高速轧辊磨床主轴系统动静压轴承供油液压系统的开发
轧辊磨床主轴系统设计和计算
轧辊磨床主轴系统设计和计算摘要：重型精密轧辊磨床，是冶金行业宽厚板重型轧机大型轧辊及超大型回转类零件表面磨削加工的关键设备。
能解决国内宽厚板材支承辊制造能力不足的问题，同时可以实现大规格汽轮机低压转子的磨削等其他功能。
是冶金等行业急需的用于精密加工的关键设备。
轧辊磨床主轴系统是该机床的重要部件之一，它直接参与磨削加工，其动力学性能对磨削稳定性和磨削精度有很大影响。
因此，对主轴系统的静力学和动力学性能分析就显的非常有必要。
关键词：主轴；刀架；有限元一、砂轮架主轴磨削力计算已知砂轮直径d1=1200mm, 工件直径d2=3000mm,最大磨削深度 =0.05mm 砂轮线速度 =60m/s , 工件转速 =20r/min ,砂轮宽度 =100mm ,传动比I=1.5,轴向进给量 =50mm , =21（查工艺手册）α=0.6,β=0.4,γ=0.7,δ=0.6,ε=0.5（查工艺手册）工件线速度=π×d2× =188m/min主磨削力 = （见加工工艺手册-磨削部分）= 21×=2340N磨削功率：P= /1000=140.4KW我们选用1PH7228—2JF00—0HD3，480—1750—2400rpm，P=179KW＞磨削需要的功率140.4 KW,可满足使用要求。
二、砂轮架主轴有限元分析计算砂轮架磨主轴是该机床的重要部件之一，它直接参与磨削加工，其动力学性能对磨削稳定性和磨削精度有很大影响，因此，对主轴系统的静力学和动力学性能分析就显的非常有必要。
1.已知条件:主轴的最大转速为1600rpm，取最大磨削力 =2340N，轴向力。
磨削力的数学经验公式（1），是由各国学者做出了许多研究，发表了大量数据，并且详细讨论了各种磨削条件对磨削力的影响，而提出的经验公式： =（1）式中：表示单位磨削力，取值为453N；磨削深度（mm）；砂轮架横向进给率（m/min）；工件线速度；α、β、γ为指数式（1）中，不同的磨削方式和材料的取值不同。
辊盘式磨煤机的液压系统设计与优化
辊盘式磨煤机的液压系统设计与优化引言:随着工业化进程的快速发展，煤炭作为主要的能源资源在各个行业中发挥着重要的作用。
而辊盘式磨煤机作为一种重要的煤炭粉碎设备，广泛应用于火电厂、冶金、化工等领域。
液压系统作为辊盘式磨煤机的重要组成部分，对设备的运行效率和安全性起着至关重要的作用。
本文将针对辊盘式磨煤机的液压系统进行设计与优化，以提高设备的稳定性和工作效率。
一、液压系统的工作原理和结构1.1 工作原理辊盘式磨煤机的液压系统主要通过液压泵将液压油送入液压站，然后通过配压阀控制液压油的流量和压力。
液压油经过阀门进入液压缸，驱动斜坡阀和容积控制缸。
斜坡阀的工作调节辊盘间隙的大小，而容积控制缸的工作调节辊盘的压力。
这种工作原理能够实现辊盘间隙的调整和辊盘压力的控制。
1.2 结构液压系统的主要组成部分包括液压泵、压力阀、流量控制阀、液压缸等。
液压泵负责将液压油送入液压站，通过调整液压泵转速和泵配流量来控制液压油的流量和压力。
压力阀用于控制液压油的压力，保证液压系统的安全运行。
流量控制阀可控制液压油的流量大小，从而实现对辊盘间隙的调节。
液压缸则是将液压油的能量转化为机械运动的装置，通过调节液压缸的工作来控制辊盘的压力和间隙。
二、液压系统的设计与优化2.1 液压泵的选择液压泵是液压系统中最关键的部分之一，其性能直接影响到整个液压系统的工作效率和可靠性。
在选择液压泵时，我们需要考虑以下几个因素：（1）流量和压力需求：根据辊盘式磨煤机的工作参数，合理选择液压泵的流量和压力，以满足系统的工作需求。
（2）可靠性和耐用性：选择具有较高可靠性和耐用性的液压泵，能够保证系统的长期稳定运行。
（3）节能性能：考虑选择具有较高节能性能的液压泵，减少能源的消耗和生产成本。
2.2 配压阀和流量控制阀的优化配压阀和流量控制阀是液压系统中控制液压油流量和压力的重要组成部分。
对于辊盘式磨煤机的液压系统，我们可以通过优化配压阀和流量控制阀来提高系统的工作效率和稳定性。
高速精密轧辊磨床动静压轴承的流固耦合分析
高速精密轧辊磨床动静压轴承的流固耦合分析工业化建设进程不断推进的新市场经济常态下，为全面提升企业的市场核心竞争力，将轧辊磨床应用于生产环节现已迫在眉睫为此本文就通过采用“流固耦合分析法”，就动静压轴承装配体的结构静力学展开了系统化剖析。
标签：高速精密磨床；动静压轴承；流固耦合分析引言：与传统静压轴承和动压轴承的油膜轴承相比，液体动静压轴承在使用过程中具有损耗量低、承载力高以及使用寿命长的显著优势，此外相比其它机械设备，在生产环节还保证了作业范围以及作业动态性能，因此为对动压滑动轴承油膜和轴瓦进行系统化剖析，现阶段将“流固耦合”分析法实践其中，在确保静力学分析数据精准度的基础上，推动了产业的进一步发展。
一、建模（一）轴承结构和网格划分就目前来看在进行建模作业操作时，需对原有轴承进行重新设计，确保其在满足主轴高速运转作业要求的基础上扩大液体动静压轴承的应用范围和运行效率，具体设计如下图所示：与传统轴承相比，这种轴承最大的特点在与它是可调式的，根据图1可知，轴承的表面有四个锥形肋板均等分布，且每个锥形肋板上都配备一个轴承套用以推动推板。
在向左或向右宁东过程中，轴承也会随之向左或向右移动。
图2轴承与油膜流固耦合面参数，将两者进行对比分析可知动静压轴承装配体有着较多的数量，但彼此之间的配合较为紧密，形状也十分规则，因此在进行划分时需尽量采用六面体网格划分，在借助“流固耦合”分析法进行分析时，为减少工作人员的计算量，需采用2mm网格，并以流固耦合面为基础对网格结构以及静力学进行系统化剖析，因此确保数据分析结果的精准度和科学性。
（二）油膜结构和网格划分就目前来看，通过图3和图4可知，在对油膜结构进行网格划分的过程中，为确保划分的科学合理性，工作人员需明确了解的数据主要有主轴直径、最大偏心距以及最大偏心率。
在划分时采取的主要软件是Gambit，据了解可知由于轴承模型油膜厚度较薄且是主要的承压区，通常在进行网格划分时主要将轴承油膜划分为静压腔油膜、过油槽油膜以及进油孔油膜，划分数量分别是4、4、8。
基于遗传算法的高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承的优化设计
a l .T e c h n o l o g i c a l A d v a n c e s i n H y d r a u l i c D r i v e T r a i n sf o r W i n d T u rb i n e s [J ].E n e r g y Pr o c e d i a ,2014,24:76‐82.[11] 杜静,秦月,李成武.风力发电机组传动链动力学建模与仿真分析[J ].太阳能学报,2015,35(10):1950‐1957.D u J i n g ,Q i nY u e ,L i C h e n g w u .D y n a m i c sM o d e l i n ga n dS i m u l a t i o n A n a l y s i so f W i n d T u rb i n e D r i v e T r a i n [J ].Ac t a E n e r g i a eS o l a r i sS i n i c a ,2015,35(10):1950‐1957.[12] 孙立华.标幺值表示方法探讨[J ].编辑学报,2010,22(3):200‐221.S u n L i h u a .D i s c u s s i o no n R e p r e s e n t a t i o nf o rP e r U n i t [J ].A c t aE d i t o l o gi c a ,2010,22(3):200‐221.(编辑 袁兴玲)作者简介:艾 超,男,1982年生㊂燕山大学机械工程学院讲师㊂主要研究方向为液压型风力发电机组㊂发表论文20余篇㊂闫桂山,男,1988年生㊂燕山大学机械工程学院硕士研究生㊂孔祥东(通信作者),男,1959年生㊂燕山大学机械工程学院教授㊁博士研究生导师㊂董彦武,男,1989年生㊂燕山大学机械工程学院硕士研究生㊂基于遗传算法的高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承的优化设计吴怀超1,2令狐克均1 孙官朝1 李 哲1 张顺风11.