高速电主轴角接触球轴承弹流润滑状态分析

【摘要】随着高速切削加工技术的发展,角接触球轴承因其转速高、耐高温和刚性好等特性而得到人们的高度重视和推广应用。角接触球轴承在工作过程中由于摩擦副的载荷集中作用,接触区内的压力很高,弹流润滑对减小摩擦和降低材料磨损至关重要,因此,对角接触球轴承进行弹流润滑状态的研究既有理论研究价值又有实际的经济意义。本文的主要研究内容如下：(1)基于点接触弹流润滑理论,创建角接触球轴承弹流润滑的数学模型。对基本方程进行无量纲化和无量纲化方程的离散化,为本文的研究提供符合实际工况的研究基础。本文运用多重网格法编程求解角接触球轴承润滑状态,得到油膜压力在入口区及出口区的变化情况。(2)针对实际工况中的复杂情况,对于在不同转速、载荷情况下,角接触球轴承弹流润滑状况进行对比分析,结果表明：转速对角接触陶瓷球轴承弹流润滑状态的影响较大,载荷对角接触陶瓷球轴承弹流润滑的情况影响相对较小,主要表现在内圈最大油膜压力上。(3)选取典型的轴承材料进行在相同工况条件下润滑性能的对比研究,为以后从材料方面提高轴承的润滑性能提供参考。由数值求解的情况可以看出：与全钢、混合陶瓷角接触球轴承相比,全陶瓷角接触球轴承润滑性能更好。分别以氮化硅(Si3N4)、碳化硅(SiC)、氧化锆(ZrO2)3种陶瓷材料作为轴承套圈和滚动体材料,其中SiC全陶瓷角接触球轴承润滑性能最优。(4)建立角接触球轴承滚道与滚珠接触区的微通道二维模型,分析表面粗糙度对润滑油流动的影响。结果表明,微通道中润滑油的流动受入口段效应影响很大,但入口段长度较小。研究表明,对于弹流润滑分析,二维点接触弹性变形问题在处理无量纲离散化以及缺陷方程时比线接触一维弹性变形复杂；转速、载荷、材料等影响因素对弹流润滑的影响比较明显；内、外圈与滚珠的粗糙度对流速的影响较大,主要体现在影响润滑油在入口区的流动。
【作者】朱飞；
【导师】王保民；
【作者基本信息】兰州理工大学，机械制造及其自动化，2014，硕士
【关键词】电主轴；角接触球轴承；点接触弹流润滑；多重网格法；影响因素；

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