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。     

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％。     

M115W外圆磨床磨头液体静压轴承改装设计

不等封油边静压轴承,利用主轴挠度对轴承油膜刚度的影响,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提高轴承的承载能力.M115W外圆磨床磨头采用不等封油边液体静压轴承进行改装设计,提高了主轴系统的刚度,改装后的M115W外圆磨床达到了原有的加工精度和使用性能.     

新型阶梯圆柱销节流向心静压轴承特性研究

采用内部节流的静压轴承具有刚度高、不易堵塞等优点,但节流腔占据很大面积,造成轴承尺寸增大.文中将传统的节流腔改进为阶梯圆柱销式,最大限度地减少节流腔的面积,在不增加轴承尺寸的情况下提高了静压轴承的承载能力和刚度.该新型阶梯圆柱销节流器结构简单,工艺性良好,容易做成装配式结构.文中推导了该节流器的液阻及节流比,并通过计算比较了毛细管、小孔和阶梯圆柱销节流下向心静压轴承的无量纲承载能力和油膜刚度.     

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。     

SIU250T卧车主轴静压轴承受力分析

由于机床采用恒压力静压轴承,即供油压力一定、通过节流器的调节使得主轴在承受外载荷的情况下处于轴承中心。静压轴承系统无法提供足够的油膜刚度以克服主轴的抗弯曲刚度,使得轴承与轴之间没有刚性的油膜进行支撑,进而造成主轴与轴承摩擦。所以对主轴静压轴承进行受力分析、校核计算,可确定其改造方向。     

简讯

▲昌河机械厂梁敏超同志在江西省机械工程协会1980年各专业学术年会上,介绍了“静压轴承的一种新节流方法”,提出了“环向缝隙法”,即用直接加工在轴承外径上的环向缝隙作为节流器,这种结构的节流除了有一般毛细管节流器所具有的节流比不受油温变化影响的优点外,还具有结构紧凑、不易堵塞、便于轴承标准化、系列化等优点。文章阐述了设计计算方法,分析了节流器加工误差对轴承刚度的影响,并在实际使用中取得良好效果。南昌航院高维亮同志介绍了在实验基础上所搞的不等封油边节流的静压装置。通过实验数据和理论分析,论述了该装置在提高轴承油膜刚度方面的显著优点。     

精密铣磨床旋转工作台静压轴承的设计和试验研究

旋转工作台是数控机床的重要组成部分,其运行精度直接影响被加工件的形面误差和表面粗糙度.从精密数控铣磨床旋转工作台支撑轴承的设计出发,选用静压轴承支撑形式并对轴承进行设计及试验分析.设计的径向轴承和推力轴承分别为4油腔和8油腔带回油槽结构,节流方式选择小孔节流.计算轴承油膜刚度随半径间隙和节流孔径的变化,根据计算结果确定...     

氧气压缩机重载荷曲轴用小孔节流静压轴承的设计

提出用剖分结构的静压轴承作为氧气压缩机曲轴支承轴承,取代轴瓦剖分形式的滑动轴承.设计了剖分式静压轴承结构和节流方式,确定该静压轴承的各项参数,分析了油腔、小孔结构对静压轴承的轴承刚度、功耗以及承载能力的影响.结果表明采用小孔静压轴承避免了普通滑动轴承工作时的干摩擦,实现了真正的油膜润滑;当小孔直径选择适当数值时,不仅可获得较大的承载刚度,并且具有较小的摩擦功耗.     

环形多孔气体静压止推轴承静态性能研究

为提升气体静压止推轴承的静态性能,设计一种新型环形多孔气体静压止推轴承。依据气体润滑原理、采用有限体积法对环形多孔气体静压止推轴承的三维物理模型进行数值模拟,研究节流器上节流孔数量、直径、分布方式和供气压力对气体静压止推轴承静态性能的影响。结果表明：节流孔数量对环形气体静压止推轴承的承载力影响显著,但孔数增加到一定程度后承载力增速放缓;节流孔直径对承载刚度影响较大,随着节流孔直径逐渐减小最佳刚度逐渐增大;节流孔排布方式和供气压力对气体静压止推轴承的静态性能均有明显影响。     

