論文摘要

論文名稱(chēng)：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(wàn)華《研究領(lǐng)域：高速加工工藝及裝備》

當(dāng)相對(duì)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(wèn)題，本文提出滑滾混合軸承支承原理和結(jié)構(gòu)。滑滾混合軸承由動(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(duì)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(duì)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(duì)于滾動(dòng)軸承與動(dòng)壓軸承理想對(duì)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(duì)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(duì)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(duì)動(dòng)壓軸承的保護(hù)要求，提出了不對(duì)中公差的計(jì)算方法。不對(duì)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(duì)中偏差，若最大允許不對(duì)中偏差不滿(mǎn)足低速階段滾動(dòng)軸承對(duì)動(dòng)壓軸承的保護(hù)要求，則最大允許不對(duì)中偏差修訂為ec=εlimCH-CR-δmax。

提出了通過(guò)監(jiān)測(cè)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(duì)應(yīng)不同的軸承工作狀態(tài)。