高速軋輥磨床液體動靜壓軸承的結(jié)構(gòu)分析及動態(tài)特性研究.pdf

1、液體動靜壓軸承目前是軋輥磨床上應(yīng)用得最為廣泛的一類油膜軸承，它直接決定著一臺軋輥磨床的性能。為了滿足高速軋輥磨削的需求，核心的是要對其所需的高速液體動靜壓軸承進(jìn)行研發(fā)，并對其相關(guān)性能進(jìn)行揭示。
　　根據(jù)高速軋輥磨床的工作要求和性能特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出了一種可調(diào)式液體動靜壓軸承，這種液體動靜壓軸承能根據(jù)高速軋輥磨床不同的負(fù)載需求進(jìn)行結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)，從而提高了其應(yīng)用范圍和運(yùn)行效率。針對此種可調(diào)式液體動靜壓軸承，本文開展了如下具體的研究工作。

2、>　　首先,通過對比傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的滑動軸承和較新型的液體動靜壓軸承的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及適用場合，確定了本文軸承的設(shè)計(jì)方向，擺脫國內(nèi)傳統(tǒng)動靜壓軸承設(shè)計(jì)方法的束縛，設(shè)計(jì)出一種新型結(jié)構(gòu)的液體動靜壓軸承軸承，并通過性能驗(yàn)證確定了承載、散熱等性能良好的可調(diào)式液體動靜壓軸承整體模型。
　　其次，利用有限元分析軟件對軸承本體和本體位于整體結(jié)構(gòu)中的不同位置進(jìn)行結(jié)構(gòu)靜力分析和軸承本體的熱特性分析，分析結(jié)果表明：軸承本體和軸承本體位于整體不同位置時(shí)的強(qiáng)度和剛度均

3、能滿足要求，軸承本體在工況下溫升的變化在允許的范圍內(nèi)。
　　然后，利用有限元分析軟件對可調(diào)式高速軋輥磨床主軸系統(tǒng)液體動靜壓軸承本體和整體分別進(jìn)行了模態(tài)分析，分析結(jié)果表明：該軸承前10階模態(tài)固有頻率主要集中在5200Hz-6700Hz和2300Hz-6000Hz的區(qū)域，各階固有頻率中均沒有出現(xiàn)系統(tǒng)基頻（340Hz～620Hz），且各階振型主要表現(xiàn)為擺動和扭轉(zhuǎn)，軸承本體振動的薄弱環(huán)節(jié)主要集中在靜壓腔和導(dǎo)油槽附近。通過對可調(diào)式高速軋輥磨

4、床主軸系統(tǒng)液體動靜壓軸承的模態(tài)分析，為其減振分析提供了前期基礎(chǔ)，對進(jìn)一步揭示其動態(tài)性能具有重要的意義。
　　最后，在模態(tài)分析的基礎(chǔ)之上對軸承本體和本體位于整體極限位置時(shí)的簡化結(jié)構(gòu)模型進(jìn)行了諧響應(yīng)分析，分析結(jié)果表明，軸承本體即使在可能發(fā)生共振的頻率下，它的最大應(yīng)力仍在材料的屈服強(qiáng)度內(nèi)，這說明軸承本體的應(yīng)用場合處于安全區(qū)；當(dāng)對軸承本體位于整體三個極限位置時(shí)，其危險(xiǎn)點(diǎn)頻率為2700Hz，通過對此頻率下軸承靜力學(xué)的分析，得知軸承的最大應(yīng)力

5、已經(jīng)超出軸承材料的屈服強(qiáng)度，軸承將有可能會被損壞，而在實(shí)際工況下，軸承的工作頻率在340Hz～620Hz的范圍內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)偏離了軸承的危險(xiǎn)點(diǎn)頻率，這說明了本文所設(shè)計(jì)的可調(diào)式液體動靜壓軸承在應(yīng)用中仍處于安全的范圍內(nèi)。
　　本文借鑒國內(nèi)外軸承設(shè)計(jì)的優(yōu)良方法，通過理論計(jì)算和軟件校核相結(jié)合的方法，設(shè)計(jì)出了一種新型的可調(diào)式液體動靜壓軸承。同時(shí)為驗(yàn)證所設(shè)計(jì)軸承的工作性能，利用有限元分析軟件分別對此軸承進(jìn)行了應(yīng)力應(yīng)變、熱特性、模態(tài)分析和諧響應(yīng)分析，