M7130平面磨床主轴系统改造设计【说明书+CAD】
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XXXXX毕业设计说明书题目M7130平面磨床主轴系统改造设计专业机械设计制造及其自动化学号XXXXX姓名XXXXX指导教师XXXXX完成日期2012530目录摘要1第1章概述311引言312课题背景及目的413国内外研究状况414研究方法415论文的构成及研究内容4第2章主要问题及解决方案521M7130平面磨床的主要结构522平面磨床原理623原机床改造的主要任务723主轴系统改造的结构分析及确定824静压轴承925动静压轴承1026主轴系统结构形式的选择、分析11261主要结构设计要求11262供油系统12263供油系统类型的选择与分析12第3章静压轴承的有关参数选择及计算1631静压轴承结构1732选择静压轴承参数1733计算节流小孔直径D0和轴承间隙H01934验算油膜刚度21J35径向轴承流量2236径向静压轴承各设计参数取值如下23第四章静压轴承的有关参数选择及计算2441止推轴承结构2442止推轴承的基本参数2443止推轴承节流比的确定2544止推轴承流量2645止推轴承的刚度2646止推轴承的设计参数27第五章供油泵及供油泵电机的选择2851总流量Q2852供油泵的选择2853油泵电机的选择28第六章液压元件选型说明2961储能器2962滤油器的过滤精度29第七章轴承功率消耗计算3071径向轴承发热（功率消耗3072止推轴承的内摩擦3173轴承的总摩擦功率32第八章静压轴承的装配特点与轴承节流比的调整3381静压轴承的装配特点3382轴承节能比的调整方法33参考文献34致谢350摘要随着磨削技术的发展，磨床在加工机床中也占有相当大的比例。磨削技术及磨床在机械制造业中占有极其重要的位置。磨削技术发展很快，在机械加工中起着非常重要的作用。由于原机床M7130在生产中使用了三十余年，主轴前、后封由盘等零件均有一定程度的磨损，易产生振动，严重影响机床性能。产生磨削粗糙度达不到产品技术要求，且磨损平面有较大、明显的振纹。因而对机床主轴系统进行改造是很有价值的。本次设计主要是对M7130平面磨床进行数据分析，并进行主轴优化改造设计。主要包括平面磨床主轴系统静压轴承改装、静压轴承的有关参数选择及计算两大内容，主要研究内容是静压轴承的性能分析以及在平面磨床主轴系统中的应用。关键词平面磨床静压轴承主轴系统1ABSTRACTWITHTHEDEVELOPMENTOFGRINDINGTECHNOLOGY,GRINDINGMACHINESINTHEMACHINETOOLALSOACCOUNTSFORASIZEABLEPROPORTIONGRINDINGTECHNOLOGYANDGRINDINGMACHINESINTHEMACHINERYMANUFACTURINGINDUSTRYOCCUPIESANEXTREMELYIMPORTANTPOSITIONGRINDINGTECHNOLOGYHASDEVELOPEDRAPIDLY,PLAYSAVERYIMPORTANTROLEINMACHININGASTHEORIGINALMACHINEM7130USEDINPRODUCTIONFOROVER30YEARS,SPINDLEBEFOREANDAFTERTHECLOSUREDISKANDOTHERPARTSHAVEACERTAINDEGREEOFWEARANDTEAR,EASYTOPRODUCEVIBRATION,SERIOUSLYAFFECTTHEMACHINEPERFORMANCEPRODUCEGRINDINGROUGHNESSOFLESSTHANTHEPRODUCTTECHNICALREQUIREMENTS,ANDTHEWEARFLATGREATER,THEOBVIOUSCHATTERTHUSTHEMACHINETOOLSPINDLESYSTEMTRANSFORMATIONISOFGREATVALUETHEDESIGN,DATAANALYSIS,ANDTHESPINDLETOOPTIMIZETHETRANSFORMATIONDESIGNM7130SURFACEGRINDERINCLUDESURFACEGRINDINGMACHINESPINDLESYSTEMHYDROSTATICBEARINGMODIFICATION,THERELEVANTPARAMETERSOFTHEHYDROSTATICBEARINGSELECTIONANDCALCULATIONOFTHETWO,THEMAINCONTENTSOFTHEHYDROSTATICBEARINGPERFORMANCEANALYSIS,ANDSURFACEGRINDINGMACHINESPINDLESYSTEMKEYWORDSSURFACEGRINDERHYDROSTATICBEARINGSPINDLESYSTEM2第1章概述11引言机床运动部件支撑的好坏，在相当大的程度上决定着机床的性能和质量。就其中的轴承而言，可分为两类一是滚动轴承；二是滑动轴承1。液体滑动轴承便是滑动轴承中的一种。随着现代科学技术的飞速发展，一般轴承已经不能满足现代工艺精度和高效益的要求。近几年来，在液体静压轴承和液体动压轴承的基础上发展起来的动静压轴承在适应上述要求方面正崭露头角。滑动轴承可以分为流体动压润滑轴承（简称动压轴承）、流体静压润滑轴承（简称静压轴承）和动静压轴承2。这三种轴承的主要特点及特性简述如下（1）液体纯动压轴承及其特点动压轴承是依靠被润滑的一对固体摩擦面间相对运动使介于固体间的润滑流体内产生压力（这种现象称为动压效应）以承受外载荷，从而免除固体间的相互摩擦而起到润滑作用3。动压轴承的承载能力较大，刚度较高，且有吸振能力。但是由于动压油膜的形成与两摩擦面间的相对运动速度有关，当相对运动速度不足时（如启动、制动、载荷大转速低时）便不再处于完全液体摩擦状态，造成主轴和轴承较大的摩擦和磨损。（2）液体静压轴承及其特点静压轴承是利用高压油泵在轴和轴承之间注入高压油，依靠油压使轴浮起，想成完全液体润滑油膜4。静压轴承具有摩擦阻力小,使用寿命长，转速范围广，吸振性能好，回转精度高等优点。但由于油泵供油压力的限制，静压轴承具有相对承载力较低，刚度较小等缺点。（3）液体动静压轴承及其特点动静压轴承是在静压轴承的基础上发展起来的一种新型轴承。它是既综合了液体动压轴承和静压轴承的优点又克服了二者缺点的高技术产品，是液体动压轴承和静压轴承的完美结合。它利用孔式环面节流和浅腔节流串联使压力油进入油腔中产生足够大的静压承载力，将主轴悬浮在高压油膜中间，从而克服了液体动压轴承启动时出现的干摩擦，提高了主轴和轴承的使用寿命及精度保持性5。主轴启动后，依靠浅腔阶梯效应形成了巨大的动压承载力，它和静压承载力迭加大大提高了主轴刚度。高压油膜的均化作用和良好的抗震性，保证主轴具有极高的旋转精度和运转平稳性6。312课题背景及目的在我国机械行业中五六十年代生产的机床占有很大的比例，因而，利用技术改装，修理旧机床可以较好的恢复和提高机床的精度。对加速我国的机械行业技术及设备的现代化有着较为重要的意义。本次设计的目的主要是利用静压轴承在保证转速和一些重要结构基础上，改装M7120磨床主轴系统。另外，在对静压轴承的有关结构尺寸进行设计的同时，对求解静压轴承过程中的一些具体问题进行力所能及的研究和探讨。13国内外研究状况静压轴承的原理早在19世纪就被发现，但直至20世纪50年代才在发达国家兴盛起来，我国从50年代后期开始液体静压轴承的应用研究工作，60年代初开始在金属切削机床上推广应用，同时发展静压导轨，静压螺母丝杆副，和静压花键技术，并在机床上应用这些静压技术。14研究方法M7130型机床是一种液压操作，电器控制，手动操作的平面磨床。工作台的润滑为小孔节流卸荷形式。砂轮主轴加粗，电机功率加大。砂轮架油池温升小，磨削率高。