高速小型混合陶瓷球軸承潤滑分析.pdf

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

2、究，以高速深溝陶瓷球軸承（QC0011286）為研究對象，運用了有關深溝球軸承的基本理論，建立了彈流潤滑下高速深溝陶瓷球軸承計算模型和方法，為高速深溝陶瓷球軸承潤滑改善具有一定的指導意義。
　?。?）根據(jù)軸承具體尺寸參數(shù)，運用Siemens NX建立軸承三維模型，在赫茲接觸理論的基礎上，建立了高速深溝陶瓷球軸承接觸靜力學理論模型，分析了軸承高速深溝陶瓷球運動過程中各部件的運動關系，獲得了軸承接觸區(qū)壓力初步判定的計算方法。
　

3、　（2）運用經(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機上進行摩擦測試，測得摩擦系數(shù)后與摩擦系數(shù)典型值進行對比，得出軸承壓力區(qū)潤滑狀態(tài)進行初步判定。
　　（3）通過運用彈流潤滑理論建立了高速深溝陶瓷球軸承潤滑計算模型，并利用雷諾方程對軸承接觸區(qū)的壓力與油膜厚度進行量綱一化并通過FORTRAN語言在VISUAL STUDIO環(huán)境中進行迭代求解。通過量綱還原得到接觸區(qū)壓力與膜厚矩陣，將矩陣導入到m

4、atlab中進行處理，得到接觸區(qū)壓力與膜厚的云圖。
　?。?）通過仿真的結果與傳統(tǒng)公式的對比，結果相差在很小的范圍內，驗證了本文計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，對不同黏度的潤滑油，軸承不同的速度以及載荷情況進行仿真計算，得出軸承接觸區(qū)壓力、膜厚分別與潤滑油黏度、軸承速度、載荷之間的關系；對溝曲率半徑系數(shù)對軸承潤滑狀態(tài)的影響也進行了仿真計算,得出此軸承的最佳內、外溝曲率半徑系數(shù)的取值；通過總結多種潤滑油

5、對軸承潤滑狀態(tài)的影響，得出軸承在高速下最佳潤滑黏度取值范圍。
　　綜上所述，本文通過靜力學理論深入研究了高速深溝球軸承靜態(tài)下載荷的分布并運用摩擦學、流體力學、彈性力學等理論研究了內、外溝道曲率半徑系數(shù)對接觸區(qū)壓力和潤滑膜厚的影響，以及潤滑油黏度、運轉速度、載荷對接觸區(qū)壓力和膜厚的影響，通過認識和探索軸承在高速輕載運轉的情況下，陶瓷球軸承的潤滑特性；并得出軸承在高速下最佳潤滑黏度范圍，對深溝陶瓷球軸承的設計和潤滑狀態(tài)的優(yōu)化提供了實際