主轴轴承润滑
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图 & 轴承的供油方式
K 结论 油气润滑技术将微量的润滑油分别连续不断地B
精 确 地 供 给 每 一 套 主 轴 轴 承 !并 具 有 节 能 环 保 等 优 点 ! 可靠性极高"但其对润滑油B压缩空气以及油路和供 油方式都有一定的技术要求!所需设备复杂!成本很 高"但是这些必将为高速电主轴未来的发展开辟新的 途径!因此可在高速主轴轴承领域广泛应用"
滑 可以减少热量的产生A降低温升C油气润滑系统相对于其它润滑系统更适应于高速主轴轴承的润滑要求C对
油气润滑的工作原理及其优越性等方面进行了分析C
关键词=高速电主轴D油气润滑D研究
中 图 分 类 号 = 5,!##8##E 5,!!>8&
文献标识码=-
H 引言 滚动轴承润滑的目的是减少轴承内部摩擦及磨
损A防止烧粘A延长疲劳寿命A排出摩擦热A冷却轴 承C传统的滚动轴承润滑方法A如油杯润滑法I飞溅 润滑法I循环润滑法I油雾润滑法和脂润滑等均已不 能满足高速主轴轴承对润滑的要求C这是因为高速主 轴轴承不仅对油的黏度有严格要求A而且对供油量也 有着严格要求C通过大量实验数据建立了轴承的温升 与供油量之间的关系曲线 "见图 !%C由该曲线可以看
;)<油 气 润 滑 可 保 持 轴 承 承 载 部 位 的 摩 擦 点 总 有 新 鲜 的 润 滑 剂 "而 油 脂 润 滑 的 油 脂 有 一 定 的 使 用 周 期 ! 在前期润滑油较多!易搅动发热!到后期则不足!不 能 形 成 良 好 的 润 滑 条 件 !由 于 补 充 油 脂 时 操 作 繁 琐 !在 实际应用中大多是一次性加脂直到轴承更换为止"
A #2A
机械工程与自动化
)440年第 +期
轴承近处的喷嘴进入轴承内 !停留在摩擦点处" 油气在尼龙管中的流动状态 见 图 #"由 图 #可 以
看出经混合阀输出的油气应该称为 $油%气&!微小油
图 # 油气在尼龙管中的流动状态
滴沿管壁波状分布!油和气实际上是呈分离状态的! 并且由流动的压缩空气带着管壁上波状分布的润滑油 一起连续不断地向前输送" ’ 油气润滑系统的组成
润滑油量一直是轴承使用者非常关心的问题!使 摩擦转矩和轴承温度达到最佳数值时所需的油量是比
较少的"过多的润滑油只能增加轴承的搅油损耗而使 轴承温升增大"由图 %可以看出轴承的温升随供油量 的变化不是单调的!对于不同的轴承来说!该趋势具 有共性"有文献介绍可以用以下公式近似计算轴承所 需要的润滑油用量 1 233.4567
189:; " <<<<<<<<<<<<< 2%6 式中79 == 系数!98($(%33450
: == 轴承内径!330 ; == 轴承宽度!33" #$. 压缩空气的技术要求 压缩空气必须干燥!且过滤精度应在 .>3 以 上! 如果条件许可!还可以配置一个具有自动排水功能的 常规水分干燥器将水分分离出来"为了准确无误地传 送 润滑油!内径为 /33’#33 的管 子 里 空 气 总 流 量 大致为 /(?43@A’&(?43@A"空气压力必须与流量B管 路长度B管路内径B轴承的内压力损失相匹配"对于 技术参数一定的油气集中润滑系统而言!改变润滑周 期 和 空 气 压 力 是 允 许 的 "为 了 克 服 轴 承 内 部 的 背 压 !进 入 轴 承 内 部 的 压 缩 空 气 必 须 具 备 一 定 压 力!一 般 为
+-- 供气阀.)-- 压力气开关.#-- 压力油开关. (-- 油泵电动机./-- 控制器.0-- 油气输出.1-- 分配阀.
