油氣潤滑系統是電主軸正常運行的關鍵因素之一。對其高速軸承有著重要的影響,其中潤滑油的黏度、潤滑油量、壓縮空氣壓力及流量在不同轉速運行時對軸承溫度有著不同程度的影響。
在現代加工領域中機床高速加工越來越占據重要的位置,其電主軸的熱態特性成為影響加工的很重要的因素,并會直接影響到電主軸轉速的進一步提高。
因此分析電主軸溫升狀態就尤其重要。軸承溫度上升和溫度的分布情況對軸承的裝配、工作游隙、潤滑劑的性能等都有直接的影響,最終導致軸承的性能下降。
1、高速電主軸軸承
在電主軸中使用的軸承主要有:滾動軸承、流體靜壓軸承、磁懸浮軸承等、其中以滾動軸承使用較為普遍,其具有剛度高、高速性能好、結構緊湊、標準化程度高等優點。
2、電主軸發熱分析
電主軸主要采用內置式電機,結構緊湊,所以自然散熱效果差,對多數電主軸來說都需要設計通道用于冷卻,其發熱量的來源主要是兩個方面:內置式電機的發熱和軸承高速旋轉的摩擦發熱。因此解決好這兩部分的發熱問題就能使電主軸的性能及壽命大幅提升及改變。
3、油氣潤滑系統參數對軸承溫度的影響
3.1、潤滑油黏度的對溫度的影響為,當在相同轉速下潤滑油黏度的增大會使軸承的溫度上升隨之增大。但是不同黏度的潤滑油對軸承溫升表現出來的溫度梯度的變化也不盡相同。低黏度段的溫升梯度大于高黏度段,并隨著主軸轉速的提高,這樣的趨勢越來越明顯,由此得出,隨黏度的提高,軸承溫度的變化率越來越小。
3.2、潤滑油量對溫度的影響為,在全油潤滑狀態時,大量的潤滑油由于油分子在主軸高速運轉時內部產生激烈摩擦而發熱,這樣就會使油液本身的溫度上升,其對軸承冷卻的效果降低。但在使用
油氣潤滑系統之后就將給油量大大的降低至0.03ml/5min,軸承在轉動時所需要的油量其實很少,只需要在其軸承滾珠和內外圈之間形成薄薄的油膜就足夠了。
3.3、壓縮空氣的壓力對溫度的影響為,當在運轉速度內,隨著氣壓的不斷增大,溫度上升的趨勢會逐漸減小,只有隨著轉速的不斷提高,壓縮空氣降溫的效果會越來越明顯,但是空氣壓力不會是不斷上升的,所以在工業應用中的壓縮空氣在4-7bar內氣壓對軸承溫度的影響較小。
3.4、壓縮空氣對軸承溫度的影響為,空氣流量是通過對流換熱來改變軸承溫度的,在某一運轉速度時,軸承溫度上升會隨著空氣流量的加大,溫度上升逐漸降低,當軸承速度不斷提高時,增加壓縮空氣流量降低軸承溫度的效果會越來越明顯。
4、結論
油氣潤滑系統中的個參數對軸承溫度上升的影響總結如下:潤滑油黏度是由軸承滾珠和滾道摩擦發熱影響軸承溫度上升的,會隨黏度的增大溫度逐漸上升,而會在高速階段這樣的上升趨勢更顯著,但當黏度繼續增大時,溫度上升梯度的卻反而是逐漸減小的趨勢。潤滑油量過大會使軸承溫度上升,而減小潤滑油量至所需就能使軸承溫度隨之降低。壓縮空氣壓力和流量是通過對流換熱而影響軸承溫度上升的,而氣壓對于軸承溫度上升的影響較小,只有在增大流量的情況下才能使軸承溫度上升降低,而軸承速度的不斷提高會使其降溫效果越來越顯著。