M1432B外圆磨床主轴系统改造设计
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3前轴承(a2).dwg
4前轴承2(a2).dwg
5后轴承(a2).dwg
6后轴承2(a2).dwg
7主轴（A1).dwg
8轴承供油系统(a3).dwg
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目 录
1 绪论…………………………………………………………………………………………1
1.1 课题背景及目的…………………………………………………………………………… 2
1.2 国内外研究状况…………………………………………………………………………… 2
1.3 课题研究方法……………………………………………………………………………… 3
1.4 论文构成及研究内容………………………………………………………………………3
2 外圆磨床主轴系统动静压轴承改装…………………………………………………… 4
2.1 原机床的特点……………………………………………………………………………… 4
2.2 原机床改造的主要任务……………………………………………………………………4
2.3 主轴系统改造的结构分析及确定……………………………………………………… 5
2.4 动静压轴承………………………………………………………………………………… 6
2.5 主轴系统结构形式的选择、分析……………………………………………………… 7
3 动静压轴承的有关参数选择及计算…………………………………………………… 12
3.1 前轴承结构…………………………………………………………………………………12
3.2 后轴承结构…………………………………………………………………………………19
3.3 选择、计算供油装置………………………………………………………………………24
4 无量纲承载力和刚度的计算与分析…………………………………………………… 23
结论……………………………………………………………………………………………… 28
致谢……………………………………………………………………………………………… 29
参考文献……………………………………………………………………………………………30
毕业设计说明书（论文）中文摘要
动静压混合轴承是吸取动压轴承和静压轴承优点发展起来的一种新型结构。它保留了静压轴承低速时承载力高、摩擦小的优点，正常运转时又具有动压轴承的动压效应。本论文对M1432B外圆磨床主轴系统进行改造，采用内部节流的动静压轴承代替原来的支承系统，有效避免堵塞并提高支承的旋转精度。
液体动静压轴承既兼有液体静压的特点也兼有液体动压的特点，又克服了两者的缺点，它利用柱销节流器油腔产生一定的静压承载能力，克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振性能保证主轴具有很高的旋转精度和运转平稳性。
关键词 动静压轴承 静压轴承 动压轴承 主轴系统
毕业设计说明书（论文）外文摘要
Title M1432B Cylindrical Grinder Spindle System of Design
Abstract
Combine dynamic and static pressure from the static pressure bearings mixed bearings developed on the basis of a new structure. Static pressure bearings retained its original advantages. Combine dynamic and static pressure at the same time using additional mobile bearings pressure effects, the use of public money to replace the original Kong-Wan face cut spending devices. Failure is greatly reduced.
Combine dynamic and static pressure bearings liquid moving both commercial pressure also features commercial pressure liquid characteristics, and overcome their shortcomings, which uses capillary cutting machine oil have a certain static pressure of carrying capacity, a move to overcome pressure bearings and brake activated when occurrence avoid bearings wear, thereby increasing the useful life and the main bearings and precision to maintain; the use of shallow oil bearing structure, after moving around a wedge formation moving pressurised oil pressure carrying capacity of the static pressure and static pressure of a carrying capacity; effects and multi-engine lubricant squeeze through the structures of their main axis has greatly increased the rigidity; routing of both the earthquake and good performance of the role that the main axis of a high-precision and the use of a smooth transfer.