贵州大学,贵阳,5500252.清华大学摩擦学国家重点实验室,北京,100084摘要:液体动静压轴承性能的好坏直接影响着整台磨床的磨削性能㊂针对一种可调节式的高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承,分析了其结构特点和工作原理,并对其结构尺寸和工作参数进行了设计计算㊂在此基础上,以单位承载量下的总功率损失最小作为优化设计的目标函数,运用遗传算法对该轴承进行了优化设计㊂优化结果表明:优化后目标函数值从0.0808下降到0.0678,轴承的总功率损失由初始设计的766.9W 降低为642.6W ,功耗降低约16%,而且轴承的结构尺寸得到减小,其刚度亦得到明显的提高㊂由此可见,通过优化设计,不仅降低了轴承的制造成本,而且明显改善了轴承的综合性能㊂关键词:高速轧辊磨床;液体动静压轴承;优化设计;遗传算法中图分类号:T H 133.3 D O I :10.3969/j.i s s n .1004132X.2015.18.015O p t i m i z a t i o nD e s i g no fL i q u i dH y b r i dB e a r i n g i nG r i n d i n gH e a do fH i g h ‐s p e e dR o l lG r i n d e rB a s e do nG e n e t i cA l go r i t h m W uH u a i c h a o 1,2 L i n g h uK e j u n 1 S u nG u a n c h a o 1 L i Z h e 1 Z h a n g S h u n f e n g11.G u i z h o uU n i v e r s i t y ,G u i y a n g ,5500252.S t a t eK e y L a b o r a t o r y o fT r i b o l o g y ,T s i n g h u aU n i v e r s i t y ,B e i j i n g,100084A b s t r a c t :T h e p e r f o r m a n c e so f l i q u i dh y b r i db e a r i n g a f f e c td i r e c t l yg r i n d i n gpe rf o r m a n c e so f t h e w h o l e r o l lg r i n d e r .A i m i n g a t ak i n do f a d j u s t a b l e l i q u i dh y b ri db e a r i n g i n g r i n d i n g h e a do f h i g h ‐s pe e d r o l l g r i n d e r ,i t s s t r u c t u r a l c h a r a c t e r i s t i c s a n dw o r k i n gp r i n c i p l e sw e r e a n a l y z e d ,a n d i t s s t r u c t u r a l d i -m e n s i o n s a n dw o r k i n gp a r a m e t e r sw e r e c a l c u l a t e d .T h e n ,t h e l o w e s t t o t a l p o w e r l o s s p e ru n i t l o a d i n gc a p a c i t y w a s r e g a rde d a s a no b j e c t i v ef u n c t i o no f o p t i m i z a t i o nd e s ig n ,a n do p t i m i z a t i o nd e s i gno f t h e b e a r i n g w a s p e r f o r m e db a s e do n g e n e t i c a l g o r i t h m.O p t i m i z a t i o n r e s u l t s a r e a s f o l l o w s :o b j e c t i v e f u n c -t i o nv a l u e d e c r e a s e s f r o m0.0808t o 0.0678,t o t a l p o w e r l o s s o f t h e b e a r i n g de c r e a s e sf r o m766.9Wt o 642.6W ,a n d p o w e r c o n s u m p t i o n i s r e d u c e d a b o u t 16%;m o r e o v e r ,s t r u c t u r a l d i m e n s i o n s o f t h eb e a r -i n g a r e r e d u c e d ,a n d i t ss t i f f n e s s i so b v i o u s l y i m p r o v e d .T h e r e f o r e ,t h r o u g ht h eo p t i m i z a t i o nd e s i gn ,m a n u f a c t u r i n g c o s t o f t h eb e a r i n g i s r e d u c e d ,a n d i t s c o m p r e h e n s i v e p e r f o r m a n c e s a r e i m p r o v e do b v i -o u s l y.K e y wo r d s :h i g h ‐s p e e d r o l l g r i n d e r ;l i q u i dh y b r i db e a r i n g ;o p t i m i z a t i o nd e s i g n ;g e n e t i c a l g o r i t h m 0 引言高速㊁超高速磨削技术是面向21世纪的先进收稿日期:20150317基金项目:国家自然科学基金资助项目(51165002,51465008);清华大学摩擦学国家重点实验室开放基金资助项目(S K L T K F 12A 11);贵州省优秀青年科技人才培养对象专项资金项目(黔科合人字(2013)17号)制造技术,它的广泛应用使机械加工方法产生变革性的影响[1]㊂其中,磨头的轴承技术是高速㊁超高速磨削技术中最为关键的技术,它越来越受到广大学者的高度关注[2]㊂目前,高速㊁超高速机床较多采用的是陶瓷球轴承㊁磁悬浮轴承以及液体滑动轴承㊂陶瓷球轴承滚珠制造难度大㊁成本高,对拉伸应力和缺口应㊃6942㊃中国机械工程第26卷第18期2015年9月下半月Copyright ©博看网. All Rights Reserved.力敏感,在高速旋转时滚珠会产生很大的离心力和陀螺力矩,限制了它在高速精密机床上的应用[3‐5];磁悬浮轴承因为无机械接触,所以无磨损㊁能耗小㊁噪声小㊁寿命长㊁无需润滑,但造价昂贵,承载能力相对较低,常用于高速轻切削机床主轴系统[6‐8];液体滑动轴承分为液体静压轴承㊁液体动压轴承以及液体动静压轴承,其中,液体动静压轴承因兼有液体动压轴承和液体静压轴承的优点,在全速度范围内能保持很高的承载能力㊁油膜刚度㊁主轴回转精度以及很好的抗振性,而且,在主轴系统中采用冷却措施后,轴承温升和热变形都能得到有效控制,因而,在高速轧辊磨床上得到了较多的应用[9‐11]㊂传统液体滑动轴承的设计较多依赖经验和近似计算,并通过试验对比来寻求较优方案㊂对于高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承的设计,本文首先设计该轴承各部分的基本结构,并确定其主要结构尺寸和工作参数,在此基础上,建立该轴承的优化设计数学模型,并运用遗传优化算法对其进行优化设计㊂1 高速液体动静压轴承的结构1.1 轴承的基本结构及工作原理根据高速轧辊磨床磨头的功能及结构需求,其液体动静压轴承采用轴承和轴承套配合的结构,并为了提高其应用范围和运行效率,轴承上设计有调节机构㊂该轴承的结构如图1所示㊂1.