辊压机液体静压轴承的设计及性能研究

式 中 ：Ａ为长径 比，Ａ＝Ｄ Ｌ 为周 向坐标 ；Ｙ为轴 ／； 向坐标 ； ｈ为油 膜厚 度 ，ｍ；Ｐ为油 膜压 力 ，Ｍ ａ Ｐ ；Ｄ
为轴颈 直 径 ，ｍ；Ｌ为轴 承 长度 ，ｍ；Ｕ为 轴 颈旋 转 线速 度 ，ｍ ｓ ／ ；肛为润 滑 油动 力 黏度 ，Ｐ ８ 一 一 ａ・ ；Ｙ ， ，Ｐ ｈ ， 分别为量纲 一化轴向坐标 、压力 、膜厚 、黏 ，
２１ ０ ２年 ４月
润 滑 与 密 封
ＬＵＢＲＩ ＡＴ ＯＮ Ｃ Ｉ ＥＮＧＩ ＮＥＥＲＩ ＮＧ
Ａｐ ． ０１ ｒ２ ２
第３ ７卷 第 ４期
Ｖｏ． ７ Ｎ０ ４ Ｉ３ ．
Ｄ ：１ ． ９ ９ ｊｉ ｎ ０ ５ ０ ５ ． ０ ２ ０ ． １ ＯＩ ０ ３ ６ ／．ｓ ． ２ ４— １ ０ ２ １ ． ４ ０ ９ ｓ
中图分 类 号 ：Ｔ １３ ３ 文献 标识 码 ：Ａ 文 章 编号 ：０ ５ ０ ５ （ ０２ Ｈ ３ ．６ ２４— １０ ２ １ ）４— ８ ５ ０ ２—
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图 １ 辊压 机 工作 原理 示意 图
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计为定量供油式 的沿周向呈不等面积油腔分布的静压轴承 。考虑弹性变形的影响， 采用流体动力润滑理论研究轴承 的各 项性能。结果表 明， 所设计 的轴承基本可 以满足轴承 的承载力 、稳定运转等要求 。考虑 弹性 变形 后，压力 分布变化较 小 ，最小油膜厚度增大且呈中间大两头小 的分布规律 ，可能会导致轴承两端磨损较快 ，轴承制造 时可以采取适当提高轴 承材料性能的方法来降低这种可能性。 关键词 ：辊压机 ；液体静压轴承 ；弹性变形；耦合分析 ；油膜分布
度 、角速度 。 ２ １２ 量纲一化 油膜 厚度 计算公式 ．．
以最大 间隙 …处作为角 坐标 ０的参考 原点 ，如 图 ３ 示 ，则任意 ０ 角度处 的油 膜压力厚度为 ： 所
ｈ ＝ １＋Ｅ ＯＯ Ｃ Ｓ （） ２
式中 ：８为轴 承 偏 心率 ，ｓ＝ｅｃ ／ ，ｅ为偏 心距 ；０ ＝
高压辊磨机适用 于粉磨水泥原料 、粒状高炉矿渣 和煤等脆性物料 ，由于它是一种高效节能的设备 ，所
以在水泥行业得到快速应用 以后很快扩展到粉磨其他 各种坚 硬物料 的领域… 。
且大部分需要从 国外进 口，价格昂贵 。随着辊压机 向 大型化 方向发展 ，其工作环境更加恶劣 ，轴承承受 的 载荷提高 （ 可达上百万甚至上 千万牛 顿 ） ，冲击 、振 动等现象更加频繁 。滚动轴 承润滑不 良，过度磨损和 剥落 ，轴承密封失效 ，轴承座及辊轴冷却不好导致轴 承内外 圈温差太 大造成轴 承损 坏 ，轴承 内进入 磨粒 ， 供油不 足致使 油脂 干枯 ，轴 承发热烧坏轴 承等现象频 繁发生。滚动轴承存 在的这些问题 严重缩短了辊压机 轴承 的使用寿命 ，给企业带来 巨大的经济损失 ，成为 制约辊压机企业 的发展瓶颈 。因此对高压辊磨机轴 承 的改造迫 在眉睫。 液体静压轴承具有 承载能力大 ，速度 范围宽 ，抗 冲击和振动能力强 ，摩擦功率和驱动功率低 ，结构尺
轴承在辊压机工作过程 中扮 演着心脏的角色 ，轴 承一旦损坏 ，辊压机就必须停机。 目前大型辊压机上 使用 的轴承 主要是双列球面滚子轴承 、四列 圆锥滚子 轴承及 多列圆柱滚子轴承。滚 动轴 承虽然 刚性大 ，摩 擦 因数较小 ，但 抗击 冲击性 能差 ，外形 尺寸较大 ，并
收 稿 日期 ：２ １ — １ ０ ０１ １ — ９
作 者简 介 ：姚 方 （９６ ） １８～ ，女 ，硕 士研究 生 ，主要研 究方 向为
计算 机辅 助设计 ．Ｅ ｍ ｉ ａｆ ｇ ｗ １３ Ｃｒ． — ａ ：ｙ ｏ ｎ ｍ ＠ ６ ． Ｏ ｌ ａ ｎ
２１ ０ ２年第 ４期
姚Hale Waihona Puke 方等 ：辊压 机液体静压轴 承的设计及性能研 究
寸小 ，抗污 染能 力 强等 优 点 ，而 这 些优 点 又 恰好 可 以弥补现行辊压机滚 动轴 承的不足 ，因此可 以用 液体 静压轴承代替滚动 轴承。 １ 液体 静压轴承结构设计 辊压机 的最大挤压 力 出现在 两辊 的水 平轴 线处 ， 如图 １ 所示 ，要求液体静压轴承 在水平轴线方 向承 载 能力最大 ，因此将轴 承的静压腔设计成沿周 向分 布的 不等 面积油腔 ，即在承载方 向设置 大油腔 ，而在背载 方 向设 置小油腔 。定量供油式静 压轴承与定压供油 式 静 压轴承相 比具有承 载能力高 、油膜刚度好 、泵 功率 和发热量小等特 点 ，所以对于工作在低速重 载环境下 的辊压机轴 承 ，应 采用定量供油式液体 静压轴承 。此 外 ，恒 流量供油式静压轴承 的液 压系统是 由一个油泵 构成 的供油系统 ，其结构简 单 ，应 用广泛 。因此设 计 的恒流量供 油的液体静压轴承结构 如图 ２所示 。
辊 压 机 液体 静压 轴 承 的设 计 及 性 能研 究
姚 方 马 希 直 江苏南京 ２０ １ ） １０ ６
（ 南京航 空航 天大学 机电学 院
摘要：辊压机滚动轴承存在的寿命短、体型大、经济性低等缺点 ，严重制约辊压机 向着大型化方 向发展 。设计一
种 可替 代 滚 动轴 承 的 液体 静压 轴 承 并进 行 轴 承性 能 分析 。为 了 提高 辊压 机 轴 承在 两 辊水 平 轴 线方 向的 承载 力 ，将 轴 承 设
咖一 ， 置角 。 是 以 —Ｙ静 坐标 系 来 确 定 的该 处 的位
卜
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一 （ ０
１ 定 辊 ２ 动辊 ３ 活 动轴 承 ４ 固定 轴承 ５ 料仓 ． ． ． ． ．
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图 ３ 各参 数 的几何 关 系
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