔，当喷入轴承2内的油液流出后被法兰盘4内壁挡住，并经其下部的泄油孔9和套筒3上的回油斜孔8流回油箱，少量的油液沿主轴6流出时，经主轴护油槽在离心力的作用下被甩至法兰盘4的沟槽内也经回油斜孔8重新流回油箱，达到了防止润滑介质泄漏的目的。1．进油口2．轴承3．套筒4、5．法兰盘6．主轴7．泄漏孔8．回油斜孔9．泄油孔当外部切削液、切屑、灰尘等沿主轴6与法兰盘5之间的间隙进入时，经法兰盘5的沟槽由泄漏孔7排出…     

高速多支承气体静压轴承电主轴的承载特性研究

基于单元气体静压轴承的承载性能，简化多支承气体静压电主轴的支承和主轴结构，建立了有限元分析模型，借助ANSYS软件分析轴系的各种结构方案，并进行承载特性分析对比。研究分析多支承结构的承载机理，总结出提高气体静压电主轴承载特性的措施。分析了不同主轴结构和轴承布置对电主轴承载特性的影响，优选出了的多支承静压轴承电主轴结构。     

MM7120平面磨床静压轴承磨头的修复

静压轴承是磨床上广泛采用的一种磨头主轴轴承 ,具有摩擦阻力小、使用寿命长、主轴回转精度高的特点。但使用与维护不好同样会损坏 ,造成主轴系统刚度下降 ,甚至无法正常工作。一旦静压轴承磨头损坏 ,修复工作也较困难。下面介绍我们最近修复一台MM71 2 0平面磨床静压轴承磨头的方法。1　磨头结构MM71 2 0平面磨床原磨头采用短三瓦动压轴承 ,磨削时常产生抱轴现象 ,1 979年我们采用轴向不等封油边静压轴承进行改装 ,改装后的磨头结构如图 1所示 ,它由壳体、前轴承 (含止推轴承 )、后轴承、主轴、节流器、调整环等组成。1 .砂轮法兰盘　 2 …     

空气静压轴承在超高速微细孔钻削电主轴中的应用

介绍了超高速微细孔钻削的主要特点以及对钻削主轴组件的基本要求.针对这些要求,提出了将空气静压轴承应用于超高速微钻削电主轴支承结构中.对空气静压轴承支承的电主轴结构进行了分析,对径向及推力空气静压轴承的节流形式、节流器参数设计以及轴承间隙调整等问题进行了详细的论述.     

基于热变形分析的液体静压电主轴系统参数优化

液体静压电主轴系统的热变形严重影响机床加工精度,有必要对电主轴系统热变形的影响因素进行分析,以减小系统的热变形量。利用有限元法,分析在工艺参数和结构参数不同取值条件下某液体静压电主轴系统的热变形情况,重点分析冷却水流量、轴承供油压力、主轴转速、轴承结构参数对主轴热变形的影响。结果表明,电主轴系统的最大变形出现在主轴前端安装砂轮处;冷却水流量和供油压力的改变对主轴前端面径向最大热变形的影响规律显示,当冷却水流量和供油压力达到一定值时,系统的热变形已得到有效控制,若再增大冷却水流量和供油压力,热变形量减少的幅度较小;在不同的主轴转速下,润滑油的流动状态不同,润滑油在紊流条件下的主轴前端面径向最大热变形超过层流条件下的2倍。运用均匀设计试验,得到轴承长径比和轴承轴向封油边长度的优化参数值,使主轴前端面径向最大热变形控制为最小。     

不等封油边静压轴承的设计及应用

通常在静压轴承的设计和计算中,一般都是把主轴看成刚体,忽略主轴在轴承中的弯曲挠度对轴承油膜刚度的影响。而我们研制的不等封油边静压轴承,则不仅考虑了主轴挠度的影响,而且变主轴挠度这个不利因素为提高轴承油膜刚度的有利因素。因此,不等封油边静压轴承的设计,是在固定节流静压轴承的基础上,通过改善轴承本身结构(即轴向封油边不相等),来提高轴承的刚度性能的。与采用固定节流形式的有周向回油槽及无周向回油槽静压轴承相比,不等封油边静压轴承的油膜刚度要大40～90％。     

基于单向流-固耦合的高精密液体静压主轴应力场和温度场研究

高精密液体静压主轴系统正常工作时,系统不均匀的温度分布、润滑油膜的压力分布都会造成应力集中和主轴系统结构变形,导致主轴过早失效。基于单向流-固耦合理论,以FLUENT和Workbench为联合仿真平台,对液体静压主轴的力-结构变形和热-结构变形以及应力分布进行分析研究。分析表明:主轴工作达到稳态后,轴承静压腔内的压力分布均匀,回油槽以及出口位置的温度梯度大,平均温度高于油垫的温度;静压轴承润滑油膜的压力和温度分布对主轴的径向变形影响更为明显,进而影响主轴的刚度;电主轴转子的温升是影响主轴应力集中的主要因素,对主轴工作的油膜间隙影响不明显。     

大型雷达天线座静压轴承设计

为了提高液体静压轴承的刚度和精度,文中以某大型相控阵雷达天线座静压轴承设计为例,介绍了液体静压轴承的结构特点和关键参数设计。径向止推轴承采用油垫与底座整体铸造、加工的结构形式,简单紧凑,而轴向支撑采用双层油垫的结构形式和结构优化设计,使轴承刚度和抗倾覆能力大大提高,同时天线座轴系精度提高至5″以内,很好地满足了大型雷达系统对天线座的性能指标要求。     

关于高速主轴前端密封结构形式的研究

主轴是机床的心脏,作为主要功能部件其性能直接决定机床的整体的使用情况。主轴的第一道防线就是前端密封结构,大流量冷却及加工尘屑极易污染主轴及主轴轴承,所以主轴部件设计过程中需重点考虑主轴前端密封结构设计及选用。重点介绍了根据机床的结构及加工工况不同,来选用主轴结构类型及其主轴前端密封的结构。     

超高速气体静压电主轴支承结构的优化设计

对于高精密、高精端、超高速的加工机床而言其核心部件毫无争议是静压轴承,而根据轴承—主轴系统支承理论,电主轴的抗弯刚度和气体轴承的静刚度决定了气体静压电主轴系统的承载能力和静刚度。因此,提高电主轴的综合性能,轴承的配置形式对于电主轴的承载能力也是至关重要的,对于不同的配置形式对应电主轴系统有着不同的系统稳定性和抗弯刚度。利用ANSYS软件将轴承和主轴进行了整体的装配结构设计后,利用流固耦合方法对提出的四种不同的支承形式分别进行了分析比较从而优选出最佳的支承形式。     

气浮主轴轴向闭式支承系统静特性数值分析

求解气体润滑问题的最大难点在于如何获得雷诺方程的精确解。为了提高气浮主轴轴向支承系统的设计精度,在建立小孔节流气体静压止推轴承润滑数学模型的基础上,运用有限元方法对雷诺方程进行离散化。基于MATLAB7.0工具平台,采用超松弛迭代法,开发求解气体静压止推轴承压力方程与静特性的数值仿真软件。以某气浮主轴轴向闭式支承系统静特性参数设计为例,通过数值仿真,获得单侧止推轴承润滑气膜的压力分布,及不同节流孔直径与不同供气压力下的静特性性能;以刚度最大为优化目标,确定该气浮主轴止推轴承的结构参数与操作参数,并由此获得闭式支承系统的静特性。