前调节盖2.前调节推板 34.轴承本体5.轴承套外螺纹7.密封圈 8.后调节盖内螺纹 10.后调节推板 11.轴承套回油孔13.轴承进油孔 14.15.前调节推板回油孔图1如图1所示,套6㊁前调节推板2㊁后调节推板和后调节盖9组成㊂轴承4板,制轴承本体在每个锥形肋板处发生凹陷变形,于是在轴承本体内壁和主轴之间形成8个楔形动压腔,此凹陷变形量和动压腔的形状和大小可以通过轴承本体和轴承套的配合程度来进行调节㊂轴承套两端均加有外螺纹5,分别与前调节盖1和后调节盖9上的内螺纹8配合,在此螺纹副的作用下,调节主要是通过拧动前调节盖和后调节盖,并通过前调节推板7或后调节推板10的推动来实现的㊂图1所示的高速液体动静压轴承中,最关键的部件是轴承本体,图2是轴承本体三维结构图㊂1.静压腔2.导流槽3.锥形肋板4.矩形肋板5.过油孔6.进油孔图2 高速液体动静压轴承本体的结构如图2所示,在轴承本体内部开设有4个静压腔和4个导流槽㊂其中,静压腔主要起两方面的作用:一是在启动时,向静压腔强力注入高压油,使主轴悬浮于轴承中间,避免发生干摩擦;二是在停车时,因4个静压腔存在有高压油,能有效减缓动压突然消失而在重力作用下出现的干摩擦㊂导流槽主要起加强油液进入轴承内壁后的流动和扩散作用㊂1.2 轴承的结构尺寸和工作参数图1所示的高速液体动静压轴承的基本结构尺寸及主要工作参数如表1所示㊂表1 轴承的基本结构尺寸及主要工作参数基于遗传算法的高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承的优化设计 吴怀超 令狐克均 孙官朝等基于表1所示数据,为了进一步给后续轴承的优化设计提供所需参数,下面给出轴承的一些主要结构尺寸和工作参数的计算公式[11]㊂(1)每个静压油腔的有效承载面积A e:A e=2R(I+I a)s i n((θ1+θ2)/2)(1)其中,R为轴承的半径,I为油腔的轴向宽度,θ1为轴承油腔包角的一半,θ2=45°㊂根据各参数值,可计算出A e=5478mm2㊂(2)轴承的刚度J:J=6A e p s(β-1)c o sθ1/(h0β2)(2)其中,β为节流比,毛细管节流β取为2㊂根据各参数值,可计算出J=9.5×108N/m㊂(3)轴承的流量Q:Q=4R h30(L I a R I t+2θ1)p R/(6ηI a)(3)其中,p R为供油压力p s的一半;η为润滑油动力黏度,对于10号主轴油,在50℃时其动力黏度为η=0.0086P a㊃s㊂根据各参数值,可计算出Q=3.32L/m i n㊂(4)轴承的温升Δt:Δt=H t/(QρC v)(4)其中,H t为总功率;ρ为润滑油的密度;C v为润滑油的质量定容热容㊂H t的计算式为H t=H f+H p=(1+K)H p(5)式中,H f为摩擦功率;H p为泵功率,且H p=p s Q;K为功率比,K=H f/H p㊂将式(5)代入式(4),可得Δt=(1+K)p s/(ρC v)(6)根据各参数值,可计算出Δt=7.6℃㊂2 高速液体动静压轴承的优化设计上述对高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承的设计仅是从功能的角度以及结构方面的需求来进行的㊂为了提高该轴承的使用性能,需要对其结构进行优化设计,为此,首先要构造该轴承优化设计的数学模型㊂2.1 优化设计的数学模型2.1.1 设计变量的选择图1所示高速液体动静压轴承中,相对宽度L/D直接影响其静态和动态性能;相对封油面尺寸I a/L和I t/D直接影响其有效承载面积㊁封油面上的动压效应以及摩擦功耗,并且影响通过封油面的流量大小和油腔之间的周向内部流动,从而对轴承的性能影响较大;轴承半径间隙h0对于泵功率H p和摩擦功率H f影响较大,当h0增大时,泵功率H p增大,H f减小㊂综上所述,选择L/D㊁I a/L㊁I t/D和h0作为设计变量㊂因而,设计变量可表述为X=[L/D I a/L I t/D h0]T(7) 2.1.2 目标函数的确定液体动静压轴承的发热和温升是影响磨头正常运行的关键因素,协调好轴承的承载性能和总功率损失之间的关系是其优化设计的核心,因此,以单位承载量下的总功率损失最小作为优化设计的目标函数,即F(X)=m i n(H t/W)(8)式中,W为承载量㊂H f的计算公式如下:H f=F f U(9)其中,F f为黏滞阻力,其计算式为F f=ηA f U/h0(10) U为轴颈处线速度,其计算式为U=2πn R/60(11)式(10)中,A f为轴承的有效摩擦面积,其计算式为[2]A f=(A L+A R/4)N(12)式中,A L为一个油腔四周封油面积;A R为一个油腔面积; N为油腔数目㊂将式(10)~式(12)代入式(9),可得H f=π2ηD2n2A f/(3600h0)(13)泵功率H p的计算公式如下:H p=p s Q=p s[4R h30(L I a R I t+2θ1)p R/(6ηI a)](14)承载量W即为轴承在稳态运行时候承受的外载荷,图1所示的高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承在稳态运行下的承载量W为9488N㊂2.1.3 约束条件根据液体动静压轴承一般的设计规则,前述选取的设计变量的取值范围如下㊂(1)轴承宽径比L/D:0.8≤L/D≤1.2(15)(2)轴向封油面尺寸I a/L:0.1≤I a/L≤0.5(16)(3)周向封油面尺寸I t/D:0.1≤I t/D≤0.25(17)(4)半径间隙h0:0.02mm≤h0≤0.04mm(18) 2.2 数学模型的求解目前优化算法主要有复合形法㊁可变容差法和惩罚函数法等传统算法以及一些现代优化计算方法,包括模拟退火优化算法㊁遗传优化算法和神经网络优化算法等[12]㊂由于动静压轴承的数学模型是属于有约束的非线性数学模型,且目标函数问题比较复杂,因此本文采用遗传优化算法㊂遗传优化算法是一种求解复杂问题并具有自㊃8942㊃中国机械工程第26卷第18期2015年9月下半月Copyright©博看网. All Rights Reserved.适应㊁自组织和随机优化性质的算法,它的基本数学模型可表示为[13]F=f(C,E,P0,M,φ,Γ,Ψ,T)(19)式中,C为个体的编码方法;E为个体的适应度评价函数; P0为初始种群;M为种群大小;ϕ为选择算子;Γ为交叉算子;Ψ为变异算子;T遗传运算终止条件㊂根据遗传算法的基本思想和上述基本数学模型,结合图1所示的高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承的结构特点,对该轴承采用遗传算法进行优化设计,流程如图3所示㊂图3 基于遗传算法的优化设计流程图根据上述流程图,在MA T L A B中编写程序,实现对该轴承的优化,其核心程序代码如下: m a x g e n=2000;s i z e p o p=20;p c r o s s=[0.4];p m u t a t i o n=[0.1];l e n c h r o m=[1111];b o u n d=[0.81.2;0.10.5;0.10.25;0.020.04];i n d i v i d u a l s=s t r u c t('f i t n e s s',z e r o s(1,s i z e p o p),'c h r o m', []);a v g f i t n e s s=[];b e s t f i t n e s s=[];b e s tc h r o m=[];f o r i=1:s i z e p o p;i n d i v i d u a l s.c h r o m(i,:)=C o d e(l e n c h r o m,b o u n d);x=i n d i v i d u a l s.c h r o m(i,:);i n d i v i d u a l s.f i t n e s s(i)=f u n(x);e n d[b e s t f i t n e s sb e s t i n d e x]=m i n(i n d i v i d u a l s.f i t n e s s);b e s tc h r o m=i nd i v i d u a l s.c h r o m(be s t