高速主轴用滚动轴承性能分析与试验研究

发布时间：2017-05-02 23:11

  本文关键词：高速主轴用滚动轴承性能分析与试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】： 本文就如何提高数控机床高速主轴用支撑轴承的高速性能和工作稳定性,从理论和试验两方面对高速角接触球轴承的结构参数和优化设计进行了研究。首先,针对实际生产中不同工况,分两种情况建立数学分析模型:主要承受轴向载荷;承受联合载荷。这里所涉及到的理论有:轴承运动学,弹流润滑理论,套圈控制理论等。求解两种数学模型的非线性方程组,计算出轴承各滚动体在不同工况下内、外圈接触角,接触变形和轴承轴向、径向位移等。在此基础上,以轴承旋滚比为目标函数,计算、分析高速轴承稳定运转所需的参数条件与工作条件。之后,对高速轴承的使用性能进行了计算分析,主要包括轴承摩擦力矩分析和轴承刚度分析。通过以上计算和分析,为高速主轴用支撑轴承的设计和选用提供了理论依据和基础。 本文最后通过试验研究的方法对轴承在不同转速、不同工作载荷下的工作温度和轴系振动进行了测量和分析。首先根据理论计算,选用适用于高速运转的一组角接触球轴承,各轴承处在轴系中不同位置,然后通过试验分别对各轴承的工作温度和轴系振动量进行测量,最后对数据进行分析,通过试验验证前面所建立的数学分析模型的正确性。 通过数学建模与试验分析,为高速轴承的设计与优化提供理论依据与试验参考。
【关键词】：高速滚动轴承 旋滚比 摩擦力矩 刚度
【学位授予单位】：北京工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2006
【分类号】：TG659
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 课题研究背景8-10
• 1.2 高速轴承国内外研究和发展状况10-12
• 1.3 本课题研究方法和内容12-13
• 第2章 轴承运动学分析与力学分析13-27
• 2.1 弹性接触赫兹理论13-14
• 2.2 滚动轴承弹性流体动力润滑14-18
• 2.2.1 润滑力学的基本方程——Reynolds方程14-15
• 2.2.2 弹流润滑油膜形成原理15
• 2.2.3 球轴承的最小油膜厚度15-17
• 2.2.4 温度对润滑油膜的影响17
• 2.2.5 粘度随温度、压力变化规律17-18
• 2.3 高速滚动球轴承运动坐标系的建立18-19
• 2.4 高速角接触球轴承滚动体运动学分析19-24
• 2.4.1 滚动体运动学分析19-22
• 2.4.2 套圈滚道控制理论22-24
• 2.5 高速角接触球轴承内各零件之间相互作用24-26
• 2.5.1 滚动体与内、外套圈滚道接触24-25
• 2.5.2 润滑油膜摩擦力25-26
• 2.5.3 润滑油及保持架对滚动体的作用力26
• 2.5.4 滚动体与保持架的法向力26
• 2.5.5 滚动体与保持架之间的摩擦力26
• 2.6 本章小结26-27
• 第3章 角接触球轴承高速性能分析27-52
• 3.1 建立高速滚动球轴承计算模型27-33
• 3.1.1 滚动体受力分析27-30
• 3.1.2 滚动体接触变形分析30-31
• 3.1.3 高速轴承套圈受力分析31-33
• 3.2 高速角接触球轴承旋滚比的数学模型与计算33-46
• 3.2.1 高速角接触球轴承旋滚比33-34
• 3.2.2 主要承受轴向负荷时数学模型与计算34-39
• 3.2.3 承受联合负荷时数学模型与计算39-46
• 3.3 高速轴承旋滚比分析46-51
• 3.3.1 轴承主要承受轴向载荷，旋滚比与载荷的关系46-47
• 3.3.2 轴承主要承受轴向载荷，旋滚比与转速的关系47
• 3.3.3 轴承承受联合载荷，旋滚比与轴向载荷的关系47-48
• 3.3.4 轴承承受联合载荷，旋滚比与径向载荷的关系48-49
• 3.3.5 轴承承受联合载荷，旋滚比与轴承转速的关系49
• 3.3.6 轴承承受联合载荷，，旋滚比与轴承滚动体大小的关系49-50
• 3.3.7 轴承承受联合载荷，旋滚比与轴承滚动体材料的关系50
• 3.3.8 轴承承受联合载荷，旋滚比与轴承原始接触角的关系50-51
• 3.3.9 轴承承受联合载荷，旋滚比与滚道沟曲率半径的关系51
• 3.4 本章小结51-52
• 第4章 高速角接触球轴承使用性能分析52-68
• 4.1 高速角接触球轴承摩擦力矩分析52-57
• 4.1.1 摩擦力矩的计算方法52-55
• 4.1.2 高速轴承摩擦力矩的计算与分析55-57
• 4.2 高速角接触球轴承刚度分析57-64
• 4.2.1 滚动轴承的接触刚度58
• 4.2.2 滚动轴承的油膜刚度58-60
• 4.2.3 轴承轴向刚度与径向刚度计算与分析60
• 4.2.4 轴承刚度与滚动体大小的关系60
• 4.2.5 轴承刚度与滚动体材料的关系60-61
• 4.2.6 轴承刚度与内、外套圈沟曲率半径的关系61-62
• 4.2.7 轴承刚度与轴承原始接触角的关系62-64
• 4.2.8 轴承刚度与轴承滚动体数目的关系64
• 4.3 高速主轴用轴承的预紧及其对轴承刚度的影响64-67
• 4.3.1 轴向、径向预紧对轴承刚度的影响65-66
• 4.3.2 定位预紧、定压预紧及其对轴承刚度影响66-67
• 4.4 本章小结67-68
• 第5章 高速轴承性能测试试验68-80
• 5.1 试验目的68
• 5.2 试验装置68-71
• 5.2.1 T30-6011F型高速轴承试验台68-69
• 5.2.2 高速轴承振动测量装置69-70
• 5.2.3 高速轴承温度测试装置70-71
• 5.2.4 35670 信号分析仪71
• 5.3 试验测试原理71-72
• 5.3.1 高速轴承工作温度测试试验71
• 5.3.2 高速轴承振动测试71-72
• 5.4 试验数据处理与分析72-79
• 5.4.1 试验数据处理72-77
• 5.4.2 试验数据分析77-79
• 5.5 本章小结79-80
• 结论80-82
• 参考文献82-85
• 攻读硕士学位期间发表的论文85-86
• 致谢86

【引证文献】

中国硕士学位论文全文数据库 前4条

1 王娟;高速木工机械电主轴空载热平衡分析[D];北京工商大学;2010年

2 包洁;高温球轴承数值化设计与精度分析系统的研究[D];武汉理工大学;2007年

3 金姣姣;车辆分动器性能及其检测系统研究[D];浙江大学;2008年

4 何雅娟;机床高速主轴热跑合性能检测系统开发[D];陕西理工学院;2010年

  本文关键词：高速主轴用滚动轴承性能分析与试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

本文编号：341877