高速電主軸軸承的選擇及其預(yù)緊技術(shù)

時(shí)間：2020-01-05作者：臺(tái)州富川電氣有限公司瀏覽：1480

用在高速電機(jī)主軸單元上的軸承主要有角接觸球軸承、磁懸浮軸承、水基動(dòng)靜**承、空氣動(dòng)靜**承等。磁懸浮軸承由于價(jià)格昂貴，控制系統(tǒng)復(fù)雜，發(fā)熱問題難以解決，因而還無法在高速主軸單元上推廣應(yīng)用。水基靜**承是目前國內(nèi)較熱門的研究課題之一，它是利用水具有熱容量較大、軸承溫升較小的特點(diǎn)，部分解決了普通動(dòng)、靜**承發(fā)熱嚴(yán)重的問題，主要用在低速重載場合。

空氣動(dòng)靜**承徑向剛度低并有沖擊，但高速性能好，一般用在**高速、輕載、精密主軸上。角接觸球軸承dn值在2.0×106以下的高速主軸單元中應(yīng)用，無論是速度極限、承載能力、剛度、精度等各方面均能很好地滿足要求并已標(biāo)準(zhǔn)化，價(jià)格低廉，目前90%的主軸組件采用這種類型的軸承。該類型軸承還可通過以下方法來提**。合理潤滑主軸軸承常見的潤滑方式有脂潤滑、油霧潤滑、油氣潤滑、噴射潤滑及環(huán)下潤滑等。脂潤滑不需任何設(shè)備，是低速主軸普遍采用的潤滑方式。dn值在1.0×106以上的主軸，多采用油潤滑的方式，其中油霧潤滑是將潤滑油(如透平油)經(jīng)壓力空氣霧化后對(duì)軸承進(jìn)行潤滑的。這種方式實(shí)現(xiàn)容易，設(shè)備簡單，油霧既有潤滑功能，又能起到冷卻軸承的作用，但油霧不易回收，對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重，故逐漸被新型的油氣潤滑方式所取代。油氣潤滑是將少量的潤滑油不經(jīng)霧化而直接由壓縮空氣定時(shí)、定量地沿著**的油氣管道壁均勻地被帶到軸承的潤滑區(qū)。潤滑油起潤滑的作用，而壓縮空氣起推動(dòng)潤滑油運(yùn)動(dòng)及冷卻軸承的作用。油氣始終處于分離狀態(tài)，這有利于潤滑油的回收，而對(duì)環(huán)境卻沒有污染。實(shí)施油氣潤滑時(shí)，一般要求每個(gè)軸承都有單獨(dú)的油氣噴嘴，對(duì)軸承噴射處的位置有嚴(yán)格的要求，否則不易**潤滑效果，油氣潤滑的效果還受壓縮空氣流量和油氣壓力的影響。一般地講，增大空氣流量可以提高冷卻效果，而提高油氣壓力，不僅可以提高冷卻效果，而且還有助于潤滑油到達(dá)潤滑區(qū)，因此，提高油氣壓力有助于提高軸承的轉(zhuǎn)速。實(shí)驗(yàn)表明，加大壓力比采用常規(guī)壓力進(jìn)行油氣潤滑可使軸承的轉(zhuǎn)速提高20%。噴射潤滑是直接用高壓潤滑油對(duì)軸承進(jìn)行潤滑和冷卻的，功率消耗較大，成本高，常用在dn值為2.5×106以上的**高速主軸上。環(huán)下潤滑是一種改進(jìn)的潤滑方式(見圖1)，分為環(huán)下油潤滑和環(huán)下油氣潤滑。實(shí)施環(huán)下油或者油氣潤滑時(shí)，潤滑油或油氣從軸承的內(nèi)圈噴入潤滑區(qū)，在離心力的作用下潤滑油較易于到達(dá)軸承潤滑區(qū)，因而比普通的噴射潤滑和油氣潤滑效果好，可進(jìn)一步提高軸承的轉(zhuǎn)速，如普通油氣潤滑，角接觸陶瓷球軸承的dn值為2.0×106左右，采用加大油氣壓力的方法可將dn值提高到2.2×106，而采用環(huán)下油氣潤滑則可達(dá)到2.5×106。采用角接觸陶瓷球軸承圖1環(huán)下潤滑結(jié)構(gòu)簡圖影響角接觸球軸承高速性能的主要原因是高速下作用在滾珠上的離心力和陀螺力矩增大。離心力增大會(huì)增加滾珠與滾道間的摩擦，而陀螺力矩增大則會(huì)使?jié)L珠與滾道間產(chǎn)生滑動(dòng)摩擦，使軸承摩擦發(fā)熱加劇，因而降低軸承的壽命。為了提高軸承的高速性能，常采用兩種方法：一是減小滾球的直徑，如采用已標(biāo)準(zhǔn)化的71900系列主軸軸承；另一種則是采用新型的陶瓷(Si3N4)材料做滾珠，由于Si3N4陶瓷材料的密度僅為軸承鋼的40%，因而這種軸承的高速性能明顯**全鋼軸承。目前國外絕大多數(shù)高速機(jī)床主軸均采用這種軸承。合理的預(yù)緊力控制為了提高軸承的剛度，抑制振動(dòng)及高速回轉(zhuǎn)時(shí)滾珠公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)的滑動(dòng)，提高軸的回轉(zhuǎn)精度等，在主軸上使用的滾動(dòng)軸承均需預(yù)緊。預(yù)緊的方式主要有恒位置預(yù)緊和恒力預(yù)緊。

恒位置預(yù)緊是將軸承內(nèi)外圈在軸向固定，以初始預(yù)緊量確定其相對(duì)位置，運(yùn)轉(zhuǎn)過程中預(yù)緊量不能自動(dòng)調(diào)節(jié)。
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