i n d e x,:);a v g f i t n e s s=s u m(i n d i v i d u a l s.f i t n e s s)/s i z e p o p;t r a c e=[a v g f i t n e s sb e s t f i t n e s s];f o r i=1:m a xg e ni n d i v i d u a l s=s e l e c t(i n d i v i d u a l s,s i z e p o p);a v g f i t n e s s=s u m(i n d i v i d u a l s.f i t n e s s)/s i z e p o p;i n d i v i d u a l s.c h r o m=C r o s s(p c r o s s,l e n c h r o m,i n d i v i d u a l s.c h r o m,s i z e p o p,b o u n d);i n d i v i d u a l s.c h r o m=M u t a t i o n(p m u t a t i o n,l e n c h r o m,i n d i-v i d u a l s.c h r o m,s i z e p o p,[im a x g e n],b o u n d);f o r j=1:s i z e p o px=i n d i v i d u a l s.c h r o m(j,:);i n d i v i d u a l s.f i t n e s s(j)=f u n(x);e n d[n e w b e s t f i t n e s s,n e w b e s t i n d e x]=m i n(i n d i v i d u a l s.f i t-n e s s);[w o r e s t f i t n e s s,w o r e s t i n d e x]=m a x(i n d i v i d u a l s.f i t n e s s);i f b e s t f i t n e s s>n e w b e s t f i t n e s sb e s t f i t n e s s=n e w b e s t f i t n e s s;b e s tc h r o m=i nd i v i d u a l s.c h r o m(ne w b e s t i n d e x,:);e n di n d i v i d u a l s.c h r o m(w o r e s t i n d e x,:)=b e s t c h r o m;i n d i v i d u a l s.f i t n e s s(w o r e s t i n d e x)=b e s t f i t n e s s;a v g f i t n e s s=s u m(i n d i v i d u a l s.f i t n e s s)/s i z e p o p;t r a c e=[t r a c e;a v g f i t n e s sb e s t f i t n e s s];e n d在上述主程序中,首先对遗传算法的参数进行了初始化设置,设置进化代数为2000,种群规模为20,交叉概率选择0.4,变异概率选择0.1;然后设置优化设计变量的取值范围;最后初始化种群,调用目标函数子程序计算适应度,进行迭代寻优㊂在调用目标函数子程序时,选择㊁交叉和变异遗传算子被迭代计算,从而计算出适应度,进而代替上一次进化中的最好的染色体㊂如此循环迭代计算,记录了每一代进化中的最好的适应度,从而最终得到设计参数的优化结果㊂3 高速液体动静压轴承优化设计结果及其分析在MA T L A B软件中运行优化算法程序,得到了如表2所示的优化计算结果㊂由表2的优化结果可以看出:轴承的宽度优化后,其值变小,结构变小;半径间隙减小,轴承的流量由原来的3.32L/m i n变化到2.4L/m i n,轴承的流量减小,从而降低了泵功率的损失;摩擦功率也由原来的545.1W降低到482.4W,从而导致轴承的总功率由初始设计的766.9W降为642.6W,功耗降低约16%;优化后目标函数从0.0808下降到了0.0678㊂另外,轴承的刚度由原来的950MN/m 变化为1030MN/m,轴承的刚度有所提升,使得轴承的稳定性有所提高;轴承的温升由原来的7.6℃变化为8.8℃,优化前后温升变化为1.2℃,对轴承的性能影响较小㊂㊃9942㊃基于遗传算法的高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承的优化设计 吴怀超 令狐克均 孙官朝等Copyright©博看网. All Rights Reserved.表2 高速液体动静压轴承优化计算结果参数初始值优化值轴承直径D(mm)100100轴承宽度L(mm)10080宽径比L/D10.8半径间隙h0(mm)0.03000.0274轴向封油面长度I a(mm)108.4周向封油面长度I t(mm)1010轴承刚度J(MN/m)9501030轴承流量Q(L/m i n)3.322.40轴承温升Δt(℃)7.68.8泵功率H p(W)221.8160.2摩擦功率H f(W)545.1482.4总功率H t(W)766.9642.6目标函数F(X)(W/N)0.08080.06784 结论针对一种高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承,为了改善其结构和使用性能,采用遗传优化算法对其进行了优化设计㊂优化结果表明:轴承的结构尺寸得到减小,从而节约了材料,降低了成本;半径间隙得到减小,流量也得到减小,从而降低了泵功率损耗,达到了节能的目的;轴承的刚度得到提高,从而提升了轴承的稳定性;轴承的温升在优化前后变化不大,对轴承的性能影响不大;目标函数值下降,从而达到了优化设计的目的㊂由此可见,通过对轴承进行基于遗传算法的优化设计,其性能得到了明显的提高㊂参考文献:[1] 周志雄,邓朝晖,陈根余.磨削技术的发展关键技术[J].中国机械工程,2000,11(1/2):186‐189.Z h o uZ h i x i o n g,D e n g Z h a o h u i,C h e n G e n y u,e ta l.D e v e l o p m e n t a n dK e y T e c h n o l o g y o fG r i n d i n g[J].C h i n aM e c h a n i c a lE n g i n e e r i n g,2000,11(1/2):186‐189.[2] 朱海港.超高速液体动静压混合轴承参数优化设计研究[D].沈阳:东北大学,2009.[3] 喻炜.高速混合陶瓷球轴承分析与优化设计[D].天津:天津大学,2011.[4] W e m h o n e r J.C e r a m i c s-A M i l e s t o n e o n t h eW a y t ot h eH i g h‐p e r f o r m a n c eR o l l i n g B e a r i n g[J].C F IC e-r a m i cF o r u mI n t e r n a t i o n a l,2002,79(4):21‐24.[5] H eQ,L i u H Z,Z h a n g Y B,e t a l.T h eC h a r a c t e r i s-t i c so fH y b r i dC e r a m i cB a l l B e a r i n g f o rH i g h‐s p e e dS p i n d l e[C]//2009I E E E I n t e r n a t i o n a l C o n f e r e n c e o nM e c h a t r o n i c s a n d A u t o m a t i o n,C h a n g c h u n,2009, 2489‐2494.[6] 刘迎澍,黄田.磁悬浮轴承研究综述[J].机械工程学报,2000,36(11):5‐9.L i uY i n g s h u,H u a n g T i a n.S u r v e y o f t h eR e s e a r c h o fM a g n e t i cB e a r i n g s[J].C h i n e s eJ o u r n a l o fM e c h a n i-c a l E n g i n e e r i n g,2000,36(11):5‐9.[7] S a m a n t aP,H i r a n iH.M a g n e t i cB e a r i n g C o n f i g u r a-t i o n s:T h e o r e t i c a la n d E x p e r i m e n t a l S t u d i e s[J].I E E ET r a n s a c t i o n s o n M a g n e t i c s,2008,44(2):292‐300.[8] M u s o l i n oA,R i z z oR,T u c c iM,e t a l.A N e wP a s s i v eM a g l e vS y s t e m B a s e do nE d d y C u r r e n t S t a b i l i z a t i o n[J].I E E ET r a n s a c t i o n s o n M a g n e t i c s,2009,45(3): 984‐987.[9] M e r u a n e V,P a s c u a lR.I d e n t i f i c a t i o no fN o n l i n e a rD y n a m i cC o e f f i c i e n t s i nP l a i nJ o u r n a lB e a r i n g s[J].T r i b o l o g y I n t e r n a t i o n a l,2008,41(8):743‐754.[10] M a t s u d a K,K a n e m i t s u Y,K i j i m o t o S.O p t i m a lC l e a r a n c e C o n f i g u r a t i o n o f F l u i d‐f i l m J o u r n a lB e a r i n g s f o r S t a b i l i t y I m p r o v e m e n t[J].J o u r n a l o fT r i b o l o g y‐t r a n s a c t i o n so ft h e A S M E,2004,126(1):125‐131.[11] 钟洪,张冠坤.液体静压动静压轴承设计使用手册[M].北京:电子工业出版社,2007. [12] T a v a z o e i M S,H a e r i M.A n O p t i m i z a t i o n A l g o-r i t h m B a s e do nC h a o t i cB e h a v i o r a n dF r a c t a lN a-t u r e[J].J o u r n a lo f C o m p u t a t i o n a la n d A p p l i e dM a t h e m a t i c s,2007,206(2):1070‐1081. [13] 雷英杰,张善文,李续武,等.MA T L A B遗传算法工具箱及应用[M].西安:西安电子科技大学出版社,2005.(编辑 袁兴玲)作者简介:吴怀超,男,1975年生㊂贵州大学机械工程学院教授,清华大学摩擦学国家重点实验室博士后研究人员㊂主要研究方向为高效磨削及装备㊂发表论文30余篇㊂令狐克均,男,1990年生㊂贵州大学机械工程学院硕士研究生㊂孙官朝,男,1989年生㊂贵州大学机械工程学院硕士研究生㊂李 哲,男,1992年生㊂贵州大学机械工程学院硕士研究生㊂张顺风,男,1988年生㊂贵州大学机械工程学院硕士研究生㊂㊃0052㊃中国机械工程第26卷第18期2015年9月下半月Copyright©博看网. All Rights Reserved.。
高速轧辊磨头油膜轴承的设计及其润滑技术研究
Ａ 、
ｐ
２１ ０ ２年 ８月 第３ ７卷 第 ８期
润 滑 与 密 封
ＬＵＢＲＩ ＣＡＴＩ ＯＮ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ａｕ ． ２ ２ ｇ ０１ Ｖｏ． ７ Ｎｏ ８ １３ ．
ＤＯ ：１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ ０ ５ ０ ５ ． ０ ２ ０ ． １ Ｉ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ２ ４— １ ０ ２ １ ． ８ ０ ８ ｓ
收 稿 日期 ： ０ ２ ０ ２ ２ １ — ２— ３
作 者简 介 ：吴怀 超 （９５ ） １７ 一 ，男 ，博士 ，教 授 ，主要研 究方 向 为 高效 磨 削及装 备 ．Ｅｍ ｉ ａｏｂ＠ｓ ａＣＢ － ａ ：ｍ ｇｕｓ ｉ ．Ｏ ． ｌ ｎ
润滑与密封
第３ ７卷
人工加工有 ３个静压油腔 ，工作 时 ，因主轴 的 自重作 用导致主轴和轴承偏心 ，于是 自动形成一个楔形动压 油腔 ，在重力和主轴旋转 的共 同作用下 ，依靠 自动形 成 的楔形动压油膜来承受外 负载。此类轴承 只需 向３ 个静压油腔供油 ，其动压油腔所 需油液由静压 油腔的 油液提供 ，因而 ，该类轴承的润滑所需供油系统的功 率并不 大。 上述两类 普通油膜轴承技术 比较成熟 ，已广泛应 用于 国内普通轧辊磨床产品上 ，但是 ，此 两类普通油 膜轴承所能 承受 的砂 轮线 速度 为 ４ ／ ，即 只属 于 ５ｍ ｓ 普通磨 削领域 ，一旦超 出此领域 ，极易发生抱轴和烧 轴 的现象 。为此 ，为 了开发出国产高速轧 辊磨床 ，必 须设计 出一种全新 的高速油膜轴承 。 经 过长期 的摸索 ，研究人员逐渐意识到要想设计 出高速油膜轴承 ，应突破传 统的应 用于普通轧辊磨床 上 的油膜轴承结构 ，其动压腔应人工形成而不能只依 靠重力来 自然形成 ，在结构上要充分考虑轴承的散热 效 果 ，并要 重视 油膜的均化作用 ，工作过程 中动压和 静压应 同时发挥效应 。更重要 的是 ，因砂轮线速度 提 高 了 ，润滑时要考虑温升 的影响 ；另外 ，因高速油膜 轴 承在工作 之初 ，需要强力 向静压油腔注入高压油液 使主轴和轴承分开 ，而一旦正常工作 后 ，因楔形动压 油膜效应 ，润滑油膜的压力应降低 ，因而 ，润滑时还
轧辊加工机床控制系统及其故障处理实例
轧辊加工机床控制系统及其故障处理实例轧辊加工机床控制系统是由下列四部分组成：1. 机械系统机械系统是轧辊加工机床的重要组成部分。
它由传动装置、轧辊、工作台等部分组成。
传动装置由电机、减速器、联轴器等部分组成，电机通过减速器和联轴器将动力传递给轧辊，使其产生旋转运动。
轧辊通过对工件的挤压和剪切作用，使工件表面经过轧制而获得一定的加工精度和表面光洁度。
2. 液压系统液压系统为轧辊加工机床提供油压动力，使轧辊能够实现一定的力量和位移的控制。
现代轧辊加工机床常常采用液压系统来控制轧辊的动作，液压系统由油箱、油泵、电磁阀、比例阀、油缸、管路等部分组成。
3. PLC控制系统PLC控制系统是轧辊加工机床的核心控制部分，其主要任务是对轧辊的动作、力量和位置进行控制。
PLC控制系统通常采用模块化结构，并与其他传感器和执行器相连接，通过编程可以实现轧辊的自动控制。
4. 电气系统电气系统包括轧辊加工机床的主电源、电气控制柜、低压器和各种传感器。
电气系统与PLC控制系统共同工作，控制轧辊的运动、速度、力量等参数。
1. 故障1：PLC控制器故障轧辊加工机床的PLC控制器是整个控制系统的核心，一旦出现故障，整个加工过程都将停止。
PLC故障的主要原因包括现场电气噪声、电压波动、控制程序错误等。
如果PLC控制器出现故障，可以通过以下方法进行处理：（1）检查电源是否正常，如果出现问题应立即进行修复或更换电源。
（2）检查控制程序是否出现错误，可通过软件重新编制或者复制正常程序来解决这种问题。
（3）检查控制器及其接口板或继电器是否老化或者损坏，如有发现应及时更换。
2. 故障2：轧辊无法加工当轧辊无法正常运转时，加工过程将停止，影响生产效率。