本次设计主要是在此机床的基础上对主轴系统进行静压轴承优化设计，以此来提高磨床的加工精度。15论文的构成及研究内容本次设计主要是对M7130平面磨床进行数据分析，并进行主轴优化改造设计。主要包括平面磨床主轴系统静压轴承改装、静压轴承的有关参数选择及计算两大内容，主要研究内容是静压轴承的性能分析以及在平面磨床主轴系统中的应用。4第2章主要问题及解决方案21M7130平面磨床的主要结构M7130是卧轴圆台平面磨床适用于磨削圆形薄片工件,并可利用工作台倾斜磨出厚薄不等的环形工件。卧轴矩台平面磨床，国家标为M71系列平面磨床，即带有卧式磨头主轴，矩形工作台的平面磨床。主要功能是用砂轮的周边磨削工件的平面，也可以用砂轮的端面磨削工件的槽和凸缘的侧面，磨削精度和光洁度都较高。适宜于磨削各种精密零件和工模具，可供机械加工车间、机修车间和工具车间作精密加工使用。中国传统的卧轴矩台平面磨床是从原苏联引进并消化改进的M71系列，特点是磨床主轴侧挂，主轴采用轴瓦支承，适合粗加工重切削。近年来欧美国家更流行是十字鞍座结构的卧轴矩台平面磨床，主轴采用精密精珠轴承支承，更适合于精密磨削。M7130具有以下特点（1）机床布局采用立柱右置，磨头、拖板与立柱的结构有新的突破，整机刚性更好。（2）磨头采用国际通行的滚动轴承结构形式。（3）机床的垂直、横向进给运动采用滚珠丝杠副，进给灵敏度高。（4）工作台纵向运动由叶片泵驱动，运动平稳，噪声小。油池配有冷却装置，温升低，热变形小。（5）磨头垂直运动有快速升降装置，操作方便，横向运动由变频电机驱动，可无级调速。（6）机床的垂直、横向进给部分留有伺服电机安装位置，根据需要可配置数控系统成为数控机床。M7130卧轴矩台平面磨床主要由床身、工作台、电磁吸盘、砂轮箱、立柱、操作手柄等构成，外形结构如图21所示5图21卧轴平面磨床外形结构图1立柱；2滑面；3砂轮箱；4电磁吸盘；5工作台；5床身22平面磨床原理工作台上装有电磁吸盘，用以吸持工件。工作台在床身导轨上作往复运动（纵向运动）。固定在床身上的立柱上带有导轨，滑座在立柱导轨上作垂直运动；而砂轮箱在滑座的导轨上作水平运动（横向运动），砂轮箱内装有电动机，电动机带动砂轮作旋转运动。平面磨床在加工工件过程中，砂轮的旋转运动是主运动，工作台往复运动为纵向进给运动，滑座带动砂轮箱沿立柱导轨的运动为垂直进给运动，砂轮箱沿滑座导轨的运动为横向进给运动。工作时，砂轮旋转，同时工作台带动工件右移（如图22所示），工件被磨削。然后工作台带动工件快速左移，砂轮向前作进给运动，工作台再次右移，工件上新的部位被磨削。这样不断重复，直至整个待加工平面都被磨削。6图22矩形工作台平面磨床工作图1砂轮；2主运动；3纵向进给运动；4工作台；5横向进给运动6垂直进给运动23原机床改造的主要任务由于机床为五、六十年代产品，已在生产中使用了三十余年，主轴前、后封由盘等零件均有一定程度的磨损，易产生振动，严重影响机床性能。产生磨削粗糙度达不到产品技术要求，且磨损平面有较大、明显的振纹。因而对机床主轴系统进行改造是很有价值的。本次设计主要任务是利用静压轴承在保证转速和一些重要结构的基础上改装M7130磨床的主轴系统，另外，在对静压轴承的有关尺寸进行设计计算，确定合理的轴承结构形式和尺寸，节流器，工作参数，润滑油的粘度以及供油系统。同时必须满足下面要求1要求静压轴承具有良好的油膜刚度以及足够的承载能力。2尽量减少系统的功率损失及温升。723主轴系统改造的结构分析及确定图23动压轴承运行时的状态原机床主轴采用动压轴承支撑。如图23，O1是圆的中心，O2是轴承内孔的中心，当O1O2重合时，轴和轴承间有一间隙H0，称为设计间隙。轴承运行时，轴以角速度旋转，在载荷W的作用下，轴心O1和轴心O2相互偏离，我们称O1O2为偏心距。O1O2与载荷W的夹角A称为偏位角。润滑油从供油系统中进入油腔内。