2-- 油过滤器.3-- 油泵.+4-- 空气过滤调节器 图 ( 油气润滑装置结构示意图
)*) 供气部分 供给的压缩空气应该清洁而干燥!必须先经过油水
分离及空气过滤"当油气润滑系统启动时!压缩空气由 电磁 阀 接 通! 经 过 减 压 使 排 出 的 气 压 为 4*(5678 4*0567!在 排 气 管 线 上 装 有 压 力 控 制 器 以 保 证 工 作 中 有 足 够 的 气万压方"数据 )*# 油气混合部分
精确地控制各个摩擦点的润滑油量A可靠性极高A因 而可在高速主轴轴承领域应用C J 油气润滑的原理
油气润滑技术就是利用压缩空气将微量的润滑油
分别连续不断地I精确地供给每一套主轴轴承A微小 油滴在滚动体和内外滚道间形成弹性动压油膜A而压 缩空气则带走轴承运转所产生的部分热量C油气润滑 系统的工作原理见图 &C每隔一定时间由定量柱塞泵 分配器定量输出的微量润滑油A在混合阀中与压缩空
图 & 油气集中润滑系统原理图
气混和后A经内径 &MMN $MM 的尼 龙 管 以 及 安 装 在
@ 国家自然科学基金资助项目 "F’$>F!(>%D辽宁省自然科学基金资助项目 "&’’$&’’&%
收 稿 日 期 = &万’’F方?’B数?&据G
作 者 简 介 = 闫 大 鹏 "!G>G?%A男 A辽 宁 铁 岭 人 A硕 士 研 究 生 C
图 (为油气润滑装置结构示意图" )*+ 供油部分
供油部分主要由油泵,油箱,溢流阀,过滤器和 压力控制器,递进式给油器组成!各元件都是根据系 统的供油量选定的"油泵为 )台!+台工作!+台备用! 通过电子监控装置启动或停止"由于油气润滑的耗油 量 比 较 小 !所 以 泵 的 排 量 一 般 比 较 小 !工 作 压 力 较 高 "
点!具有如下众多的优点: ;+< 可 以 根 据 实 际 需 要 选 择 润 滑 点 数 和 各 润 滑 点
所需要的油量!并节约润滑剂"因为油雾可以任意扩 散 !几 乎 不 可 能 对 单 个 轴 承 定 量 供 油 !油 脂 润 滑 的 一 次加脂根本谈不上定量供应!而油气润滑的油则以微 滴形式进入轴承!所以润滑点数可以在油路设计时任 意控制!各润滑点的油量可以通过油气装置定时,定 量 单 独 供 应 !这 样 就 易 于 实 现 按 需 供 应 !避 免 浪 费 !因 而油的用量只占油雾润滑的 +=+4"
;#<油 气 润 滑 可 使 轴 承 温 升 减 小 "试 验 证 明 !在 相 同的转速下!同一型号,同样工况的主轴轴承使用油 气润滑可以比用油雾润滑外圈 温 升 降 低 3>8 +0>. 若 保 持 轴 承 外 圈 温 升 相 同 !则 油 气 润 滑 可 使 轴 承 速 度 因数提高 )/?以上"
第 !期 "总第 !#$期% &’’(年 &月
机械工程与自动化 )*+,-./+-0 *.1/.**2/.1 3 -456)-5/6.
.78! :;<8
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文 章 编 号 =!(>&?($!#"&’’(%’!?’’#>?’#
混合输出的就是油气了" )*( 油气分配部分
油气混合体在进入各个摩擦副之前!应该按摩擦 副的需要均匀地被分配供给!油气分配器是具有上述 功能的一个部件"在润滑点相对较少的场合!也可不 使用油气分配器!而是将从油气混合器出来的油气混 合体直接供给各个摩擦副" 9 油气润滑技术的主要优点
油气润滑系统克服了油雾润滑及油脂润滑的缺
油气集中润滑系统是将具有一定压力的压缩空气
和润滑油混合后!形成条纹状油液微滴!进入轴承内
/(()年第 %期
闫大鹏!等7高速电主轴轴承油气润滑系统的研究
1 .Q1
部摩擦点处!因而对润滑油和压缩空气均有一定技术 要求" #$% 润滑油的技术要求