轧辊无法加工的原因包括：电机损坏、轧辊与工件之间出现不良接触、液压系统故障等。
如果轧辊无法加工，可以通过以下方法进行处理：（1）检查电机是否正常工作，如果电机失灵应及时联系专业人士进行维修。
（2）检查轧辊和工件间的间隙是否过大或过小，如间隙不良应及时调整。
轧辊轴承座拆装机液压系统的设计开题报告
轧辊轴承座拆装机液压系统的设计开题报告1、课题来源全球经济正逐渐稳步复苏，推动着世界钢铁市场需求的不断加大。
冷轧钢带是以热轧卷为原料，在室温下在再结晶温度以下进行轧制而成，包括板和卷，国内众多钢厂如宝钢、武钢、鞍钢等均可以生产。
其中成张交货的称为钢板，也称盒板或平板；长度很长、成卷交货的称为钢带，也称卷板。
而冷轧钢带的生产能力是一个国家钢铁工业发展水平的重要标志之一。
轧辊主要由辊身、辊颈和轴头3部分组成。
轧辊是冷轧带钢轧机的大型消耗部件，性能要求较为严格例如：抗热裂、通常对粗轧辊以强度、抗热裂为主要要求；小型20辊轧机的工作轧辊重仅 100克左右，而宽厚板轧机的支承辊重量已超过200吨。
选用轧辊时首先根据轧机对轧辊的基本强度要求，选定安全承载的主体材料（各种级别的铸铁、铸钢或锻钢等）；硬度、而精轧辊速度较高，轧制最终产品要有一定的表面质量，对它以硬度、耐磨等为主要要求。
然后考虑轧辊使用时所应有的耐磨性。
由于轧辊的磨损机理很复杂，包括机械应力作用、轧制时的热作用、冷却作用、润滑介质的化学作用以及其他作用，还没有一项综合评定轧辊抗磨性的统一指标。
由于硬度易于测量，并在一定条件下可以反映耐磨性，所以一般就用径向硬度曲线来近似地表述轧辊的耐磨指标；耐冲击、此外，对轧辊还有一些特殊要求，如压下量大时，要求轧辊有较强的咬入能力，较耐冲击；光洁度、轧制薄规格产品时，则对轧辊的刚性、组织性能均匀性、加工精度以及表面光洁度等要求较严；切削性能、轧制复杂断面的型钢时，还要考虑辊身工作层的切削加工性能等。
选用轧辊时，对轧辊的有些性能要求往往是彼此对立的，轧辊购置费和维护费用又很昂贵，所以应充分权衡技术和经济上的利弊，决定用铸的还是锻的，合金的还是非合金的，单一材料的还是复合材料的，并且工作环境是高压、高速等恶劣环境，以至于磨损相对较快，因此不仅仅是选材方面值得注意，还有为降低生产成本的重要措施就是延长轧辊的使用寿命。
M84160轧辊磨床原静压磨头改造成动静压磨头方案
M84160轧辊磨床原静压磨头改造成动静压磨头方案M84160轧辊磨床静压主轴，为间隙内部反馈结构轴承，是靠主轴与轴承间隙节流，经反馈油槽反馈循环工作。
工作原理是主轴受力时主轴在轴承内产生偏移，间隙大的一边油液经反馈油槽反馈给另一边间隙小的油腔，使压力升高将主轴推向轴承中心方向，如此反馈循环工作。
实际上主轴突然受力反馈是来不急的。
为此进行如下动静压改造：改造采用轴承结构形式：一.改造：1.原砂轮架内磨头静压四腔轴承、主轴拆除报废。
2.重新设计轴承、主轴图纸。
3.主轴制作：4.磨头主轴锻造锻打。
（主轴材质采用38CrMoAiA）5.主轴扒皮粗车加工。
6.主轴热处理调质。
7.主轴粗车加工。
8.主轴高温热处理。
9主轴研中心孔。
10.主轴半精车加工。
11.主轴低温热处理。
12主轴研中心孔13.主轴精车加工。
14.主轴粗磨加工15.主轴低温定形热处理。
16主轴研中心孔。
17.主轴精磨加工。
18.主轴6滑键加工。
19.主轴螺纹加工。
20.主轴氮化热处理。
21.主轴精研中心孔。
22.主轴超精磨加工。
二.轴承制作：1.轴承离心浇铸。
2.轴承高温热处理。
3.粗车加工。
4.轴承低温热处理。
5.轴承精车加工。
6.轴承定型热处理。
7.轴承6油腔精加工。
8.轴承粗磨加工、精磨加工。
9.轴承冷装配。
10.磨头轴承5根研棒，铸造、车、磨加工。
11.轴承研磨、精研磨、精密加工。
12.主轴以轴承决对值进行间隙超精配磨。
14.箱体轴承进行液压冲洗。
15.主轴冲洗、在轴承内装配调整。
三．主轴轴承在进油前端设置一套不锈钢精密过滤器。
四．1.磨头供油液压站各液压阀，进行清洗检修调整，更换液压泵。
在油箱液压系统增设一套机械弹簧式油压蓄能器，来提供液压油在磨床突然断电，磨头贯性旋转时的液压油供给，避免磨床停电造成磨头无油惯性旋转对轴承的磨损及拉伤。
2.在磨头液压供油系统油液进磨头前端，油箱盖上增设一个100园压力继电器压力表，来控制磨头电机，确保磨头供油压力低于10kg时磨头不会旋转来保护磨头。
高速数控轧辊磨床供油试验平台的设计
数 控轧辊 磨床是现代工业生产 中不可缺少 的一种
重要 生产设备 ，它 主要 用 于冶 金 、造 纸 等 行业 。高 速 、高精和智能化是现代数控轧辊磨 削技术 的主要发 展趋势 。与一些发达 国家相 比 ，我 国的数 控轧辊 磨床
于一体 的液压供油试验平 台势在 必行 ，此高速数控轧
ｈ ｇ —ｐ ｅ ＮＣ ｒｌ ｇｉ ｄ ｒ ｉｈ ｓ ｅ ｄ Ｃ ｏｌ ｒｎ ｅ ．
Ｋｅ ｗｏ ｄ ：Ｈｉｈ ｓ ｅ ｄ Ｃ ｌ ｇｉ ｄ ｎ ｃ ｉ ｅ Ｌ ｑ ｉ ｌｄｎ ｅ ｒ ｇ ｙ ｒｓ ｇ —ｐ ｅ ＮＣ ｒ ｌ ｒｎ ｉｇ ｍａ ｈｎ ； ｉｕ ｄ ｓｉ ｉ ｇ ｂ ａ ｎ ；Ｏｉ ｓ ｐ ｌ ｅ ｔｐ ａｆｒ ｏ ｉ ｌ ｕ ｐ ｙ ｔ ｓ ｌｔ ｍ ｏ
中图分类号 ：Ｔ ３ ． Ｈ１３ ３ 文献标识码 ：Ｂ 文章编号 ：１０ — ８ １ （０ ２ １— ６ ４ ０ １ ３ ８ ２ １ ）１ ０ ３－
Ｄｅ ｉ ｎ ｆＯ ｉ Ｓ ｐｌ ｓ ａ ｆ ｒ ｆ ｒ Ｈｉ ｈ－ｐｅ ｄ ＣＮＣ ｌ ｓｇ ｏ ｌ ｕｐ ｙ Ｔｅ ｔＰｌ ｔｏ ｍ ｏ ｇ ｓ ｅ Ｒｏ ｌ Ｇｒｎｄ ｎｇ Ｍ ａ ｈ ｎ ｉ ｉ ｃ ｉｅ
３ Ｘ ａ ｆ ｇＭａｈｎ ｏｌ ｒｓ Ｈｕｓｕ Ｇ ｉ ｏ ５ ６ １ ｈｎ ） ． ｉｎｅ ｃ ｉｅＴ ｏ Ｗｏｋ ， ｉ ｉ ｕｚ ｕ５ ０ ０ ．Ｃ ｉａ ｎ ｈ ｈ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｔ ｒ ｅ ｋ ｎ ｓ ｏ ｉ ｓ ｐ ｌ ｙ ｔ ｍｓ ｗｅｅ ｄ ｓｇ ｅ ｅ ｐ ｃｉｅ ｙ ａ ｌ ，ｓａ ｉ ｐ ｅ ｓ ｒ ｉ ｓ ｐ ｌ ｙ ｔｍ ，ｄ ｎ ｍｉ ｓｒ ｃ ： ｈ ｅ ｉｄ ｆ ｏ１ ｕ ｐ ｙ ｓ ｓｅ ｒ ｅ ｉ ｎ ｄ ｒ ｓ ｅ ｔｖ ｌ ，ｎ ｍｅｙ ｔｔ ｒ ｓ ｕ ｅ ｏｌ ｕ ｐ ｙ ｓ ｓｅ ｃ ｙａ ｃ ｐ ｅ ｓ ｒ ｎ ｙ ａ ｃ ｓ ｔ ｒ ｓ ｕ ｅｏ ｌ ｕ ｐ ｙ ｓ ｓｅ ，ｌｗ ｐ ｅ ｓ ｒ ｕ ｒｃ ｔ ｎｏ ｌ ｕ ｐ ｙ ｓ ｓｅ ， ｏ ｅ ｈ ｇ — ｐ ｅ ｒｓ ｕ ｅ ａ ｄ ｄ ｎ ｍｉ／ ｔ ｉ ｐ ｅ ｓ ｒ ｉ ｓ ｐ ｌ ｙ ｔｍ ｏ ｒ ｓ ｕ ｅ ｌ ｂ ａｉ ｉ ｓ ｐ ｌ ｙ ｔｍ ｆ ｒｔ ｉｈ ｓ ｅ ｄ ＣＮＣ ｒ ｌ ｇ ｉ ｄ ｒ ａ ｃ ｉ ｏ ｈ ｏ ｌ ｒｎ ｅ ｂ ｓ ｄ ｏ ｘｓｉ ｇ ｔｃ ｎ ｌｇ ｅ ｆｔ ｅ ｄ ｍｅ ｔ ｒ ｄ ｔ ｎ ｌＣ ｏｌｇ ｉ ｄ ｎ ｃ ｉ ｅ ａ ｅ ｎ ｅ ｉｔ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓ ｏ ｏ ｓｉ ｔ ｉ ｏ ａ ＮＣ ｒ ｌ ｒｎ ｉ ｇ ｍａ ｈ ｎ ．Ｏｎ ｔ ｅｂ ｓｓ ｈ ｙ ｒ ｕ ｉ ｉ ｓ ｐ ｌ ｅ ｔｐ ａ・ ｎ ｈ ｃ ａ ｉ ｈ ａ ｉ ，ｔ ｅ ｈ ｄ ａ ｌ ｏｌ ｕ ｐ ｙ ｔ ｓ ｌ ｔ ｃ
CK8480E数控轧辊车床静压主轴的结构设计
结论 ： 综合以上计算结果得知， 该机床的静压主轴， 其刚度是良
好的， 使 得油泵流量 ２ ． ０ ４公斤 ／ 分既能满足 机床的要求 ， 保证 了静 压主轴的重复定位精度和 回转精度 ， 从 而保证 了该 机床主轴箱的工
本 文章 主要 阐述静压 主轴 的设计 ， 其结构与普通轴承支承主轴 有所不 同 ， 它采用 油膜 来实现轴 向滑动 ， 使得 主轴轴瓦 的推 进产生 较高 的回转精 度 ， 通过计算论证得知 ， 使得 油泵流量 ２ ． ０ ４公 斤 ／ 分 既能满足机床静 压主轴 的要求 ， 保证 了静压主轴的重复定位精度和 回转精度以达到机床精度要求 。 主轴后端联接 的自动脉冲编码器与 伺服系统相连 ， 使得静压主轴获得更 高精确 的转数 。 以下就是通过 计算得知前后轴 承空载压力 是否能满 足油泵 内 总流量 ， 及静压 主轴的液压控制方 式 ， 从 而实现主轴旋转 的径 向跳 动精度达到 ０ ． ０ １ ５ ｍ ｍ。 １静压主轴的结构参数 静 压 主 轴 的 外 观 结构 如 图 １ 所示．
