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動壓主軸抱軸原因分析及解決方法

2024-01-24

3MK13系列軸承磨床的砂輪架主軸要求高轉(zhuǎn)速、高精度、重載且單向恒速,多采用軸瓦式動壓軸承。砂輪主軸磨削過程中,時有發(fā)生主軸卡死的現(xiàn)象,俗稱抱軸,如果沒有及時發(fā)現(xiàn)并采取措施,將會給設(shè)備和生產(chǎn)造成較大損失。

徑向抱軸,軸瓦與砂輪軸發(fā)生干摩擦,徑向抱軸常見的是軸瓦與砂輪軸之間發(fā)生干摩擦,占總抱軸率的百分之六十以上。主要原因是鐵屑、砂粒等雜質(zhì)侵入軸瓦與砂輪軸之間,使軸瓦和砂輪軸產(chǎn)生環(huán)狀劃傷、拉毛,破壞了承載油膜,從而導(dǎo)致抱軸。

采取措施:裝配前去除每個零件的尖角毛刺,并仔細(xì)清理、清洗,砂輪架腔內(nèi)要進(jìn)行徹底清洗。維修過程中要注意清潔。添加潤滑油要經(jīng)過精過濾,過濾精度不小于0.5μm,潤滑油定期更換等。

砂輪主軸結(jié)構(gòu)及原理,3MK136內(nèi)圈滾道磨床的砂輪軸結(jié)構(gòu),其動壓軸承采用三片軸瓦式結(jié)構(gòu),軸瓦由球頭螺釘支承,軸瓦與砂輪軸調(diào)整一定間隙后,鎖緊球頭螺母。將兩止推墊調(diào)整至相對固定的位置,鎖緊軸向螺母使砂輪軸軸向定位。安裝前、后凸緣套,將潤滑油導(dǎo)入油腔,安裝前、后凸緣徑向密封。

動壓主軸的基本工作原理為:每塊軸瓦的支承球面中心在圓周方向上距中心線有一偏心距,當(dāng)砂輪軸旋轉(zhuǎn)時,在油液作用下,三片軸瓦各自繞球頭螺釘?shù)那蛎鏀[動至平衡位置,從而形成三個楔形縫隙,把潤滑油從大口帶向小口,產(chǎn)生壓力油楔,在軸瓦與砂輪軸之間形成油膜,使砂輪軸浮在三片軸瓦中間。抱軸原因及應(yīng)對措施砂輪軸抱軸產(chǎn)生的原因有多種,根據(jù)抱軸產(chǎn)生的部位,分為徑向和軸向兩種。

砂輪軸與兩端凸緣摩擦,少數(shù)情況下會出現(xiàn)砂輪軸與兩端凸緣內(nèi)孔干涉,嚴(yán)重時會研傷主軸,甚至抱軸。這是因為凸緣內(nèi)孔與主軸的間隙不等,局部過小時,在砂輪軸皮帶張緊力作用下產(chǎn)生干涉。

采取措施:在安裝前、后凸緣時,先用0.02mm的塞尺檢驗,保證凸緣內(nèi)孔與砂輪軸保持較小而相等的間隙,適當(dāng)張緊砂輪軸皮帶后,砂輪軸前后兩端產(chǎn)生微量位移,砂輪軸與凸緣內(nèi)孔仍不得干涉。較為理想的方法是砂輪軸皮帶輪采用卸荷裝置,以消除張緊皮帶輪產(chǎn)生的徑向力,同時也可以阻隔砂輪電動機(jī)的振動。

軸瓦與砂輪軸間隙過小,軸瓦與砂輪軸之間一般要求保持0.008~0.025mm的間隙,若間隙過小,可能導(dǎo)致抱軸。砂輪軸、軸瓦整體溫升過高,零件過度膨脹,導(dǎo)致軸瓦與砂輪軸直接抱死。該情況的發(fā)生一般是因為潤滑系統(tǒng)上的散熱器出現(xiàn)故障,未能正常散熱,導(dǎo)致潤滑系統(tǒng)溫度過高。可以在主軸潤滑系統(tǒng)安裝溫控檢測裝置,當(dāng)潤滑系統(tǒng)溫升超過二十度時,溫控裝置進(jìn)行預(yù)警。

機(jī)床在工作中由于振動或其他原因使支承軸瓦的球頭螺釘松動,上部軸瓦由于自重下垂,貼在砂輪軸上,使?jié)櫥蜔o法進(jìn)入軸瓦與砂輪軸之間,導(dǎo)致抱軸。要嚴(yán)格控制軸瓦與砂輪軸的間隙,合適的間隙可以使油膜剛度和砂輪軸回轉(zhuǎn)精度提高。調(diào)整至合適間隙后將球頭螺釘上的鎖緊螺母擰緊。當(dāng)調(diào)整間隙為0.015mm左右,運轉(zhuǎn)主軸跳動為0.005mm時,可使磨加工工件的表面粗糙度Ra達(dá)到0.05μm。

軸向抱軸,軸向抱軸主要由主軸軸肩與前、后止推墊之間干涉引起。由圖1可知,砂輪軸的軸向定位是依靠鎖緊螺母把兩止推墊調(diào)整到相對固定的位置,約束主軸的軸肩而定位。在正常狀態(tài)下,軸肩與兩止推墊之間保持有一定的間隙,在受熱狀態(tài)下仍要求有微量間隙,如果此間隙過小將可能產(chǎn)生軸向抱軸。

零件加工不合格,主軸與前、后凸緣不同軸,兩止推墊與軸肩前后兩面不平行,也將引起主軸在運轉(zhuǎn)過程中與兩止推墊發(fā)生間歇性摩擦,導(dǎo)致抱軸。正常狀態(tài)下保持軸肩與兩止推墊之間間隙為0.005~0.01mm,并且軸向鎖緊螺母緊固,運轉(zhuǎn)過程中不允許有松動。在裝配調(diào)整過程中,轉(zhuǎn)動主軸時不能有偏沉現(xiàn)象,且軸肩與止推墊間的軸向間隙要相等。

通過對動壓主軸抱軸原因的分析,可發(fā)現(xiàn)動壓主軸裝配和調(diào)整是一項關(guān)鍵工作。實現(xiàn)動壓主軸正常工作的必要條件為:(1)清潔裝配;(2)軸瓦與砂輪軸保持一定的間隙,有充足的潤滑油;(3)適當(dāng)?shù)钠埦o力;(4)軸肩與止推墊在受熱狀態(tài)下仍保持有微量間隙;(5)前、后軸承應(yīng)有較高的同軸度。

來源:《軸承》

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