PM流量控制器节流液体静压轴承静动态特性分析

将PM流量控制器用于无周向回油槽四腔向心静压轴承,建立了PM流量控制器静压轴承数学模型,重点研究分析了轴承结构参数及PM流量控制器参数对静压轴承特性的影响。研究结果表明:轴承轴流封油边系数越小、周流封油边系数越大,轴承油膜刚度和承载力越大,初始油膜间隙增大,油膜刚度减小;润滑油动力粘度较大且初始油膜间隙较小时,油膜刚度和承载力较大;液阻比越小,比流量越大,油膜刚度越大;供油压力越大,油膜刚度、承载力和流量越大。同时基于线性化下液体静压轴承系统的传递函数,利用Matlab Simulink软件在时域和频域内分别研究了静压轴承系统的动态特性。研究结果表明:在阶跃载荷作用下,随着供油压力和比流量的提高,过渡过程时间越短,静压轴承系统的动态特性越好;在正弦载荷作用下,提高供油压力、比流量都会使轴心偏移量的稳态幅值减小,油膜动刚度增大,且供油压力较比流量对系统频率特性的影响显著。     

内反馈圆台节流器在静动压轴承上的应用

内反馈节流静压轴承具有油膜刚度高,不易堵塞,轴承性能不受轴承间隙影响等优点。缺点是轴承长度长和摩擦功耗高等。夏恒青提出的圆台式节流腔的新结构,将圆台节流器放在轴承的周向封油面上,使内节流支承的节流腔尺寸达到最小,从而克服其缺点,使内节流支承的优点得以充分发挥。     

简单孔节流静压气体轴承优化设计的一种解析解法

静压气体轴承在工程中应用广泛,但其设计工作涉及的计算繁琐,工程中多采用图表法或数值计算法。为简化工程计算过程,也为研究气体轴承中各参数间的关系提供直观的分析依据,从解析角度研究了静压气体轴承的优化设计问题。以简单孔节流圆盘静压气体止推轴承为研究对象,以轴承刚度最大为优化准则,首先利用数值计算求出与供气压比对应的最佳节流压比,再利用最小二乘法拟合得到它们的解析关系式,以此为基础,进而求出最佳气膜厚度、最佳承载力、最大刚度和最佳气体流量的解析解,并与精确数值解进行了比较验证。得到的解析解,使气体轴承的工程设计简便、有效。     

不等封油边腔内孔式回油静压轴承

腔内孔式回油静压轴承[1]和不等封油边静压轴承[2],都是采用固定节流形式,利用主轴受载后的挠度来提高轴承油膜刚度的静压轴承。这两种轴承,当主轴直径为一定,在两支承跨距及外伸长度大的情况下使用,可获得很高的刚度,甚至到无穷大。然而在一般中小型机床中,支承跨距和外伸长度     

液体动静压混合轴承

液体动静压混合轴承是一种既综合了液体动压轴承和液体静压轴承的优点,同时又克服了两者缺点的新型多油楔油膜滑动轴承。由于利用小孔和浅腔二次节流形成的静压承载力将主轴悬浮在高压油膜中间,从而提高了主轴刚度和抗过载能力;同时由于高压油膜本身具有很好的均化作用,使主轴获得了很高的回转精度。主要技术指标:主轴端部锥面径向跳动<0.001mm;主轴轴     

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。     

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。     

最佳刚度下毛细管结构参数对油膜轴承性能影响研究

节流器对油膜轴承性能有至关重要的调节作用,由于毛细管节流器结构的特殊性,毛细管内润滑油的流动必须是层流,否则会对油膜轴承运转造成不良影响。通过建立油膜轴承最佳刚度条件下的毛细管直径与长度数学模型,实现了毛细管结构参数单一化处理。针对不同牌号润滑油,在不同工作温度时,分析了最佳油膜轴承刚度情况下,毛细管取不同结构参数时的雷诺数变化规律。运用MATLAB建模对毛细管雷诺数变化规律进行数值分析,并用FLUENT进行了验证。结果表明,具有较好的一致性,对油膜轴承和毛细管结构设计提供了一定的理论依据。     

微孔阵列式空气静压径向轴承特性研究及结构优化

采用CFD软件Ansys flotran对不同结构参数的微孔阵列式空气静压径向轴承进行全参数三维实体建模,分析微孔阵列式节流器的微孔个数、节流器微孔直径、平均半径间隙以及节流器轴向位置对空气静压径向轴承静态特性的影响。结果表明：在一定范围内,增加节流器微孔个数能显著提高轴承承载力和刚度;当平均半径间隙一定时,减小节流微孔直径可以提高轴承承载力和刚度;存在最佳的平均半径间隙使得轴承的承载力最大,轴承刚度则随平均半径间隙的减小而增大;存在最佳的节流器轴向位置使得轴承承载力和刚度最大。利用上述结论可实现微孔阵列式径向轴承的结构参数优化。