电主轴轴承油气润滑试验分析.pdf

电主轴轴承油气润滑试验分析 姚银歌 郭丽娟 王广辉 洛阳轴研科技股份有限公司 河南洛阳471039 摘要 介绍了电主轴轴承的润滑方式及工作原理 通过试验分析了油气量对电主轴轴承振动 振动稳定性及温 升的影响 结果表明 最佳泵油间隔时间为 120 150 s 关键词 电主轴轴承 油气润滑 振动 温升 泵油间隔 中图分类号 TH133 33 TH117 2文献标志码 B文章编号 1000 3762 2012 10 0032 03 Experimental Analysis on Oil Gas Lubrication for Electric Spindle Bearings YAO Yin ge GUO Li juan WANG Guang hui Luoyang Bearing Science Technology Co Ltd Luoyang 471039 China Abstract The lubricating method and working principles of electric spindle bearings are introduced and the effects of amount of oil gas on vibration vibration stability and temperature rise are analyzed by experiments The results show that the best interval time of oil pumping is 120 150 s Key words electric spindle bearing oil gas lubrication vibration temperature rise oil pumping interval 1引言 高速电主轴是机床的重要部件 其润滑方式 分为油脂 油雾和油气 3 种 1 油脂润滑适用于中低速电主轴 结构简 单 属一次性注油 使用方便 成本较低 2 油雾润滑的工作原理是将洁净的加压气 体通入二次雾化装置 由其对润滑油进行雾化 形 成持续不断的高压油雾对轴承进行润滑和冷却 相对于油脂润滑提高了轴承的临界转速 但油雾 润滑系统可控性较差 主轴轴承在高转速时搅油 发热严重 废气自然排放到外部空间 对周边环境 造成污染 不是一种理想的润滑方式 3 油气润滑的工作原理是通过 16 位机控制 定量泵的泵油频率 以此对润滑油进行精确分配 洁净的加压气体携带精确分配的润滑油持续不断 地供给轴承 对轴承进行润滑的同时起到散热的 作用 其供油量可控 轴承发热低 冷却效果好 收稿日期 2012 02 20 修回日期 2012 04 07 作者简介 姚银歌 1981 女 工学硕士 研究方向为高速 电主轴设计制造 E mail zys yyg 163 com 温升低 几乎不污染周边环境 是电主轴轴承的理 想润滑方式 1 缺点是成本较高 目前油气润滑型电主轴油气量大小无统一的 标准 泵油间隔时间完全凭经验选取 要使振动 值和轴承温度达到最佳 油量控制非常重要 泵 油间隔时间短 油气量大 时 油量多 轴承搅油发 热 径向游隙减小 轴承容易胀死 泵油间隔时间 长 油气量小 时 轴承润滑不充分 钢球和沟道处 于边界润滑或甚至是干摩擦状态 钢球易产生振 动 振动值大时不仅降低轴承的精度寿命 也会 引起轴承温升过高 烧毁轴承 2 因此 分析确 定最佳的油气量对电主轴轴承的正常运行至关 重要 2试验 2 1试验目的 1 观察油气润滑型电主轴油气量对轴承振 动及发热的影响 2 确定最佳的油气量 即最佳 泵油间隔时间 2 2试验仪器及装置 VFD150V43A 变频控制器 MIXAIR 2 油气润 滑装置 DZ 2 振动测量仪 170MD36Q13 6 型电 ISSN1000 3762 CN41 1148 TH 轴承2012年10期 Bearing 2012 No 10 32 34 主轴 ZYS VX6108R A8 C4 U TP4 数显温度传 感器及 MCW 15C 04 精密水冷机 其中 电主轴前轴承采用 2 VEX45 NS 后轴 承采用2 VEX35 NS 润滑油采用32 汽轮机油 2 级电动机 气源进气压力 0 5 0 8 MPa 出气压 力 0 2 0 25 MPa 2 3试验方法 将水冷机 温度传感器 油气润滑装置 变频 控制器按电主轴工作状态接线 其中 温度传感 器的两触头分别接在前 后轴承所在位置的壳体 上 接线原理图如图 1 所示 考虑轴承全速运行 时发热及振动对油气量变化较敏感 故将变频控 制器频率调至 600 Hz 电主轴转速为 36 000 r min 空载运行进行试验 泵油量为每次 0 06 mL 图 1接线原理图 2 4结果与分析 采集 3 组试验数据进行分析 表 1 为轴承初 跑合期间温升及振动数据 表 2 表 3 为轴承跑合 后的数据 其中 主轴运行时间为轴承发热达到 热平衡状态时的运行时间 轴承温度为检测所得 最低温度和最高温度 表1泵油间隔对轴承温度及振动的影响 环境温度27 泵油间 隔 s 主轴运行 时间 min 轴承温度 振动值及稳定性 2532 前 后 22 3 23 8 27 3 28 5 0 9 mm s稳定 5630 前 后 21 4 22 6 27 6 27 8 0 9 mm s稳定 9828 前 后 22 6 23 5 27 4 27 6 0 9 mm s稳定 11631 前 后 22 5 23 0 27 9 28 0 0 9 mm s 振动值偶有 变动 基本稳定 15229 前 后 22 8 23 0 27 8 28 1 0 9 mm s 振动值偶有 变动 基本稳定 从表 1 中数据分析油气量对轴承发热的影 响 泵油间隔时间为 25 s 时 前轴承温度最高 23 8 后达到热平衡 后轴承温度变化明显 这 是因为油气量大 摩擦转矩也大 轴承搅油发热引 表2泵油间隔对轴承温度及振动的影响 环境温度22 泵油间 隔 s 主轴运行 时间 min 轴承温度 振动值及稳定性 