・
１ ５ ８ ・
科 技论坛
Ｃ Ｋ８ ４ ８ ０ Ｅ数控轧辊 车床静压主 轴 的结构设 计
袁志伟 黄 建 华
（ 齐齐哈 尔齐一机数控机床制造有限责任公 司， 黑龙江 齐齐哈 尔 １ ６ １ ０ ０ ０ ）
摘 要ｉ 结合 Ｃ Ｋ ８ ４ ８ ０ Ｅ数 控 轧 辊 车 床 静 压 主 轴 的 结构 设 计 展 开 论 述 。 关键词 ： 静压主轴 ； 结 构设 计 ； 保 护
高速精密数控轧辊磨床中心架液压润滑系统的设计及其优化
高速精密数控轧辊磨床中心架液压润滑系统的设计及其优化朱德春;吴怀超;赵丽梅;杨绿;何沐阳
【期刊名称】《机械设计》
【年(卷),期】2024(41)4
【摘要】中心架作为轧辊磨床的重要部分之一,起着支承和卸荷的重要作用。
文中以某型高速精密数控轧辊磨床为依据,设计了其中心架的液压润滑系统,基于AMESim软件建立该液压润滑系统模型并进行仿真计算,分析得出侧瓦和底瓦静压固定活塞直径、静压固定活塞杆径及调速阀设定流量对系统中静压腔油压特性具有显著影响。
采用遗传算法对影响系统静压腔油压特性的3个参数进行优化,结果表明:优化后的中心架液压润滑系统中,静压腔油压稳定性得到了显著的改善,达到稳定状态的时间明显缩短,验证了优化方案的合理性,其结果可为轧辊磨床液压润滑系统的设计及优化研究提供理论依据。
【总页数】8页(P20-27)
【作者】朱德春;吴怀超;赵丽梅;杨绿;何沐阳
【作者单位】贵州大学机械工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TH137
【相关文献】
1.进口轧辊磨床液压润滑系统分析与改造
2.超重型精密数控轧辊磨床设计
3.重型数控轧辊磨床头架主传动系统设计
4.超重型精密数控轧辊磨床设计开发
5.华辰精密装备(昆山)股份有限公司 MK84125高速精密数控轧辊磨床
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
内圆磨床使用液体动静压轴承主轴外挂液压站的小型化设计
机床与液压
ＭＡＣＨＩ ＮＥ Ｔ ００Ｌ ＆ ＨＹＤＲＡＵＬ Ｉ ＣＳ
０ｃ ｔ ． ２ ０１ ３
Ｖｏ １ ． ４１ Ｎｏ ． ２ ０
第４ １ 卷 第２ ０期
Ｄ ＯＩ ：１ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １—３ ８ ８ １ ． ２ ０ １ ３ ． ２ ０ ． ０ ５ ４
内圆磨床使 用液体 动静压轴承主轴 外挂液压站的小型化设计
夏 子敏
（ 广 西机 电职 业技 术学 院 ，广 西 南宁 ５ ３ ０ ０ ０ ７ ）
摘要 ：Ｍ ２ １ １ ０普通 内圆磨 床采用液体动静压滑动轴承主轴代替原配置 的滚 动轴承主轴 ，主轴径 向跳动及轴 向窜动精度 可提 高 ３个挡 次。但液体动静压 滑动轴承主轴需要外带液压站 ，有 占地 面积大 、外带循环油 管等不足 。通过测量 循环时油 温设 计及确定降温元件 、确定油箱最小体积及选取各液压元件 、确定液压站 附挂 内圆磨床位 置 ，实现 了外带液压 站设计 的 小型化 ，可达到主轴改进后 内圆磨床一体化 的设计效果 。 关键 词 ：内圆磨床 ；外挂循 环液压站 ；小型化设计
磨具 ，其 工 作精 度 检 验 标 准 为 ：椭 圆度 公差 ０ ． ０ ０ ８ ｍ ｍ、圆锥度公差 ０ ． ０ ０ ８ ｍ ｍ。这对 于内孔加工精 度要 求更高 的工 件 （ 如 椭 圆度 及 圆锥 度 要求 小 于 ０ ． ０ ０ ５ ｍ ｍ） ，内圆磨 床此 时显得 加工 精度 不够 。要 达 到上 述加工精度 ，只能采用液体动静压滑动轴承 主轴 ，但 液 体动静 压滑动轴 承 主轴需 要外 带 液压 站 ，外带 液 压 站放 置 在 磨 床 旁 ， 占地 投 影 面 积 为 ０ ． ８× ０ ． ６＝ ０ ． ４ ８ ｍ ，加上进 出油管 、电源线 等 ，普通 内 圆磨床 周边环 境显得 拥挤凌 乱 。解决 这一 问题 只 能是 外带 的液压 站设计 为小 型化 ，最好 是 能附挂 在 普通 内圆 磨床 上 。
液压技术在大型数控轧辊磨床上的应用
最 大 的允许 载荷 ；
Ｐ —— 油腔压 力 ； ｒ Ｆ— — 油腔 承 载面积 ；
Ｃ —— 有效 承载 面系 数 。 ｆ
２ ）计 算通 过毛 细管 的流 量 ：
ＭＫ８ １ ０Ｈ 作 为大 型轧 辊磨床 ，砂轮 主轴 直 ４ ６／ 径 为 １０ｍｌ， 了满足 工件 的大 切削 率和 主轴 系 ５ Ｔ 为 ｌ 统 的刚性 ，鉴 于静压 支承 的一 系列优 点 ，决 定采用 液体 静压支 承 。所谓 液体静 压 支承 ，就 是利用 流体 阻尼器 件 的合理 匹配 组合 ，使 一对摩 擦 副之 间形成 必要 的油膜 ，并利 用 这个 油膜 的压力 场 ，起 到 对 负 载力 的支 承 作用 ，而 油膜本 身又 起到 对磨擦 副 的纯 流 体润滑 作用 。液 体静 压支 承必 须具 有节 流器 ， 因 为 节流器 起着 调整 油腔 压力 的作用 。要使 主轴被 浮
考 虑 到 ＭＫ ４ ６ ／ 机 床 本身 的情 况 ，以及 加 ８ １０Ｈ
工工 艺方便和 调 节 简单等 因素 ，决 定采用 毛细 管节 流形 式 ，从油 泵输 出的压 力 为 Ｐ 的压力 油 ，经 过 毛 ｓ 细管节 流后 ，压力 降为 Ｐ，进入 砂轮 主轴 轴承 油腔 ｒ
内，主轴 轴 承上 、下 、左 、右 油腔 ，Ｐ 的大 小通过 ｒ
外 溢 出 ，压 力 降为 ０ ａ ＭＰ 。
： Ｐ Ｐ Ｐ
式 中：
— —
节 流器 的压 力 降 。 变 动 时 ， 如 增 为
当 主 轴 支 承 上 的 载 荷
Ｗ＋ Ｗ，主轴 支 承就 有 向下 沉 的趋 势 ，设 其下 沉量 Ａ
为Ｓ ，此 时油膜 厚度 即 降为 ：ｈ ｓ －。
动静压轴承在MG1432型磨床主轴系统中的应用
动静压轴承在M G1432型磨床主轴系统中的应用陕西秦岭航空电气公司 赵凤山[摘要]通过生产实践,用W MB液体动静压混合轴承代替一般滑动轴承来改造M G1432型磨床,取得了理想效果。
关键词: 动静压轴承 滑动轴承 改造[Abstract]:Through production and practice,a new way to remake M G1432-model grinding machine is found. That is,we can use the WMB liquid dynamic and static compounded bearings to replace the general ones. It has got ideal effect.K eyw ords:dynamic and static pressure bearings sliding bearing remake 机床主轴系统的结构和精度,是保证机床性能的基础因素之一。
随着机床向着高精度、高效率、自动化的发展方向,对主轴支承系统也提出了更高的要求。
而主轴支承系统的核心是轴承。
因此,机床的精度、寿命和可靠性在很大程度上取决于轴承的性能。
滚动轴承是轴承中的一种。
虽然滚动轴承已标准化、系列化,并具有适应性强、结构简单和成本低廉等优点,同时已形成了专业化的生产体系,由于滚动体的离心力与转速平方成正比,在高速运转时,难于满足设计寿命要求。
因此,它一般只用于普通机床的支撑中。
滑动轴承在近百年研究形成的流体润滑理论指导下,用润滑剂把两相对运动的摩擦表面分开并支撑外载荷,从而使主轴转动平稳、噪音小,由于油膜起着均化作用,在高速运转时其回转精度可以提高。
因此,在高精度、高速主轴系统中得到广泛的应用。
依据润滑膜形成机理,滑动轴承又分为动压、静压、动静压混合等几种滑动轴承。
WMB型液体动静压混合轴承是一种多油膜液体动静压混合轴承,在M G1432型磨床就是应用了这种轴承,其结构原理图见图1所示。
轧辊磨床主轴液体静压轴承修复
轧辊磨床主轴液体静压轴承修复
戴文钊;邵锋
【期刊名称】《冶金设备管理与维修》
【年(卷),期】2003(021)002
【摘要】在液体静压轴承的修复中,采用特制的轴套修磨轴承的内孔,并将主轴电镀后配磨,保证了轴承间隙0.027mm,提高了主轴回转精度等级.
