高速曲軸磨床液體靜壓軸承設(shè)計與特性分析.pdf

1、液體靜壓支承運動副具有摩擦功耗小、承載力大、支承剛度高、運動平穩(wěn)等優(yōu)點，因此在高端制造裝備中得到廣泛應(yīng)用。本文針對曲軸磨床高速磨削的特點，將原先支撐主軸的滾動軸承改進為液體靜壓軸承，設(shè)計出軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)方案，并對軸承的靜動態(tài)特性進行仿真分析。
　　首先，分析了液體靜壓軸承的基本結(jié)構(gòu)和工作原理，并在研究了 CBN曲軸磨床高速磨削特點的基礎(chǔ)上，闡述了支撐主軸液體靜壓軸承的主要性能指標和設(shè)計要求。通過上述分析，設(shè)計出曲軸磨床靜壓軸承的總

2、體方案，并對磨床主軸上前后軸承的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)進行了分析計算。
　　然后，根據(jù)液體靜壓軸承的潤滑機理推導出軸承內(nèi)部流場的控制方程。考慮到軸承在高速運轉(zhuǎn)時的空穴效應(yīng)，建立基于改進的Elrod算法的空穴數(shù)學模型，該算法使用JFO邊界條件將油膜完整區(qū)和空穴區(qū)的雷諾方程進行了統(tǒng)一，得到了求解油膜特性的優(yōu)化算法。采用有限差分的方法并結(jié)合流量連續(xù)性方程，計算出曲軸磨床靜壓軸承的油膜壓力分布，進而得到軸承的油膜剛度和阻尼特性。
　　接著，通

3、過編寫MATLAB程序計算了在不同主軸偏心、不同轉(zhuǎn)速、不同節(jié)流系數(shù)以及不同軸承長寬比下小孔節(jié)流液體靜壓軸承的油膜承載力、油膜剛度和阻尼的變化情況，分析出他們對主軸系統(tǒng)的穩(wěn)定性和曲軸磨削精度的影響。
　　最后，分析了液體靜壓軸承高速運轉(zhuǎn)時油膜溫度變化對軸承性能的影響。通過建立軸承油膜的三維幾何模型，并運用流體分析軟件 FLUENT計算出主軸轉(zhuǎn)速和供油壓力對軸承油膜溫度分布的影響。在上述溫度場分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計了一種新型的液體靜壓軸承