由于润滑油具有粘性，润滑油将随轴旋转进入间隙内，顺着旋转方向，间隙越来越小，润滑油被挤压，而产生压力，直道间隙最小处，润滑油被挤得越来越厉害，油膜压力因而越来越大。这些油膜压力的总和就形成轴承的承载力与外载荷W平衡。经过间隙最小HMIN处后，间隙越来越大，润滑油不再被挤压，油膜压力因而消失。这些油膜压力作用在轴上的总和形成轴承的承载能力以平衡外载荷。从上面动压轴承的运行机理中，可以看出动压轴承的一些特点具有一定的初始间隙H0；所用的润滑油有一定的黏度；轴表面和轴承表面有一定的相对速度；工作时，有一个偏心距。这四个基本特征中，少了任何一项都不能形成动压效应，因而也就不成为动压轴承。动压轴承存在着低速是不能够产生完整的流体膜而处于边界润滑的状态，形成轴与轴承间的干摩擦，降低机器的加工精度7。针对上面动压轴承的缺点，改进的方法有使用静压轴承支承；动静压轴承支承。824静压轴承图24液体静压轴承结构图图24为液体静压轴承，它是靠外部供油系统，将具有一定压力的润滑油送入轴承的静压腔内，利用液体静压力支撑载荷的一种液体滑动轴承。它具有的特点1）具有多个静压油腔，否则就不能形成静压油腔之间的压力差，因而就没有承载力。2主轴与轴承之间的间隙大小是一个重要的参数，它直接影响静压轴承油膜刚度等基本性能。3）速度范围广，主轴在静止和任意转速下，均能获得良好的轴承性能。4）主轴被压力油膜包围着，阻尼性能好，具有良好的吸振能力，主轴运动平稳。5）压力油膜具有均化误差作用，能减少由于主轴，轴承表面粗糙度和行为误差造成的径向，轴向跳动，因此回转精度较高。6）静压轴承始终处于纯液体润滑状态下，精磨擦系数极小，因此，主轴启动功率小，正常使用时不会摩擦，精度保持性好，使用寿命长。7）有自己一套供油装置，称为静压供油系统。由于静压轴承具有许多优点，应用广，在机床上常用它作为主轴的支撑，以提高机床的加工精度与切削效率，扩大机床的转速范围，但由于油泵供油压力的限制，静压轴承具有相对承载力较低，刚度较小等缺点。925动静压轴承我们知道动压和静压轴承分别依靠轴转动和外供压力油在轴承间形成一层压力油膜，从而处于液体摩擦下工作的。动压轴承结构简单，但油膜的形成和保持无一定的条件，故使用范围受一定的限制。静压轴承虽然使用广泛，但油膜的动力效应没有利用，这一点在使用场合有为明显8。图25轴承油腔示意图动静压轴承兼有动压和静压轴承优点。如图25所示，它既有动压腔，又有静压腔，当静止或旋转速低于临界值时，静压供油系统向静压腔送入高压油，将轴托起并承受载荷，使轴承处于完全液体摩擦状态，这样避免了在启动，停车和低速运行时的干摩擦或半干摩擦状态，减少了其动力矩和轴承的磨损，当轴在高速下运转时，由动压油系统向动压腔送入低压油，使轴承在动压效应下工作9。若动压效应仍不能形成足够的承载能力，则可同时向动压和静压腔供油，使轴承同时具备动压效应和静压效应两种作用，提高轴承承载能力。有上述动静压轴承的工作原理可看到，动静压轴承结构上具有如下的特点1、与动压轴承相比，具有静压腔。2、与静压轴承相比，具有足够大的动压滑动面，静压腔个数较少，尺寸较小。3、可同时具有两套供油系统，且静压系统压力较高。4、静压腔的个数和配置比较灵活，对不同的场合有更大的适应性。从理论上讲，液体动静压轴承既兼有液体动压的特点也兼有液体静压的特点，又克服了两者的缺点，它利用毛细血管节流器油腔产生一定的静压承载能力，克10服了动压轴承启动和制动时出现的情况，避免了轴承磨损，从而提高了主轴和轴承的使用寿命及精度保持性；轴承的油腔采用浅腔结构，主轴启动后通过动压油楔形成的动压承载能力和静压腔形成的静压承载能力；通过动力润滑挤压效应和多腔对置结构有极大地增加了主轴的刚度；高压油膜的均化作用和良好的抗震性能保证主轴具有很高的旋转精度和用转平稳性。动静压轴承虽然具有良好的抗振性能，但长期的剧烈振动肯定会影响轴承的使用性能，这种受迫振动干扰力主要来自于上下不平衡旋转零件（砂轮、皮带轮等）所产生的周期变化的惯性力和不均切削是的交变的切削力，通过调整主轴动平衡装置和改进磨削精度和磨削表面质量、又不会影响轴承的使用寿命10。