論文名稱：滑滾混合軸承設(shè)計(jì)基礎(chǔ)研究

論文作者：西安交通大學(xué) / 呂盾

指導(dǎo)教師：盧秉恒、趙萬華《研究領(lǐng)域：高速加工工藝及裝備》

當(dāng)相對運(yùn)動(dòng)速度較低時(shí)，動(dòng)壓軸承與轉(zhuǎn)子之間處于直接接觸狀態(tài)，容易導(dǎo)致動(dòng)壓軸承的磨損。為克服動(dòng)壓軸承的低速磨損問題，本文提出滑滾混合軸承支承原理和結(jié)構(gòu)?；瑵L混合軸承由動(dòng)壓軸承和滾動(dòng)軸承同軸裝配構(gòu)成，兩軸承分別具有固定的間隙和游隙。低速階段利用滾動(dòng)軸承游隙約束轉(zhuǎn)子的位置，避免動(dòng)壓軸承與轉(zhuǎn)子的直接接觸。高速階段動(dòng)壓軸承支承轉(zhuǎn)子，滾動(dòng)軸承不干擾轉(zhuǎn)子運(yùn)轉(zhuǎn)。

間隙比的合理設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)滑滾混合軸承支承原理的關(guān)鍵。本文提出了最大靜態(tài)偏心率、最大動(dòng)態(tài)偏心率和滾動(dòng)軸承與動(dòng)壓軸承的不對中誤差等與間隙比取值范圍確定和影響間隙比大小的基礎(chǔ)參數(shù)，研究了上述參數(shù)的計(jì)算方法。

針對滑滾混合軸承的低速工作狀態(tài)，提出了最大偏心率的計(jì)算方法，推導(dǎo)出最大偏心率的計(jì)算公式。最大偏心率的計(jì)算公式為εhymax=λ+δmax/CH，在間隙比λ和動(dòng)壓軸承半徑間隙CH一定的情況下，最大偏心率取決于滾動(dòng)軸承的最大彈性接觸變形量δmax。對于滾動(dòng)軸承與動(dòng)壓軸承理想對中的情況，滾動(dòng)軸承的彈性接觸變形量在主軸轉(zhuǎn)速為零時(shí)最大，此時(shí)滾動(dòng)軸承的負(fù)荷等于外載荷。

針對滑滾混合軸承的高速工作狀態(tài)，，提出了最大動(dòng)態(tài)偏心率的計(jì)算方法。首先建立了滑滾混合軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的動(dòng)力學(xué)模型，其次采用Newmark法計(jì)算了擾動(dòng)力作用下轉(zhuǎn)子的軸心軌跡，最后計(jì)算軸心軌跡上偏離軸承中心的最大距離及最大動(dòng)態(tài)偏心率。

提出了滑滾混合軸承結(jié)構(gòu)中滾動(dòng)軸承和動(dòng)壓軸承的不對中誤差模型，基于高速階段滾動(dòng)軸承與軸心軌跡不干涉要求和低速階段滾動(dòng)軸承對動(dòng)壓軸承的保護(hù)要求，提出了不對中公差的計(jì)算方法。不對中誤差表征為誤差大小和方向角兩個(gè)參量，首先基于滾動(dòng)軸承與軸心軌跡不干涉要求計(jì)算最大允許不對中偏差，若最大允許不對中偏差不滿足低速階段滾動(dòng)軸承對動(dòng)壓軸承的保護(hù)要求，則最大允許不對中偏差修訂為ec=εlimCH-CR-δmax。

提出了通過監(jiān)測保持架轉(zhuǎn)速辨別滑滾混合軸承工作狀態(tài)的方法，研究了保持架轉(zhuǎn)速隨主軸轉(zhuǎn)速的變化規(guī)律。保持架轉(zhuǎn)速隨主軸轉(zhuǎn)速的增加呈增大、減小和不變?nèi)齻€(gè)變化階段，反應(yīng)了滾動(dòng)軸承負(fù)荷的變化，對應(yīng)不同的軸承工作狀態(tài)。