本文關(guān)鍵詞：基于水基潤(rùn)滑陶瓷動(dòng)靜壓軸承的電主軸研究　出處：《天津大學(xué)》2015年博士論文　論文類型：學(xué)位論文

  更多相關(guān)文章： 水基潤(rùn)滑劑 陶瓷軸承 摩擦磨損 非線性動(dòng)力學(xué) 非線性阻尼 電主軸

【摘要】：現(xiàn)代裝備制造業(yè)對(duì)高速精密機(jī)床提出了更高的要求,電主軸是機(jī)床最關(guān)鍵的部件之一,而水潤(rùn)滑陶瓷軸承被看作下一代主軸的極佳選擇。但是,水潤(rùn)滑陶瓷軸承在潤(rùn)滑劑、摩擦副材料、系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)特性、陶瓷軸承的設(shè)計(jì)與制造、主軸的可靠性等方面還存在許多疑問(wèn),有待進(jìn)一步研究。針對(duì)上述問(wèn)題,本文主要研究?jī)?nèi)容如下:1.對(duì)硅基非氧化物陶瓷材料在低元醇水溶液中的摩擦磨損特性進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)研究,對(duì)比了不同材料在不同潤(rùn)滑條件下的摩擦學(xué)性能,結(jié)果表明:(1)自配副Si_3N_4的摩擦磨損性能受醇的濃度影響很大,丙三醇濃度的升高幾乎可以改善所有摩擦學(xué)性能;較高的溫度會(huì)惡化各項(xiàng)性能;5%左右的低濃度醇可能會(huì)惡化Si_3N_4的摩擦學(xué)特性。(2)自配副SiC的摩擦學(xué)性能隨醇濃度的升高而提升。(3)自配副Si_3N_4和SiC在醇的水溶液中表現(xiàn)出的性能截然不同,純水或低濃度醇溶液中SiC表現(xiàn)更佳,而在高濃度醇溶液中Si_3N_4更為優(yōu)秀。2.對(duì)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的非線性動(dòng)力學(xué)特性進(jìn)行了研究,將具有全頻段隔振效果的非線性阻尼支撐引入到軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)中,并對(duì)非線性阻尼支撐對(duì)系統(tǒng)非線性行為的影響進(jìn)行了系統(tǒng)性分析,對(duì)軸承-轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的參數(shù)影響進(jìn)行了討論。3.總結(jié)了陶瓷軸承主軸全包容結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)準(zhǔn)則,并針對(duì)最常用的三種軸承布置形式給出了設(shè)計(jì)實(shí)例,形成了完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。以通用型軸承布置主軸為例,介紹了陶瓷軸承電主軸的設(shè)計(jì)和制造流程,完成了完全采用陶瓷軸承的電主軸制造與裝配。4.對(duì)水基潤(rùn)滑陶瓷軸承主軸樣機(jī)進(jìn)行了試驗(yàn)。結(jié)果表明:水基潤(rùn)滑相對(duì)于油潤(rùn)滑能夠降溫50%以上;陶瓷軸承采用全包容結(jié)構(gòu)后,具有極高的可靠性,水基潤(rùn)滑陶瓷材料的耐磨性優(yōu)于傳統(tǒng)金屬材料。
[Abstract]:Modern equipment manufacturing industry has put forward higher requirements for high-speed precision machine tools. Motorized spindle is one of the most important components of machine tools, and water-lubricated ceramic bearings are regarded as the best choice for the next generation spindle. Water lubricated ceramic bearings have many problems in lubricant, friction materials, system dynamics, design and manufacture of ceramic bearings, reliability of spindle, etc. The main contents of this paper are as follows: 1. The friction and wear properties of silicon-based non-oxide ceramic materials in low alcohol aqueous solution were studied experimentally, and the tribological properties of different materials under different lubrication conditions were compared. The results show that the friction and wear properties of Si_3N_4 are greatly affected by the concentration of alcohol, and the tribological properties can be improved by increasing the concentration of glycerol. Higher temperature will deteriorate the performance; The tribological properties of Si_3N_4 may be deteriorated by low concentration of 5% alcohols.) the tribological properties of self-made SiC pairs increase with the increase of alcohol concentration, and the tribological properties of SiC pairs increase with the increase of alcohol concentration. The properties of self-made Si_3N_4 and SiC in the aqueous solution of alcohols are very different. SiC in pure water or low concentration alcohol solution is better than Si_3N_4 in high concentration alcohol solution. The nonlinear dynamic characteristics of bearing-rotor system are studied. The nonlinear damping braces with full frequency isolation effect are introduced into the bearing-rotor system, and the influence of the nonlinear damping braces on the nonlinear behavior of the system is systematically analyzed. The influence of the parameters of the bearing-rotor system is discussed. 3. The design criteria of the all-inclusive structure of the ceramic bearing spindle are summarized, and the design examples are given for the three most commonly used types of bearing arrangement. A complete independent intellectual property system is formed. Taking the general bearing arrangement spindle as an example, the design and manufacturing process of ceramic bearing motorized spindle are introduced. The manufacture and assembly of electric spindle with ceramic bearing is completed. The experiment on the prototype of water-base lubricated ceramic bearing spindle is carried out. The results show that the water-base lubrication can lower the temperature by more than 50% compared with oil lubrication. Ceramic bearings with all-inclusive structure have high reliability and wear resistance of water-based lubricated ceramic materials is better than that of traditional metal materials.
【學(xué)位授予單位】：天津大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號(hào)】：TG502.3

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本文編號(hào)：1438577