机床电主轴静压轴承的设计及试验

发布时间：2019-08-17 18:53

【摘要】：液体静压轴承因其好的误差均化作用,工作磨损小,使用寿命长,吸振性能好,转速范围大,承载能力大,回转精度高等特点,而被广泛用于精密设备、重型机械、航天航空等领域。尤其在精密机床中,静压轴承的使用更为广泛。本文对精密磨床电主轴静压轴承进行了研究,包括轴承的设计计算、仿真分析及性能试验。本文的主要内容包括:(1)分析了液体静压轴承的原理,在对流体做出基本假设的基础上,建立了静压轴承基本数学模型,利用流动连续方程、油膜厚度方程、雷诺方程等基本方程,运用matlab软件编制了静压轴承性能计算软件。(2)对静压主轴进行了系统设计,选定了主轴转子各项结构参数,对其核心部件静压轴承进行了设计计算,完成了关键参数校核。同时利用静压轴承性能计算软件计算了轴承的供油压力,载荷,轴承流量等静特性参数。(3)利用ansys有限元分析软件,对径向静压轴承进行了流固耦合分析,并对比分析了静压轴承在2000、4000、6000、8000 r/min转的温升和热变形量,分析了油膜的压力和温度对轴瓦的影响。(4)通过台架试验对试验轴承进行测试,测试了转速在500～4000 r/min下的轴承的振动。并通过锤击法获得主轴在不同转速下的刚度。
【图文】：

得转轴具有高精度【19】。常见轴承有滚动轴承，滑动轴承，磁悬浮轴承等。图1-1为分别采用滚动轴承和滑动轴承的电主轴。（a）滚动轴承主轴 （b）静压轴承主轴图 1-1 典型电主轴结构Fig.1-1 Typical structure of motorized spindle滚动轴承虽然在制造装备中应用十分广泛，但在重载、高速的工况下容易导致发热严

西安理工大学工程硕士专业学位论文重、易磨损及振动大等诸多问题而难以得到使用。同时，滚动轴承由于受到结构设计的响，，其加工工艺的要求也很难突破微米级【4】。与滚动轴承相比，滑动轴承有着磨损小稳定性好、回转精度高和使用时间长的优点，因此被普遍的应用于精密磨床电主轴【20,随着我国在宇宙观测及航天航空等领域快速发展，对光学玻璃及薄壁件加工的要求也越越高。图 1-2 为典型的光学元件及薄壁件，这两类工件对高精密机床有着特殊的要求。几年国家对高端制造业的大力支持，以铣代磨、以磨代抛是目前先进机床的发展方向就对机床主轴的性能有了更高的追求【22】。而铝合金叶轮的加工需要机床主轴有较好的度，所以对主轴静压轴承的精密设计是非常有必要的。根据现代机械工程向高速高效高度的趋势，液体静压滑动轴承的研究定会成为一种很重要的新发展方向【23】。
【学位授予单位】：西安理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TG502;TH133.36

【参考文献】

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本文编号：2527968