通过以上的动压轴承和静压轴承和动静压轴承的结构、功能等优缺点的比较，尽管动静压轴承具有许多优点，但是由于平面磨床使用动静压轴承，容易使得主轴抱死，所以决定对M7130主轴系统采用静压轴承进行改进。26主轴系统结构形式的选择、分析261主要结构设计要求静压主轴系统是由主轴、轴承、节流器、供油系统、密封元件、驱动装置、轴上附件及主轴箱体等组成，其结构设计的主要要求有系统具有足够的静态刚度及承载能力；主轴回转精度高；制造、装配、调整工艺简便，制造成本低；稳定性好。包括系统工作可靠，密封可靠，零件变形小等；功率消耗小；噪声小。在设计主轴系统时，首先根据被磨削零件的工艺要求，提出设计技术指标，进行方案讨论，选择适用的轴承类型，确定合理的机构形式和主要尺寸11。对旧机床进行技术改造时，则应参照原机床主轴即壳体的结构状况。在满足使用要求的前提条件下，以少更换零件为宜。1）静压轴承的支承问题综合考虑、分析加工、装配的难易程度，决定采用套筒式安装轴承（在主轴满足刚度条件下）。套筒的长度和外径，由套筒的最小厚度和主轴的刚度来决定。11一般在满足主轴刚度条件下取套筒壁厚大于20MM。2）主轴静压主轴轴承系统的主轴结构设计内容包括确定主轴轴颈，跨度等各尺寸及尺寸精度，选自材料及热处理等12。其要求为主轴结构尽量简单的，对称性好，材料均质，热变性小等。根据轴承形式，即可确定轴的结构尺寸见零件图轴3）轴承机床静压主轴轴承通常仅保留主轴绕其轴线的旋转的自由度，其余5个自由度均受轴承约束。平面磨床M7130主轴主要承受径向载荷，轴向载荷很小，所以静压轴承可采用小孔节流径向静压轴承，位于主轴的前面部位，两个以径向轴承轴向油面作为节流器的轴向推力轴承。262供油系统供油系统是静压轴承系统的关键部件，油泵的压力或流量是轴承承载能力的来源，除要求有足够的流量及压力外，还要求供给轴承的润滑油清洁度高、温升抵、压力稳定、工作可靠等13。基本要求有在工作温度范围内，能保证供给所需的压力及流量的润滑油，压力脉动不宜过大，通常为3左右；能确保润滑油清洁；有安全保护措施，以免某些偶然因素造成断油而使轴承损坏；有利于系统散热或控制温升；占地面积不宜过大。263供油系统类型的选择与分析A、动静压轴承的供油方式种类1）恒压供油2）恒流量供油考虑实际情况和经济情况，采用恒压供油系统供油。供油系统简图如图2612图26供油系统B、供油系统主要组件的选择1油箱及管道1）油箱及整个液压回路必须密封良好；2）液压回路须防止空气进入，并须消除储藏空气的地方；3）节流器后面的管通应有足够的刚度，不宜采用塑料、橡胶等刚度较差的油管；4）油管必须十分清洁，最好经酸流清除氧化皮等杂物；5）油箱内壁应涂以具有良好耐油性的涂料，并应便于换油和清洗；油箱要有足够的容量。2油泵静压轴承供油系统的油泵要求转速平稳，噪声和压力波动小，效率高，寿命长。各种齿轮泵、叶片泵及螺杆泵均能满足使用要求14。在供油系统具有良好的过滤措施时，以叶片泵最为理想。一般油泵的额定输出压力PA1215PS，一般油泵的额定输出流量QP（152L/MIN。油泵额定输出压力与流量系数不宜取得太大。以减少不必要的功率消耗及温升。3滤油器滤油器是供油系统中的重要元件，它直接影响轴承的正常工作，引起节流器阻塞，主轴及轴承的磨损甚至损坏等，因此对静压轴承供油系统中的滤油器有更高的要求，一般经过过滤器后，润滑油中杂质的颗粒尺寸小于轴承最小油膜厚度的一半。C、供油系统的过滤器的选择131）进油滤油器一般采用精度0102的网式滤油器。以防止油泵的堵塞。2粗滤油器通常采用线隙式滤油器。以防止精滤油器堵塞但又不引起过大的压力损失，其过滤精度为002左右3）精滤油器用来保证轴承及节流器的正常工作，一般采用纸质滤油器，其过滤精度为0005001MM，也可采用线隙式滤油器，但在其外层包12层绸布，也有良好的过滤作用。