选择润滑油时!要确保油膜不能太厚"因为当油 膜 很 薄 时 !油 的 黏 度 增 大 未 必 会 相 应 地 增 大 摩 擦 力 矩 " 所以!在相同使用条件下!要选择比样本提供的参考 黏度值大 &倍’%(倍的润滑油!以确保有良好的黏度 和 润 滑 性 能 ")*+,-./’ )*+,-%((导 轨 油 是 很 适 合 的 0在 重 载 条 件 下 还 可 选 用 耐 高 压 含 有 添 加 剂 的 油 "应 避 免 使用黏度在 )*+,-//以 下 的 润 滑 油"禁 止 使 用 含有二硫化钼添加剂的润滑油!因为这种润滑油中的 二 硫 化 钼 会 停 留 在 喷 嘴 内 孔 处 !从 而 阻 塞 喷 嘴 0此 外 ! 二 硫 化 钼 的 喷 镀 作 用 也 会 增 大 轴 承 粗 糙 度 !加 剧 磨 损 " #$/ 润滑油量的选用
LOMN广 东 工 学 院 学 报 !%QQ&!%/2增 刊 67R&PRQN
STUTVWXYZ[\]^_V]W‘abW]XVc]Z[deUcTf Zgh]iY_UjTTkl^TXcW]Xdj][k^T
($.CDE’ ($&CDE! 轴 承 入 口 处 压 力 不 应 低 于 ($%&CDE’ ($/CDE" F 油路及供油方式设计
由于油气润滑每次仅有很少量的润滑剂进入轴承 摩 擦 部 位 !为 了 使 高 速 主 轴 轴 承 达 到 理 想 的 润 滑 状 态 ! 油路及供油方式的设计非常严格"高速电主轴常用轻 系 列 角 接 触 球 轴 承 !供 油 最 佳 润 滑 方 式 为 从 一 边 进 入 轴承内部!如图 &2E6所示!喷嘴孔应与内圈齐平!不能 指 向 保 持 架 "但 在 实 际 应 用 中 !由 于 尺 寸 所 限 往 往 采 用 图 &2G6的结构"在油路设计时要尽量避免管子截面的 变 化 !尽 量 减 少 油 路 弯 折 !如 果 结 构 所 限 !则 尽 量 保 持 变化部位的光滑过渡"同时!要保证 H油I气J中气体 的出口畅通"
参考文献7 L%M 杨 柳 欣!李 松 生N高 速 电 主 轴 轴 承 的 油 气 润 滑 及 其 应 用
LOMN轴 承 !/((.2.67/.P/&N L/M 张 松!韩 晓 红N高 速 主 轴 轴 承 的 油 气 集 中 润 滑 系 统 LOMN制
造 技 术 与 机 床 !/(((2#67/.P/&N L.M 于 兆 勤!方 富 堃!肖 曙 红!等N高 速 电 主 轴 热 态 特 性 的 研 究
油和气在混合器中混合!要使油能很好地雾化成 油滴!均匀地分散在管道内表面"油气混合有多种规 格的供油量可供选择"如果润滑点在两个以上!油气 混合物还必须经油气分配阀均匀地和适量地供给每个
润滑点"油和压缩空气在油气混合块中进行混合"图 (是 递 进 式 分 配 器 和 油 气 混 合 块 集 成 在 一 起 的 情 况! 块的上部是递进式分配器而下部是油气混合块!递进 式分配器输出的油直接进入油气混合块中和压缩空气
图 ! 电主轴轴承温升与供油量的关系曲线
出 =轴 承 的 温 升 随 着 供 油 量 的 增 大 做 非 单 调 的 变 化 A即 为了取得最佳润滑效果A供油量过多或过少都是有害 的 C而 前 几 种 润 滑 方 法 均 无 法 准 确 地 控 制 供 油 量 多 少 A 仅适用于中I低速滚动轴承润滑A而油雾润滑系统也 很难可靠地向各个轴承供应油量几乎恒定不变的润滑
油A使各个摩擦点的油量始终处于一种波动状态A时 多时少的润滑油量不利于主轴轴承转速的提高和寿命
的提高C而新近发展起来的油气集中润滑系统则可以
!KK 浮动开关D&KK 油箱D#KK 柱塞泵L分配器D $KK 混合阀DFKK 喷嘴D(KK 压力开关 "空气%D >KK 压力控制阀DBKK 压缩空气入口DGKK 方向阀
;(<油气润滑对环境无污染或少污染"由于 $油% 气&通过轴承之后排出的基本是压缩空气!本身不含 油 或 含 油 量 极 少 !较 之 油 雾 润 滑 !更 利 于 操 作 者 健 康 "
;/<由 于 轴 承 内 部 不 断 有 新 鲜 润 滑 油 补 充 和wk.baidu.com新 鲜 空 气 流 出 !外 来 杂 质 很 难 进 入 !内 部 污 物 也 易 排 出 !因 而可以提高轴承的使用寿命" @ 油气润滑系统的技术要求
高速电主轴轴承油气润滑系统的研究@
闫大鹏A吴玉厚A张 柯
"沈阳建筑大学 交通与机械工程学院A辽宁 沈阳 !!’!(B%
摘 要 =高 速 电 主 轴 轴 承 高 速 旋 转 时 A轴 承 内 部 将 产 生 大 量 摩 擦 热 A从 而 影 响 轴 承 刚 度 性 能 及 高 速 性 能 A轴 承 润
