高速滚动轴承油气二相流润滑试验研究

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高速电主轴是高速加工机床的核心功能部件,其性能的优劣在很大程度上决定了整台机床的加工精度和生产效率。以高速电主轴为代表的旋转机械转速的不断突破,对滚动轴承技术提出更高的要求。同时,电主轴中电机和轴承的各种损耗(机械损耗、电损耗、磁损耗和附加损耗)导致的发热不可避免,由此引起的热变形会严重降低机床的加工精度。传统的润滑方式在Dm·N>1.0×106mm·rpm情况下已经不能满足需要。油气润滑技术。可使轴承具有极限转速高、温升低和寿命长等优点,是高速、超高速轴承最理想的润滑方式。   本文参与了高速滚动轴承油气润滑试验台系统试验件的部分零件的设计和改进工作,进一步详细地开展了油气润滑各参数影响效果的试验,同时使用ANSYS软件对试验件进行了热分析研究。本文的主要工作如下:   1、本文参与了高速滚动轴承油气润滑试验台系统试验件的部分零件的设计和改进工作。   2、本文针对油气润滑研究中存在的不足,使用自主开发的高速滚动轴承油气润滑试验台,主要研究Dm·N>1.0×106mm·rpm工况下各参数的影响,同时兼顾Dm·N<1.0×106mm·rpm工况时参数的影响。试验中最高转速为30000rpm,Dm=42.5mm,Dm·N=1.275×106mm·rpm。使用7006C/P4钢球轴承和B7006C/P4陶瓷球轴承继续进行了一系列油气参数的单因素研究,获得了基础数据,观察了油气润滑特性,寻找到了参数影响规律。主要研究了如下参数:油气供给管道长度;轴承预紧力;润滑油供油周期:润滑油种类;润滑油粘度;润滑喷嘴;主轴转速。同时对钢球轴承和陶瓷球轴承进行了对比分析,分析了两款球轴承的使用性能差异。   3、本文设计的油气润滑试验台,其试验件的热源主要是轴承摩擦生热,以及少量的风耗,冷却方式主要是冷却空气。结合该试验件结构,使用文献提出的模型,计算了生热率、热传导率、辐射率等热分析相关参数,使用Ansys软件进行了试验件(钢球轴承)二维热分析建模,得出了试验件在不同转速以及不同预紧力下的温度场分布情况,与试验测得的温度进行了对比分析,对热分析模型进行了验证。研究表明,理论计算值明显高于试验值,目前没有热分析模型适合高速、使用油气润滑工况的电主轴,需要进一步研究和完善。
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