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液体静压轴承hydrostatic bearing 靠外部供给压力油、在轴承内建立静压承载油膜以实现液体润滑的滑动轴承。液体静压轴承从起动到停止始终在液体润滑下工作,所以没有磨损,使用寿命长,起动功率小,在极低(甚至为零)的速度下也能应用。此外,这种轴承还具有旋转精度高、油膜刚度大、能抑制油膜振荡等优点,但需要专用油箱供给压力油,高速时功耗较大。 简史 1862年,法国的L.D.吉拉尔发明液体静压轴承,指出摩擦系数可小至1/500。1917年,英国科学家瑞利发表求解液体静压推力轴承的承载能力、流量和摩擦力矩方程。1938年,美国在大型天文望远镜上应用液体静压轴承,承载总重量500吨,每昼夜转动一周,驱动功率仅1/12马力。1948年法国开始把液体静压轴承用于磨床上。现代液体静压轴承已成功地用于重型、精密、高效率的机器和设备上。 分类 液体静压轴承分径向轴承、推力轴承和径向推力轴承 (图1[液体静压轴承的类型])。它有供油压力恒定和供油流量恒定两种系统。供油压力恒定系统较为常用。 作用原理 图2 [供油压力恒定系统的液体静压轴承]为供油压力恒定系统的液体静压轴承和轴瓦的构造。外部供给的压力油通过补偿元件后从供油压力降至油腔压力,再通过封油面与轴颈间的间隙从油腔压力降至环境压力。多数轴承在轴不受外力时,轴颈与轴承孔同心,各油腔的间隙、流量、压力均相等,这称为设计状态。当轴受外力时轴颈位移,各油腔的平均间隙、流量、压力均发生变化,这时轴承外力与各油腔油膜力的向量和相平衡。补偿元件起自动调节油腔压力和补偿流量的作用,其补偿性能会影响轴承的承载能力、油膜刚度等。供油压力恒定系统中的补偿元件称为节流器,常见的有毛细管节流器小孔节流器滑阀节流器、薄膜节流器等多种。供油流量恒定系统中的补偿元件有定量泵和定量阀补偿元件不同,轴承载荷-位移性能也不同(图3[不同补偿元件液体静压径向轴承的载荷-位移性能比较])由于轴的旋转,在轴承封油面上有液体动压力产生,有利于提高轴承的承载能力。这种现象称为动压效应,速度越高,动压效应也越显著。 设计准则 设计液体静压轴承时应根据要求性能进行优化,如要求承载能力最大,油膜刚度最大,位移最小,功耗最少等。为增大轴承的动压效应和减少流量,液体静压轴承的封油面宜适当取宽些;为提高轴承的油膜刚度,轴承间隙宜适当取小些;轴承的温升、流量与供油压力成正比,泵功耗与供油压力的平方成正比,故在满足承载能力的前提下供油压力不宜过高。 设计状态下的油腔压力与供油压力之比称为压力比。它是影响轴承性能的重要参数,可根据对承载能力、油膜刚度和位移等不同要求选取。按设计状态下油膜刚度最大的原则选取时,压力比为:毛细管节流器0.5,小孔节流器 0.586。润滑油粘度应根据轴承的摩擦功耗和泵功耗之和为最小的原则选取。对于中等以下速度的轴承,摩擦功耗与泵功耗之比为1~3时,总功耗为最小。
磁悬浮轴承(Magnetic Bearing) 是利用磁力作用将转子悬浮于空中,使转子与定子之间没有机械接触。其原理是磁感应线与磁浮线成垂直,轴芯与磁浮线是平行的,所以转子的重量就固定在运转的轨道上,利用几乎是无负载的轴芯往反磁浮线方向顶撑,形成整个转子悬空,在固定运转轨道上。一、概述磁悬浮轴承是利用磁力实现无接触的新型轴承,具有无接触、不需要润滑和密封、振动小、使用寿命长、维护费用低等一系列优良品质,属于高技术领域。二、基本原理磁浮轴承系统主要由被悬浮物体、传感器、控制器和执行器四大部分组成。其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。下图是一个简单的磁浮轴承系统,电磁铁绕组上的电流为I,它对被悬浮物体产生的吸力和被悬浮物体本身的重力mg相平衡,被悬浮物体处于悬浮的平衡位置,这个位置也称为参考位置。假设在参考位置上,被悬浮物体受到一个向下的扰动,它就会偏离其参考位置向下运动,此时传感器检测出被悬浮物体偏离其参考位置的位移,控制器将这一位移信号变换成控制信号,功率放大器使流过电磁绕组上的电流变大,因此,电磁铁的吸力也变大了,从而驱动被悬浮物体返回到原来的平衡位置。如果被悬浮物体受到一个相上的扰动并向上运动,此时控制器和功率放大器使流过电磁场铁绕组上的电流变小,因此,电磁铁的吸力也变小了,被悬浮物体也能返回到原来的平衡位置。三、特点1、机械方面磁悬浮轴承完全消除了磨损,因此,磁悬浮轴承寿命实质上是控制电路元器件的寿命,比机械接触应力疲劳寿命要长很多。另外,通过对控制电路的冗余设计或更换,理论上可获得永久的工作寿命,比机械硬件冗余或轨道更换要方便得多。磁悬浮轴承无需润滑和密封,不用相应的泵、管道、过滤器和密封件,不会因润滑剂而污染环境,特别适用于航天航空产品。磁悬浮轴承适应环境性强,能在极高或极低的温度下工作。