K 结论 油气润滑技术将微量的润滑油分别连续不断地B
精 确 地 供 给 每 一 套 主 轴 轴 承 !并 具 有 节 能 环 保 等 优 点 ! 可靠性极高"但其对润滑油B压缩空气以及油路和供 油方式都有一定的技术要求!所需设备复杂!成本很 高"但是这些必将为高速电主轴未来的发展开辟新的 途径!因此可在高速主轴轴承领域广泛应用"
滑 可以减少热量的产生A降低温升C油气润滑系统相对于其它润滑系统更适应于高速主轴轴承的润滑要求C对
油气润滑的工作原理及其优越性等方面进行了分析C
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损A防止烧粘A延长疲劳寿命A排出摩擦热A冷却轴 承C传统的滚动轴承润滑方法A如油杯润滑法I飞溅 润滑法I循环润滑法I油雾润滑法和脂润滑等均已不 能满足高速主轴轴承对润滑的要求C这是因为高速主 轴轴承不仅对油的黏度有严格要求A而且对供油量也 有着严格要求C通过大量实验数据建立了轴承的温升 与供油量之间的关系曲线 "见图 !%C由该曲线可以看
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机械工程与自动化
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图 # 油气在尼龙管中的流动状态
滴沿管壁波状分布!油和气实际上是呈分离状态的! 并且由流动的压缩空气带着管壁上波状分布的润滑油 一起连续不断地向前输送" ’ 油气润滑系统的组成
润滑油量一直是轴承使用者非常关心的问题!使 摩擦转矩和轴承温度达到最佳数值时所需的油量是比
较少的"过多的润滑油只能增加轴承的搅油损耗而使 轴承温升增大"由图 %可以看出轴承的温升随供油量 的变化不是单调的!对于不同的轴承来说!该趋势具 有共性"有文献介绍可以用以下公式近似计算轴承所 需要的润滑油用量 1 233.4567
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+-- 供气阀.)-- 压力气开关.#-- 压力油开关. (-- 油泵电动机./-- 控制器.0-- 油气输出.1-- 分配阀.
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精确地控制各个摩擦点的润滑油量A可靠性极高A因 而可在高速主轴轴承领域应用C J 油气润滑的原理
油气润滑技术就是利用压缩空气将微量的润滑油
分别连续不断地I精确地供给每一套主轴轴承A微小 油滴在滚动体和内外滚道间形成弹性动压油膜A而压 缩空气则带走轴承运转所产生的部分热量C油气润滑 系统的工作原理见图 &C每隔一定时间由定量柱塞泵 分配器定量输出的微量润滑油A在混合阀中与压缩空
图 & 油气集中润滑系统原理图
气混和后A经内径 &MMN $MM 的尼 龙 管 以 及 安 装 在
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图 (为油气润滑装置结构示意图" )*+ 供油部分
供油部分主要由油泵,油箱,溢流阀,过滤器和 压力控制器,递进式给油器组成!各元件都是根据系 统的供油量选定的"油泵为 )台!+台工作!+台备用! 通过电子监控装置启动或停止"由于油气润滑的耗油 量 比 较 小 !所 以 泵 的 排 量 一 般 比 较 小 !工 作 压 力 较 高 "
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所需要的油量!并节约润滑剂"因为油雾可以任意扩 散 !几 乎 不 可 能 对 单 个 轴 承 定 量 供 油 !油 脂 润 滑 的 一 次加脂根本谈不上定量供应!而油气润滑的油则以微 滴形式进入轴承!所以润滑点数可以在油路设计时任 意控制!各润滑点的油量可以通过油气装置定时,定 量 单 独 供 应 !这 样 就 易 于 实 现 按 需 供 应 !避 免 浪 费 !因 而油的用量只占油雾润滑的 +=+4"