【总页数】2页(P26,28)
【作者】戴文钊;邵锋
【作者单位】鞍钢设备检修协力中心,鞍山,114021;鞍钢机械制造公司,鞍
山,114003
【正文语种】中文
【相关文献】
1.NOB新型油膜轴承液体动静压轴承、主轴单元及系统 [J], 北京普来得而机电技术有限公司
2.高速轧辊磨床主轴系统动静压轴承供油液压系统的开发 [J], 吴怀超;付恒勋;李建雄;张慧娟;王立坚
3.基于遗传算法的高速轧辊磨床磨头液体动静压轴承的优化设计 [J], 吴怀超;令狐克均;孙官朝;李哲;张顺风
4.轧辊磨床未知包角液体动静压轴承油膜温升计算方法研究 [J], 蔡家斌;周元康;张国萍;秦川
5.动静压轴承讲座：第五讲液体动静压轴承主轴功能部件 [J], 武弘毅
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
用在超高速磨削机床上的液体动静压混合轴承
用在超高速磨削机床上的液体动静压混合轴承
李长河
【期刊名称】《现代零部件》
【年(卷),期】2004()10
【摘要】液体静压轴承的工作原理。
液体静压轴承系统由支承、补偿元件和供油
系统组成。
静压支承中各个独立承载部分称为油垫，每个油垫又由油腔、封油边和进油孔组成。
工作时，液压泵将润滑油注入支承表面问的静压支承处，将轴径托起，实现支承表面问无运动副直接接触。
由于流体润滑状态的建立与运动副速度无关，因此液体静压轴承可以在很宽速度范围和载荷范围内无磨损的工作。
而且，由于运动副之间完全被油膜隔开，
【总页数】3页(P78-80)
【关键词】运动副;液体静压轴承;动静压混合轴承;静压支承;流体润滑;液压泵;油膜;超高速磨削;机床;油腔
【作者】李长河
【作者单位】内蒙古民族大学
【正文语种】中文
【中图分类】TH133;TH137
【相关文献】
1.超高速磨床主轴系统液体动静压轴承的优化设计 [J], 郭力;李波
2.WMB型液体动静压轴承在精密床上的应用 [J], 姜涛
3.超高速磨削用液体动静压轴承承载特性分析 [J], 王学智;于天彪;袁娜;王宛山
4.用于超高速磨削主轴系统的液体动静压混合轴承的研制 [J], 刘文志; 蔡光起; 等
5.液体静压轴承讲座(三) 第三讲对置平面油垫的性能研究——液体止推静压轴承设计 [J], 张树泉
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
压供油 系统 ， 两者 的液压原理 图如 图 １ 所示 。
轴
轧 辊磨床 主轴 系统动静压 轴承 的供油液压 系统根 据 轴承 工作原理 的不 同有不 同的设 计方 式 。当轴 承为 静 压浮升 、 动压工 作式 的动静压轴 承时 ， 供油系统有 其 两套， 一套 为低压 供油 系 统 ， 其作 用 是 向静 压腔 供 油 ，
题进行 探讨 。 ２ 常用动静压 轴承供 油 系统 分析 常用动静 压轴承供 油系统 有恒 流量供油系 统和恒
图 ｌ 常用 动 静 压轴 承 供 油 系统 原 理 图
收稿 日期 ： １—１２ ２ ０１－１ ０
基金项 目： 贵州省科 技支撑 计划 项 目（ 工业 攻关 ） 黔科 合 （ Ｇ Ｙ字Ｃ ＯＯ ３ １ ） 流体传动及控制 国家重点实验室开放基金 ２ Ｌ ］０２ ； 课题资助（ Ｚ Ｆ２ １ １ ） Ｇ Ｋ － ０ ８ ０
作者简介 ： 吴怀超 （９ ５ ） 男 ， １７ 一 ， 湖北红安 人 ， 副教授 ， 博士 ，
主要研究方向为高效磨 削及装备 、 电液控制技术 、 嵌入式控制
技术 。
２１ ０ １年 第 ５期
液 压 与 气动
４ ３
图１ ａ所 示 为 恒 流 量 供 油 系统 ， 该 液 压 原 理 图 在 中， 流 阀是 常 闭的 ， 安 全保 护 作 用 ； 量 泵 为 系统 溢 起 定
供油 系统 在轴运 转整个 过程 中始 终供油 ｊ 。
轧辊 磨床 主轴系统动 静压轴 承 的供油 无论是一 套 供油 系统还 是两套供 油系统 ， 都无非 是两种供 油方式 ， 种是 恒 流 量供 油 ， 一种 是 恒 压 供 油 ¨ ］ 卫 。这 两种 常
一
ａ ）恒流量供油系统 ｂ 恒压供油系统 ）
１油 箱 ． ２ 吸油 过 滤器 ． ６溢流阀 ． ３ 油泵 ． ７压 力 表 ． ４ 电动 机 ． ８ 精 过 滤器 ．
５ 粗过 滤 器 ．
用 的供 油方式 己应用 于普通 轧辊磨 床主轴 系统 动静压
９ 单向阀 ．
１． ０ 压力继电器
１． １蓄能器
ｌ． ２ 节流器
轴承 的润滑供 油系 统 中 ， 对 于高 速轧 辊 磨床 主轴 系 但 统动静 压轴承 的供油 ， 因其具有 一些特殊 的要求 ， 其供 油系统该 如何设计 ， 换句 话说 ， 高速动静 压轴承 的供 油 系统较普通 动静压 轴 承 的供 油 系统 有何 不 同 ， 这 些 对 问题需进 行深入 的分析 和研究 ， 为此 ， 文将对这些 问 本
Ｗ Ｕ ｕ ｉｃ ａ ， Ｆ Ｈｅ ｇ Ｘ Ｆ Ｈ ａ． ｈ ｏ Ｕ ｎ — Ｈ Ｉ 。
，
Ｌ ｉ — ｏｇ ， Ｈ Ｎ ｕ－ ａ ＷＡ Ｇ Ｌｄａ Ｉ ａ ｘ ｎ Ｚ Ａ Ｇ Ｈ ｉｕｎ ， Ｊｎ ｉ ｊ Ｎ ｉｉ ｎ
３０ ２ ； １０ ７
（ ． 州 大 学 机 械 工程 学 院 ， 州 贵 阳 ５ ００ ； ． １贵 贵 ５０ ３ ２ 浙江 大 学 流 体 传 动及 控 制 国家 重 点 实 验室 ， 江 杭 州 浙 ３ 险 峰 机 床厂 ，贵州 惠水 ． ５０ ０ ） ５６ １
统 的压力稳 定性更好 ， 力调 节更 方便 和 可靠。 压 关 键词 ： 高速轧辊磨 床 ； 主轴 系统 ； 动静压轴承 ； 油液压 系统 供 中图分类号 ：Ｈ１３ ３ 文献标识码 ： 文章 编号 ：０ ０４ ５ （０ １ ０ － ４ －３ Ｔ ３． Ｂ １０ －８ ８ ２ １ ）５０ ２０ ０
４ ２
液 压 与 气动
２１ ０ １年 第 ５期
高 速 轧 辊 磨 床 主 轴 系统 动 静 压 轴 承 供 油
液 压 系 统 的 开 发
吴 怀超 ， 恒 勋。 李 建 雄 张 慧娟 王 立 坚 付 ， ， ，
Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｉ ｓ ｐ ｌ ｙ ｒ ｕ ｉ ｙ ｔ ｍ ｆｈ ｄ ｏ ｙ ａ ｃ ｈ ｄ ｏ ｔ ｔ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｏｌ ｕ ｐ ｙ ｈ ｄ ａ ｌ ｓ ｓｅ ｏ ｙ ｒ ｄ ｎ ｍｉ／ ｙ ｒ ｓａ ｉ ｃ ｃ ｂ ａ ｉ ｇ ｉ ｈ ｐ ｎ ｌ ｙ ｔ ｍ ｆｈ ｇ ｐ ｅ ｏｌｒｇ ｎ ｉ ｇ ｍａ ｈ ｎ ｅ ｒ ｎ ｔ ｅ ｓ ｉ ｄ ｅ ｓ ｓｅ ｏ ｉｈ ｓ ｅ ｄ ｒ ｌ ｒ ｄ ｎ ｃ ｉ ｅ ｎ ｅ ｉ
当轴 正常运 转时 ， 低压供 油系统停 止供油 ； 该 一套为高 压 供 油 系 统 ， 作 用 是 轴 正 常 运 转 时 向 动 压 腔 供 其 油¨； 当轴 承 为动 静 混 合 作 用式 或 者 为 静 压 工 作 、 动
压辅助式 的动 静压轴 承时 ， 其供 油系统 只有一套 ， 该套
提供 恒流量 的润 滑油 液 。图 １ 示为 恒压供 油 系统 ， ｂ所
在该 液压原 理 图中 ， 流 阀是 常 开 的 ， 定压 的作 用 ； 溢 起
干净 的油液 通人轴 承 的油腔 。为 了防止 突然断 电 因失
油 而烧 坏轴 承 或 过 早 磨 损轴 承 ， 图 １ ａ 、 ｂ 中都 在 （）（）
摘
要 ： 绍 了普 通轧辊磨床 主轴 系统动静压 轴承供油 系统和 恒压供 油 系统进行 了详 细的对 比分析 ， 在此基础 上 ， 设计 了高速轧辊磨床 主轴 系统动 静压轴承 的供 油液 压 系统 ， 结果表 明 ， 相较 于常 用的普通动静 压轴承 的恒 压供 油 系统 ， 高速动 静压 轴承 的恒 压供 油 系
设 置有 蓄能 器 １ ， 蓄能器 能 在供 油 系统 因断 电而不 １该
能供油 而 主轴 因惯 性 而继 续 转 动 的情 况 下 ， 续 向轴 继 承供油 。为 了防止油 泵停 止 工 作 后 ， 液从 轴 承 油 腔 油 倒 流 出来 ， 图 １ ａ 、 ｂ 中都 设 置有 单 向 阀 ９ 在 （）（ ） 。为方 便 观测 、 测试 和控 制 ， 图 １ ａ 、 ｂ 中都 设置 有 压力 在 （）（）