磁悬浮轴承发热少、功耗低,仅由磁滞和涡流引起很小的磁损,因而效率高,功耗大约仅为普通轴承的1/10。磁悬浮轴承圆周转速高,轴承转速只受转子材料抗拉强度的限制。2、控制方面磁悬浮轴承可对转子位置进行控制。磁悬浮轴承不同于其他轴承,即使转子不在轴承中心也能支承转子,转轴可在径向和轴向自由移动。磁悬浮轴承刚度和阻尼由控制系统决定,在一定范围内不但可自由设计,而且在运行过程中可控可调,所以轴承的动态特性好。磁悬浮轴承可以自动绕惯性转子旋转,而不是绕支承的轴线转动,因此消除了质量不平衡针起的附加振动。由于磁悬浮轴承具有以上优点,所以特别适合于高速、真空、超洁净等特殊环境,在航空航天、超高速超精密加工机床、能源、交通及机器人等高科技领域具有广泛的应用前景。湖南银河天涛科技有限公司( atitan.com.cn/)
主轴轴承则是主轴正常运转的重要部件,机床长时间处于工作状态时,很容易造成轴承的损坏乃至烧瓦、停机的恶性事故。因而只有对主轴轴承温度进行实时监测才能确保主轴的正常运转,进而提升机床运转的可靠性,机床主轴轴承温度的在线监测体系就是通过在线收集轴承运转的温度数据,通过处理器进行对比和剖析,及时把握轴承运转状况的。1.机床主轴轴承温度升高缘由及约束 机床主轴在运转过程中,因为主轴转速较高、主轴润滑缺乏、润滑油太粘稠、以及主轴加工、装置如主轴曲折或装置与尾架不同心等要素,都会致使主轴轴承温度升高,致使机械空隙变小而呈现噪音和机械损害,轴承温度通常约束在温度升高不超越45℃,监测中若发现轴承的温度超越70-80℃,应立即停机查看。2.硬件规划 硬件有些首要包括六大有些,它们是温度收集电路、低通滤波电路、V/F变换电路、单片机接口电路、晶体管显现驱动电路、温度显现电路。3.软件规划 硬件思路是通过温度传感器来丈量机床主轴温度,由温度变送器输出电压信号,将电压信号送人测温电路的取样有些,将电压信号经低通滤波电路滤除高频搅扰。再经V/F变换电路将其变换为频率信号送入80C51单片机接口。经单片机核算处理后输出的数值存储在单片机的RAM中供温度计量核算调用,一起输出信号再经MC14489驱动数码管显现。 软件思路是使用模块规划办法,选用C语言编程。全部软件有些需求完结三大块的规划,它们是:温度核算模块,精度操控模块和数码管驱动模块。 本次规划的难点是被测温度的精度操控,通常的测温体系中是将V/F变换电路输出的频率脉冲数规模对应于被测温度规模,但在温度丈量中要进步丈量体系的最低分辨率就必须增大频率脉冲规模。国内大有些此类体系是通过元件的选取和硬件的合理来增大频率脉冲的规模,此办法杂乱且作用不是很好。本规划采纳的办法使用软件办法来增大频率脉冲规模。通过体系对频率脉冲进行计数,再依据给定的基准数进行相对差核算,得到丈量温度。http://ng1.17img.cn/bbsfiles/images/2017/01/201701091514_620590_3170016_3.jpg4.精度操控 在本方案中用于进步温度丈量精度的首要办法是通过对温度传感器收集的模仿信号进行了V/F变换,然后用单片机对变换后的频率计数.以此来到达进步丈量精度。 本规划中选用由美国NS公司生产的LM331性价对比高的集成芯片,可用作精细频率电压变换器、A/D变换器、线性频率调制解调器,5.传感器的选型、装置 因为本规划不只要进行轴承温度丈量还要实现精度操控。精度操控的办法是首要对传感器输出的电压信号实施V/F变换,然后用单片机对频率进行计数以此来到达必定的丈量精度。所以模仿温度传感器是首选温度传感器,其次温度传感器所处的环境具有强电磁搅扰的特色。归纳思考本规划选用PT100铂热电阻温度传感器,导电导热性好,灵敏度高,延展性强;耐熔、耐冲突、耐腐蚀。 选用WZP-P系列贴片式Pt100温度传感器,丈量规模为-50~200℃,在主轴前、中、后轴承处,通过螺栓或其它固定方法将3个温度传感器装置在轴承或轴承座表面上,留意装置时螺栓紧固程度不宜太大,防止温度传感器受力太大致使损坏。6.轴承温度的检查与维护的实习使用 6.1 使用规模 机床主轴轴承温度的检查与维护电路首要改造了10台车床、5台刨床,使用作用较好,但因为公司一年多后机构改革、调整,取消了机械加工工段,因而未能得以更大规模的使用。6.2 使用作用 通过一年多的使用实习的证实,机床主轴轴承温度的检查与维护电路在各式机床上的使用十分成功,据这一年的统计数据显现每年每台机床为公司节省电机修理费1.6万元摆布,每台机床节省替换主轴轴承等直接费用1.2元以上。脉搏制造网是利用互联网、大数据、云计算及应用软件等前沿技术,为企业提供制造业产业链一站式综合服务,实现企业之间产能、需求、服务等资源的优化与共享。通过脉搏制造网将市场需求与闲置产能高效对接,提升制造业中小企业的市场营销能力、生产管理能力、加快产能结构调整步伐,实现制造业“绿色去产能”。并以脉搏云平台汇聚的市场大数据为导向,推动行业产能结构的调整、优化。