D、压力继电器及压力表压力继电器应使油泵建立一定压力后才允许启动主轴，在运转过程中油泵压力下降到一定程度时自行停车，以保护轴承不致损坏。压力继电器通常设置在节流器前的管道上，如有特殊需要亦可在每个油腔装置一个压力继电器，但必须严格防止漏油，消除贮藏空气的地方容积应尽量小。压力表用以指示供油压力或油腔压力，与压力继电器相同，压力表装置在节流器前的管道上，应尽量少装指示油腔压力的压力表的。E、润滑油静压轴承系统使用的润滑油，除应具有良好的抗氧化性、抗气泡性外，特别要求润滑油清洁、无杂质15。基本上现有各类牌号的高速机油、主轴油和防锈机械油均能满足使用要求。F、密封静压主轴轴承系统要求有良好的密封措施，以防外界异物入侵及内部润滑油泄出，密封元件的选择原则与强迫润滑动压轴承类同，一般情况下使用接触式密封元件16。常用骨架式密封圈。对于卧轴结构，当油面低于主轴的情况，可用各种非接触密封形式，常用味螺旋槽密封，其中以两段旋向相反的螺旋槽分别起到防尘及防渗的形式最广。根据以上原则，采用螺旋槽密封的端盖。端盖与套筒接触外无移动要求，可使用密封圈进行密封。G、驱动装置驱动装置采用原平面磨床M7130的原有装置，为了使主轴系统能与驱动装置14相配合，主轴上部分均采用原有结构，这样便于保证装配要求。主轴箱体及主轴附件的设计主轴采用套筒式是为了便于装配和互换。采用套筒式比直接把主轴及轴承安装在机床上时经济得多17。H、主轴附件设计包括调节垫圈、前后端盖等元件的设计。对于这些元件的设计，应尽量使其对成、均质、并经严格的动平衡实验。15第3章静压轴承的有关参数选择及计算已知条件主轴转速N1440R/MIN泵供油压力PS15MPA图31主轴系统装配图说明本次设计采用板式小孔节流的形式，节流小孔直径为05MM，这种节流具制造简单，反应灵敏，不易堵塞等优点。另外，即使同一种节流形式，轴承结构不一样时，其性能差别较大。平面磨床M7130主轴主要承受径向载荷，轴向载荷很小，所以静压轴承可采用小节流径向静压轴承5和7，位于主轴的前面部位，两个以径向轴承轴向油面作为节流器的轴向推力轴承3和8，分别布置在前轴承的前端面和后端面的后端面。考虑到转子悬伸所造成的挠度并不大，可以去掉电动机转子后端的支承，这样有利于减小主轴支承的同轴度误差。在改装中，主轴直径从原来70MM增加到75MM,前后轴承跨距从原来的680MM缩短至280MM，砂轮悬伸长度从原来的160MM缩短至130MM。从而有利于减少主轴挠度，提高主轴刚度。显然，主轴支撑经改装后，有利于克服机床原结构上的缺点。1631静压轴承结构图32前轴承结构示意图32选择静压轴承参数1）轴承内径D根据主轴尺寸，即可确定轴承内径D75MMR375MM2）轴承的宽度根据经验，轴承宽度应满足条件B/D0815取B前80MM长径比BD8075107在B/D0815内，满足要求。173）节流比对于小孔节流静压轴承来说，轴承节流比最佳值为截流比171，但在实际调整过程中，由于节流比随温度的变化而变化，无法保证最佳状态，因此只要油温在20C50C。范围时，能保证节流比相应地在153范围内变化，就可以认为节流比达到最佳状态。取1714）轴承的间隙H050D100，且轴转速较高N1440R/M根据经验取H0（00002500004）D取H00025MM5）轴承轴向封油面的宽度C1周向封油边宽度B1C1B101D017575MM油腔的轴向宽度LB2C165MM6）动力黏度N轴承用油选为N3粘度等级的主轴油，又运动粘度为V2935MM2/S动力黏度5028X102PAS，50836KG/M37周向回油槽尺寸D75MM回油槽宽B24MM回油深槽深Z208MM8）轴承油腔的周向包角2121600700选216509）油腔深度T18T3060H0油腔深度T2MM10轴承材料选用锡青铜33计算节流小孔直径D0和轴承间隙H01油腔压力PRCMKGSR2/781/52油腔的封油边流出的流量QRCBHQRLR1130623流过节流小孔的流量QF流过节流小孔的流量QF可由下式给出240PDRSFA4静压腔的封油边流出的流量QR与流过节流小孔的流量QF相等QFQR，则CBHLARS113020624把己知参数值代入，可得750286183237536871524700DH302049857计算一组值，如表31所示。