15229 前 后 21 4 22 6 26 8 27 3 1 0 1 8 mm s 振动值略 大 不稳定 18130 前 后 22 3 22 8 27 3 27 9 0 9 1 5 mm s不稳定 22622 前 后 21 9 23 1 27 8 27 9 0 8 1 6 mm s 极不稳定 有明显噪声 18028 前 后 21 8 23 5 27 9 28 2 0 9 mm s基本稳定 起温升 泵油间隔152 s 时温度略高于116 s 时温 度 变化并不明显 从表 1 试验数据看出 泵油间 隔 116 s 时油气量对轴承温度的影响最小 从表 中数据分析泵油间隔时间对振动值影响 测量前 3 组数据 振动值均为 0 9 mm s 基本稳定 而后 2 组数据振动值亦稳定在0 9 mm s 但时而在1 3 1 9 mm s 中间摆动 疑为润滑油中的污物或断续 的油气压力对钢球的冲击所致 仅根据表 1 数据 较难确定最佳泵油间隔时间 需采集更多数据进 行分析 表 3泵油间隔对轴承温度及振动的影响 环境 温度 28 泵油间 隔 s 主轴运行 时间 min 轴承温度 振动值及稳定性 18047 前 后 22 7 24 1 28 3 28 8 0 8 mm s基本稳定 15031 前 后 22 6 23 9 28 0 28 8 0 8 mm s 振动值 偶有变动 基本稳定 12033 前 后 22 6 24 2 28 3 29 1 0 85 0 9 mm s 振动值 偶有变动 基本稳定 8930 前 后 23 24 4 28 5 29 2 0 8 1 8 mm s 振动值 变动频繁 不稳定 5924 前 后 22 8 24 3 28 3 28 8 0 9 mm s稳定 3030 前 后 23 1 24 6 28 5 29 3 0 9 mm s稳定 从表 2 表 3 可看出 1 泵油间隔时间 30 s 时 虽然振动值较小 且振动值稳定 但油气量大 对环境有一定污染 轴承搅油发热大 不是最佳泵 油间隔时间 2 泵油间隔时间 226 s 时 油气量少 对环境污染小 但轴承不能得到充分润滑 轴承温 度达23 1 有明显噪声 且振动值极不稳定 对比表 1 表 3 数据可知 1 在泵油间隔时 间同为 150 s 左右的情况下 表1 与表2 表3 振动 值 振动稳定性及发热均有差异 2 泵油间隔时 间相同的情况下 轴承跑合前后振动值有差异 跑 33 姚银歌 等 电主轴轴承油气润滑试验分析 基于虚拟样机技术的滚滑轴承动力学仿真分析 卢黎明 龚贺师 熊国良 马冰冰 华东交通大学机电工程学院 南昌 330013 摘要 利用 Pro E 软件建立了滚滑轴承的几何模型 并将其成功导入 ADAMS 软件进行了滚滑轴承的运动学和 动力学仿真 得到了滚滑轴承在受载运动状态下滑块和滚子的受力及振动状况 对仿真结果进行了分析 验证 了滚滑轴承的优点 关键词 滚滑轴承 虚拟样机技术 动力学 仿真分析 中图分类号 TH133 33文献标志码 A 文章编号 1000 3762 2012 10 0034 03 Simulation Analysis on Dynamics of Rolling Sliding Blend Bearings Based on Virtual Prototype Technology LU Li ming GONG He shi XIONG Guo liang MA Bing bing College of Mechanical and Electrical Engineering East China Traffic University Nanchang 330013 China Abstract The geometrical model is established for rolling sliding blend bearings by using software Pro E and then imported into software ADAMS for kinematics and dynamics simulation of rolling sliding blend bearings The force and vibration of the sliders and the rollers in the conditions of movement and load are got and the simulation results are analyzed The analysis results verify the advantages of rolling sliding blend bearings Key words rolling sliding blend bearing virtual prototype technology dynamics simulation analysis 轴承是机械装备中的重要基础件 在生产实 收稿日期 2012 03 08 修回日期 2012 05 03 基金项目 国家自然科学基金资助项目 51065009 江西 省自然科学基金资助项目 2010GZC0032 作者简介 卢黎明 1963 男 教授 主要研究方向为轴 承及液体润滑控制 E mail luliming ecjtu jx cn 龚贺师 1985 男 研究生 主要研究方向为机械设计 E mail gongheshi911 163 com 践中使用十分广泛 然而在一些低速重载工作环 境中 轴承的疲劳磨损问题十分严重 1 为此在文 献 2 研究的基础上进行了深入研究 设计了一种 滚滑轴承 3 其主要由外圈 滚子 滑块和内圈组 成 有关滚滑轴承的一些性能 如运动平稳性 在受力运转过程中滚子和滑块的受力情况等亟 待确定 针对滚滑轴承的受力运动情况 运用 Pro E 合后振动值较稳定 且振动值较低 根据以上分析 考虑轴承发热 振动稳定性及 环境污染等方面因素 该型号电主轴轴承最佳泵 油间隔时间为 120 150 s 此数据也适用于与该 型号轴承速度因数差异不大的其他油气润滑