高速曲軸磨床液體靜壓軸承設(shè)計(jì)與特性分析.pdf

1、液體靜壓支承運(yùn)動(dòng)副具有摩擦功耗小、承載力大、支承剛度高、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)等優(yōu)點(diǎn)，因此在高端制造裝備中得到廣泛應(yīng)用。本文針對(duì)曲軸磨床高速磨削的特點(diǎn)，將原先支撐主軸的滾動(dòng)軸承改進(jìn)為液體靜壓軸承，設(shè)計(jì)出軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)方案，并對(duì)軸承的靜動(dòng)態(tài)特性進(jìn)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(diǎn)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(biāo)和設(shè)計(jì)要求。通過上述分析，設(shè)計(jì)出曲軸磨床靜壓軸承的總

2、體方案，并對(duì)磨床主軸上前后軸承的具體結(jié)構(gòu)參數(shù)進(jìn)行了分析計(jì)算。
　　然后，根據(jù)液體靜壓軸承的潤(rùn)滑機(jī)理推導(dǎo)出軸承內(nèi)部流場(chǎng)的控制方程?？紤]到軸承在高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)的空穴效應(yīng)，建立基于改進(jìn)的Elrod算法的空穴數(shù)學(xué)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(jìn)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(jì)算出曲軸磨床靜壓軸承的油膜壓力分布，進(jìn)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(jì)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(zhǎng)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(duì)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(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)油膜溫度變化對(duì)軸承性能的影響。通過建立軸承油膜的三維幾何模型，并運(yùn)用流體分析軟件 FLUENT計(jì)算出主軸轉(zhuǎn)速和供油壓力對(duì)軸承油膜溫度分布的影響。在上述溫度場(chǎng)分析的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了一種新型的液體靜壓軸承