D30219表31值HD302H000025000280003000032000400045D0002300280031003400480057取D0005CM05MM，H00004CM004MM当D0005CM，H00004CM004MM时，静压油腔压力的计算过程如下CBPRLARS11302062475028618053237538152743RRPRR60285151079R解此二次方程得ARM8701/5PRS满足节流比最佳状态2034验算油膜刚度J（1）油腔的有效承载面积AE2SIN211CLRE式中油腔包角的一半；1油腔中线到周向回油槽的边的夹角，见图32。本计算中29643253/75803CMAE2865SIN（2）小孔节流的油膜刚度J小孔节流的油膜刚度可由下式给出12COS10HPASEJ704532586344197N/CM344N/M满足设计要求。2135径向轴承流量（1）通过一个小孔节流器的流量QF240PDQRSFA10368/517572SCM/4130675F0325L/MIN（2）4个径向油腔的流量Q1径MIN/302541LQF径（3）2个径向轴承的流量径I/60径2236径向静压轴承各设计参数取值如下轴承直径D75MM75CM，半径R375MM375CM；轴承宽度B/D0815B前80MM8CM；轴向封油边C1B101D017575MM075CM；周向封油边B175MM075CM；静压腔的轴向宽度L65CM油腔包角2165；油腔深度T2MM02CM；回油槽宽X深4MMX08MM04CMX008CM；轴承半径间隙H00004CM004MM；小孔节流的最佳节流比170；节流小孔直径D0005CM小孔流量系数A07采用N3粘度等级号主轴油参数5028X102PAS，500836KG/L供油压力PS15MPA。油腔压力PR088MPA23第四章静压轴承的有关参数选择及计算41止推轴承结构图41止推轴承结构示意图42止推轴承的基本参数止推轴承的基本参数，如图41所示。R1到R2和R3到R4是静压止推轴承的内外封油边，R2到R3是静压止推轴承的油腔图中各参数的取值如下R1325CMR239CMR346CMR4525CM间隙H0Z0003CM24小孔节流器直径D0Z005CM43止推轴承节流比的确定从止推轴承油腔流出的流量可由下式给出Q止出RPHQRZZ341230LN6L止出式中止推轴承间隙，；Z0CMHZ03止推轴承油腔压力。RZ流经节流小孔的流量可由下式给出节42PDQRSZA节式中A小孔流量系数A07小孔直径005CMDZ0Z0润滑油密度0836/L。止出节即42LN6L341230PPDRPHQRSZRZZA止出41036852076425LN39L1028673PPRZRZRZRZ5925PRZRZ1509620Z解此二次方程，得MPARZ85此压力合适。节流比76158RS44止推轴承流量一个止推轴承流量可由下式给出Q节42PDRSZA节10368505772SCM/43IN0L4个轴向油腔的流量4132L/MINQ轴节两个止推轴承的流量可由下式给出ZMIN/642312LZ节45止推轴承的刚度120HAPJZESZ式中；。MPAS5176PRSCMZ0326RAEZ12342LNL2539LN645LN22CM03176210351210HAPJZESZ370439N/CM370N/M刚度足够。46止推轴承的设计参数R1325CMR239CMR346CMR4525CM间隙H0Z0003CM小孔节流器直径D0Z005CM。