Keywords Hydrostatic bearing, Hydrodynamic bearing, Hybrid bearing, Rotor-Bearing system
1 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。但是由于动压油墨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]。
1.1 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动静压轴承在保证转速和一些重要结构基础上，改装M1432B磨床主轴系统。另外，在对动静压轴承的有关结构尺寸进行设计的同时，对求解动静压轴承的压力场分布的差分法以及求解过程中的一些具体问题进行力所能及的研究和探讨。
1.2 国内外研究状况
七十年代末，与国内外学者同时提出动静压轴承结构，在国内首先开发了动静压轴承主轴系统，并形成批量生产；在国际上首次提出圆锥浮环动静压轴承，径向—推力联合浮环动静压轴承结构；在国际上首次得到了有限长滑动轴承的Navier—Stokes解。在理论研究和应用研究上均有所突破。
随着静压轴承的应用和研究的深入，对静压轴承在高速使得动压效应，引起重视如何很有效的利用节省能源是个值得重视的问题，对磨床而言高速旋转所带来的动静压效应是个不可忽视的问题，并在动态的性的研究中得到不同的截流器虽然静态油墨的港督不同，但在高频下游几乎相同的动刚度，而油腔的结构确实决定动刚度的主要因素，于是展开了磨床东静压轴承的研究。
八十年代中期，随着国家体制改革的深入和动静压技术的成熟，设备改造的需求促使我国液体动静压轴承主轴部件出现专业化生产：北航成立的背景中航设备改造研制厂从对于航空系统的企业中的旧设备技术改造入手，逐渐形成磨床，金刚镗床主轴轴承单元商品化进入小批生产。上海机床厂在七十年代末期起对各类磨机进行改造，效果显著，上海引进设备维修中心、德堡及有限公司对扎混迹磨床等各类磨床及多轴镗床等进口进行改造收效良好；广州机床厂的需也供应部分主轴部件商品。
我国动静压轴承的现状来看应属世界先进水平，这可以从各国的动静压轴承发表的文章及应用情况中看出，如对外节流的夺油锲东京滑动轴承来说：无论是日本的丰田、琦玉大学的结构及美国的专利，虽然有些类似于HSDB-R类中的油腔内回油等某些结构，但发表的时间要比HSDB-R 迟的多，结构布局上从在许多不到之处。在应用上比国外多得多。
结束语
本设计对M1432B外圆磨床主轴系统进行了优化改造设计，主要应用技术是利用动静压轴承代替原有的磨床部件以达到优化设计的目的，以此来提高磨床的加工精度、提高生产力。
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柱销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。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。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。
目前动静压轴承的研究主要局限于圆柱动静压轴承和推力动静压轴承方面，但是许多场合要求转子-轴承系统的轴承既要承受径向载荷，又要承受轴向载荷。因此，为改进动静压滑动轴承的性能，适应现代机器工业发展的要求，以促进我国工业的发展。
致 谢
大学最后阶段的毕业设计结束了，这次毕业设计的主要任务是对外圆磨床M1432B进行动静压轴承的改装和优化设计。通过这次完整的系统设计掌握了改造设计一般方法和步骤，综合复习了大学四年所学的部分知识，特别是有关专业知识，学会了用专业知识技术对机床设计分析方法，巩固了以前所学的课本知识并较熟练地掌握AutoCAD制图软件，如何在相关网站查找一些相关的资料还有就是在学校图书馆也看了不少有关设计的书籍开阔了自己的视野，学会了综合运用分析问题的能力。
本次设计，得到了老师的直接指导和帮助，使我增进知识面的同时，也使自己在对待同事和态度又有了全新的认识，使自己受益非浅，在此我郑重的向我的毕业设计老师和帮我的老师及同学说声谢谢。由于这次设计任务繁重，同时时间有限，再加上本人的水平有限，在设计过程中难免有遗漏和过错，希望能得到老师及同学的批评指正，以使自己在今后的工作、生活中的能加以改正。
大学四年的生活马上就要结束了，毕业设计是大学四年的一个总结，在这大学四年当中你到底学到了些什么东西，在作毕业设计时你会发现你会发现你在大学里学的专业知识实在实在是少之又少，但也学了不少东西，以前我很少独立完成一件事情，但经过这次的毕业设计完全是我一个人独立完成得，对于这点我感到很自豪，觉得自己正的得长大了，对自己的将来更加有信心了，这将会使我在以后的工作中得到很大的帮助和鼓励
参 考 文 献
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