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油气混合体在进入各个摩擦副之前!应该按摩擦 副的需要均匀地被分配供给!油气分配器是具有上述 功能的一个部件"在润滑点相对较少的场合!也可不 使用油气分配器!而是将从油气混合器出来的油气混 合体直接供给各个摩擦副" 9 油气润滑技术的主要优点
油气润滑系统克服了油雾润滑及油脂润滑的缺
油气集中润滑系统是将具有一定压力的压缩空气
和润滑油混合后!形成条纹状油液微滴!进入轴承内
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闫大鹏!等7高速电主轴轴承油气润滑系统的研究
1 .Q1
部摩擦点处!因而对润滑油和压缩空气均有一定技术 要求" #$% 润滑油的技术要求
选择润滑油时!要确保油膜不能太厚"因为当油 膜 很 薄 时 !油 的 黏 度 增 大 未 必 会 相 应 地 增 大 摩 擦 力 矩 " 所以!在相同使用条件下!要选择比样本提供的参考 黏度值大 &倍’%(倍的润滑油!以确保有良好的黏度 和 润 滑 性 能 ")*+,-./’ )*+,-%((导 轨 油 是 很 适 合 的 0在 重 载 条 件 下 还 可 选 用 耐 高 压 含 有 添 加 剂 的 油 "应 避 免 使用黏度在 )*+,-//以 下 的 润 滑 油"禁 止 使 用 含有二硫化钼添加剂的润滑油!因为这种润滑油中的 二 硫 化 钼 会 停 留 在 喷 嘴 内 孔 处 !从 而 阻 塞 喷 嘴 0此 外 ! 二 硫 化 钼 的 喷 镀 作 用 也 会 增 大 轴 承 粗 糙 度 !加 剧 磨 损 " #$/ 润滑油量的选用
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由于油气润滑每次仅有很少量的润滑剂进入轴承 摩 擦 部 位 !为 了 使 高 速 主 轴 轴 承 达 到 理 想 的 润 滑 状 态 ! 油路及供油方式的设计非常严格"高速电主轴常用轻 系 列 角 接 触 球 轴 承 !供 油 最 佳 润 滑 方 式 为 从 一 边 进 入 轴承内部!如图 &2E6所示!喷嘴孔应与内圈齐平!不能 指 向 保 持 架 "但 在 实 际 应 用 中 !由 于 尺 寸 所 限 往 往 采 用 图 &2G6的结构"在油路设计时要尽量避免管子截面的 变 化 !尽 量 减 少 油 路 弯 折 !如 果 结 构 所 限 !则 尽 量 保 持 变化部位的光滑过渡"同时!要保证 H油I气J中气体 的出口畅通"
参考文献7 L%M 杨 柳 欣!李 松 生N高 速 电 主 轴 轴 承 的 油 气 润 滑 及 其 应 用
LOMN轴 承 !/((.2.67/.P/&N L/M 张 松!韩 晓 红N高 速 主 轴 轴 承 的 油 气 集 中 润 滑 系 统 LOMN制
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油和气在混合器中混合!要使油能很好地雾化成 油滴!均匀地分散在管道内表面"油气混合有多种规 格的供油量可供选择"如果润滑点在两个以上!油气 混合物还必须经油气分配阀均匀地和适量地供给每个
润滑点"油和压缩空气在油气混合块中进行混合"图 (是 递 进 式 分 配 器 和 油 气 混 合 块 集 成 在 一 起 的 情 况! 块的上部是递进式分配器而下部是油气混合块!递进 式分配器输出的油直接进入油气混合块中和压缩空气
图 ! 电主轴轴承温升与供油量的关系曲线
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油A使各个摩擦点的油量始终处于一种波动状态A时 多时少的润滑油量不利于主轴轴承转速的提高和寿命
的提高C而新近发展起来的油气集中润滑系统则可以
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高速电主轴轴承油气润滑系统的研究@
闫大鹏A吴玉厚A张 柯
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摘 要 =高 速 电 主 轴 轴 承 高 速 旋 转 时 A轴 承 内 部 将 产 生 大 量 摩 擦 热 A从 而 影 响 轴 承 刚 度 性 能 及 高 速 性 能 A轴 承 润