高速小型混合陶瓷球軸承潤(rùn)滑分析.pdf

1、高速深溝混合陶瓷球軸承被廣泛用于我國(guó)國(guó)防軍工、航空航天機(jī)械裝置領(lǐng)域以及高速精密數(shù)控加工等行業(yè)。在高速運(yùn)轉(zhuǎn)的分子泵中，支承軸承由于轉(zhuǎn)速高、尺寸小等特點(diǎn)，容易出現(xiàn)各種潤(rùn)滑不良的現(xiàn)象，隨著潤(rùn)滑不良程度的加劇，導(dǎo)致軸承接觸區(qū)的磨損加劇和溫度急劇增加。隨之而來(lái)要解決的問題是如何針對(duì)軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行有效的分析，才能較為準(zhǔn)確的模擬工況，設(shè)計(jì)出精確的潤(rùn)滑方案以改善軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)，提高軸承的工作穩(wěn)定性和壽命。
　　本文針對(duì)該問題進(jìn)行了相關(guān)的深入研

2、究，以高速深溝陶瓷球軸承（QC0011286）為研究對(duì)象，運(yùn)用了有關(guān)深溝球軸承的基本理論，建立了彈流潤(rùn)滑下高速深溝陶瓷球軸承計(jì)算模型和方法，為高速深溝陶瓷球軸承潤(rùn)滑改善具有一定的指導(dǎo)意義。
　?。?）根據(jù)軸承具體尺寸參數(shù)，運(yùn)用Siemens NX建立軸承三維模型，在赫茲接觸理論的基礎(chǔ)上，建立了高速深溝陶瓷球軸承接觸靜力學(xué)理論模型，分析了軸承高速深溝陶瓷球運(yùn)動(dòng)過程中各部件的運(yùn)動(dòng)關(guān)系，獲得了軸承接觸區(qū)壓力初步判定的計(jì)算方法。
　

3、?。?）運(yùn)用經(jīng)過鏡面拋光后的陶瓷球（Si3N4）和軸承鋼（GCr15）片在多功能摩擦磨損試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行摩擦測(cè)試，測(cè)得摩擦系數(shù)后與摩擦系數(shù)典型值進(jìn)行對(duì)比，得出軸承壓力區(qū)潤(rùn)滑狀態(tài)進(jìn)行初步判定。
　?。?）通過運(yùn)用彈流潤(rùn)滑理論建立了高速深溝陶瓷球軸承潤(rùn)滑計(jì)算模型，并利用雷諾方程對(duì)軸承接觸區(qū)的壓力與油膜厚度進(jìn)行量綱一化并通過FORTRAN語(yǔ)言在VISUAL STUDIO環(huán)境中進(jìn)行迭代求解。通過量綱還原得到接觸區(qū)壓力與膜厚矩陣，將矩陣導(dǎo)入到m

4、atlab中進(jìn)行處理，得到接觸區(qū)壓力與膜厚的云圖。
　?。?）通過仿真的結(jié)果與傳統(tǒng)公式的對(duì)比，結(jié)果相差在很小的范圍內(nèi)，驗(yàn)證了本文計(jì)算模型及方法的精確性和有效性。在高速重載和低速輕載的工況下，對(duì)不同黏度的潤(rùn)滑油，軸承不同的速度以及載荷情況進(jìn)行仿真計(jì)算，得出軸承接觸區(qū)壓力、膜厚分別與潤(rùn)滑油黏度、軸承速度、載荷之間的關(guān)系；對(duì)溝曲率半徑系數(shù)對(duì)軸承潤(rùn)滑狀態(tài)的影響也進(jìn)行了仿真計(jì)算,得出此軸承的最佳內(nèi)、外溝曲率半徑系數(shù)的取值；通過總結(jié)多種潤(rùn)滑油

5、對(duì)軸承潤(rùn)滑狀態(tài)的影響，得出軸承在高速下最佳潤(rùn)滑黏度取值范圍。
　　綜上所述，本文通過靜力學(xué)理論深入研究了高速深溝球軸承靜態(tài)下載荷的分布并運(yùn)用摩擦學(xué)、流體力學(xué)、彈性力學(xué)等理論研究了內(nèi)、外溝道曲率半徑系數(shù)對(duì)接觸區(qū)壓力和潤(rùn)滑膜厚的影響，以及潤(rùn)滑油黏度、運(yùn)轉(zhuǎn)速度、載荷對(duì)接觸區(qū)壓力和膜厚的影響，通過認(rèn)識(shí)和探索軸承在高速輕載運(yùn)轉(zhuǎn)的情況下，陶瓷球軸承的潤(rùn)滑特性；并得出軸承在高速下最佳潤(rùn)滑黏度范圍，對(duì)深溝陶瓷球軸承的設(shè)計(jì)和潤(rùn)滑狀態(tài)的優(yōu)化提供了實(shí)際