油氣潤滑系統(tǒng)是電主軸正常運(yùn)行的關(guān)鍵因素之一。對(duì)其高速軸承有著重要的影響,其中潤滑油的黏度、潤滑油量、壓縮空氣壓力及流量在不同轉(zhuǎn)速運(yùn)行時(shí)對(duì)軸承溫度有著不同程度的影響。
在現(xiàn)代加工領(lǐng)域中機(jī)床高速加工越來越占據(jù)重要的位置,其電主軸的熱態(tài)特性成為影響加工的很重要的因素,并會(huì)直接影響到電主軸轉(zhuǎn)速的進(jìn)一步提高。
因此分析電主軸溫升狀態(tài)就尤其重要。軸承溫度上升和溫度的分布情況對(duì)軸承的裝配、工作游隙、潤滑劑的性能等都有直接的影響,最終導(dǎo)致軸承的性能下降。
1、高速電主軸軸承
在電主軸中使用的軸承主要有:滾動(dòng)軸承、流體靜壓軸承、磁懸浮軸承等、其中以滾動(dòng)軸承使用較為普遍,其具有剛度高、高速性能好、結(jié)構(gòu)緊湊、標(biāo)準(zhǔn)化程度高等優(yōu)點(diǎn)。
2、電主軸發(fā)熱分析
電主軸主要采用內(nèi)置式電機(jī),結(jié)構(gòu)緊湊,所以自然散熱效果差,對(duì)多數(shù)電主軸來說都需要設(shè)計(jì)通道用于冷卻,其發(fā)熱量的來源主要是兩個(gè)方面:內(nèi)置式電機(jī)的發(fā)熱和軸承高速旋轉(zhuǎn)的摩擦發(fā)熱。因此解決好這兩部分的發(fā)熱問題就能使電主軸的性能及壽命大幅提升及改變。
3、油氣潤滑系統(tǒng)參數(shù)對(duì)軸承溫度的影響
3.1、潤滑油黏度的對(duì)溫度的影響為,當(dāng)在相同轉(zhuǎn)速下潤滑油黏度的增大會(huì)使軸承的溫度上升隨之增大。但是不同黏度的潤滑油對(duì)軸承溫升表現(xiàn)出來的溫度梯度的變化也不盡相同。低黏度段的溫升梯度大于高黏度段,并隨著主軸轉(zhuǎn)速的提高,這樣的趨勢越來越明顯,由此得出,隨黏度的提高,軸承溫度的變化率越來越小。
3.2、潤滑油量對(duì)溫度的影響為,在全油潤滑狀態(tài)時(shí),大量的潤滑油由于油分子在主軸高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)內(nèi)部產(chǎn)生激烈摩擦而發(fā)熱,這樣就會(huì)使油液本身的溫度上升,其對(duì)軸承冷卻的效果降低。但在使用
油氣潤滑系統(tǒng)之后就將給油量大大的降低至0.03ml/5min,軸承在轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需要的油量其實(shí)很少,只需要在其軸承滾珠和內(nèi)外圈之間形成薄薄的油膜就足夠了。
3.3、壓縮空氣的壓力對(duì)溫度的影響為,當(dāng)在運(yùn)轉(zhuǎn)速度內(nèi),隨著氣壓的不斷增大,溫度上升的趨勢會(huì)逐漸減小,只有隨著轉(zhuǎn)速的不斷提高,壓縮空氣降溫的效果會(huì)越來越明顯,但是空氣壓力不會(huì)是不斷上升的,所以在工業(yè)應(yīng)用中的壓縮空氣在4-7bar內(nèi)氣壓對(duì)軸承溫度的影響較小。
3.4、壓縮空氣對(duì)軸承溫度的影響為,空氣流量是通過對(duì)流換熱來改變軸承溫度的,在某一運(yùn)轉(zhuǎn)速度時(shí),軸承溫度上升會(huì)隨著空氣流量的加大,溫度上升逐漸降低,當(dāng)軸承速度不斷提高時(shí),增加壓縮空氣流量降低軸承溫度的效果會(huì)越來越明顯。
4、結(jié)論
油氣潤滑系統(tǒng)中的個(gè)參數(shù)對(duì)軸承溫度上升的影響總結(jié)如下:潤滑油黏度是由軸承滾珠和滾道摩擦發(fā)熱影響軸承溫度上升的,會(huì)隨黏度的增大溫度逐漸上升,而會(huì)在高速階段這樣的上升趨勢更顯著,但當(dāng)黏度繼續(xù)增大時(shí),溫度上升梯度的卻反而是逐漸減小的趨勢。潤滑油量過大會(huì)使軸承溫度上升,而減小潤滑油量至所需就能使軸承溫度隨之降低。壓縮空氣壓力和流量是通過對(duì)流換熱而影響軸承溫度上升的,而氣壓對(duì)于軸承溫度上升的影響較小,只有在增大流量的情況下才能使軸承溫度上升降低,而軸承速度的不斷提高會(huì)使其降溫效果越來越顯著。