27第五章供油泵及供油泵电机的选择51总流量QQ26L/MIN264L/MIN524L/MIN轴承总流量,考虑有一定的溢流量，油MIN/245LZ径总泵供油流量不少于6L/MIN。52供油泵的选择选用63ML/R叶片泵，其主要性能指标额定流量10L/MIN，87L/MIN压力15MPA时；额定供油压力63MPA；允许最高转速1450R/MIN。53油泵电机的选择（1）油泵供油压力本设计选用供油压力为15MPA，为保证有一定可调量，油泵供油压力选为25MPA。（2）油泵供油流量本设计所须流量为6L/MIN，考虑到本设计采用N3等级主轴油，油的黏度为3MM2/S、选用叶片泵，型号为YB1一63单级叶片式液压泵。（3）油泵电机功率PQ须KW530160435油泵电机主要参数如下功率11KW；转速1450R/MIN；安装形式V1采用B5形式型号Y9084。28第六章液压元件选型说明61储能器在突然断电的情况下，静压浮升需要的最低供油压力不能低于08MPA。希望保持在5S内供油压力不低于08MPA。轴承总需求流量为SCMLQ/10462IN/246153总5S内需求润滑油体积为VX50须设储能器的容积为V，充气压力为06MPA，再充入压力为15MPA、体积为V15的压力油，再放到08MPA时能流出的压力油体积为V08，则有L5208060161LVV356708518580L73选1L容积的储能器。实际上储能器在放油过程中，压力从15MPA连续下降到08MPA的同时，轴承的流量也从428L/MIN不断下降，这是连续变化的过程。因此，实际的储能器的供油时间要大于5S。62滤油器的过滤精度一般认为过滤精度为最小轴承工作间隙的1/3。本设计中最小轴承工作间隙为0018MM（不允许再小）取过滤精度5M。其他元件选型说明略。29第七章轴承功率消耗计算71径向轴承发热（功率消耗主轴单元设计最高转速1440R/MIN；轴承线速度SCMDN/6780/14960/径向轴承功率消耗，由油的内摩擦引起。可分为3部分S1油腔部分；S2轴向封油边部分；S3周向封油边部分。HSTFF油腔部分；CMH150封油边部分；32油腔部分；CMRS2163018/27657轴向封油边部分；2840周向封油边部分。CR2314/99则NHFF01506728631SF482NF0036714831单个径向轴承的内摩擦阻力可由下式给出F径FFF3214径30804N96前后两个径向轴承完全相同，径向轴承的内摩擦阻力可由下式给出F径F92421径径径向轴承的摩擦功率可由下式给出P径W3678径径72止推轴承的内摩擦止推轴承的内摩擦阻力可分为外止推面、油腔部分、内止推FZZ1FZ2面共3部分组成。FZ因为止推轴承的线速度是随着直径的增加而增大的。（91）HDSZ1式中，。HRDS12；RDZZF12HZZR112ZR132202563253982N第一部分的摩擦功率可由下式求出PFZ1M312603592WSMN4/4同理306921823PFZ9340WSMN/025636412833FZ45WSMN/346KWPFZFZFZZ58043652432173轴承的总摩擦功率KPZ067580径泵功率025KW；总发热功率N065502509KW12HP。选用2HP制冷压缩机，从计算过程可发现，发热功率与轴承半径的立方成正比，与轴承线速度成正比。32第八章静压轴承的装配特点与轴承节流比的调整81静压轴承的装配特点轴承外径和壳体之间必须采用过盈配合，过盈量一般要达到0005001左右，避免配合面上因有间隙而引起油路互通，影响轴承的承载能力。主轴与径向轴承之间的径向间隙以及轴向推力轴承的轴向间隙，通过磨配来达到要求值。另外，装配中要保证各油孔位置正确，以免影响润滑油的流动。装配前要对全部装配件用汽油清洗干净。装配后应先将干净的经过绸布过滤的煤油注人油箱，然后开动液压泵，便煤油在系统中
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