高速电主轴的油气润滑.pdf

第 3 5卷第 2期 2 0 1 4年 6 月 哈 尔 滨 轴 承 J O URN AL OF HARB I N B E ARI NG Vo l - 3 5 NO ． 2 J un ．201 4 高速电主轴的油气润滑 李旦 豪 ，周文广 1 ． 哈尔滨轴承集团公司 技术中心，黑龙江 哈尔滨 1 5 0 0 3 6 ；2 ． 哈尔滨轴承集团公司 铁路轴承制造分厂，黑龙江 哈尔 滨 1 5 0 0 3 6 摘要在高转速轴承寿命试验机电主轴中选用 了油气润滑方式，实施稳定的微量油润滑． 通过实验确认， 达1 5 0 m m r ／ m i n ，解决了油雾润滑污染环境的问题，使环境质量良好。 关键词油气润滑；高速电主轴；粘度；温升；油雾润滑 中图分类号T G 7 4 7 文献标识码B 文章编码 1 6 7 2 4 8 5 2 2 0 1 4 0 2 0 0 2 6 0 2 Oi l l u br i c a t i o n o f hi g h s p e e d m o t o r i z e d s pi nd l e Li Da n h a o ， Zh o u We n g u a n g 1 ． T e c h n i c a l C e n t e r , Ha r b i n B e a r i n g G r o u p C o r p o r a t i o n ， Ha r b i n 1 5 0 0 3 6 ， C h i n a ； 2 ． R a i l wa y B e a r i n g Ma n u f a c t u r i n g S u b f a c t o r y , H a r b i n B e a r i n g Gr o u p C o r p o r a t i o n ， Ha r b i n 1 5 0 0 3 6 ， C h i n a Ab s t r a c t T h e h i g h - s p e e d m o t o r i z e d s p i n d l e o f t h e t e s t i n g ma c h i n e u s e d o i l g a s l u b r i c a t i o n wa y a n d c a r r y o u t a s t a b l e t r a c e o i l l u b r i c a t i o n d u r i n g t h e h i g h r o t a t i o n s p e e d b e a r i n g l i f e t e s t ． De t e r mi n e d b y t e s t ， Dm N u p t o 1 5 0 mm r ／ mi n ， t h e e n v i r o n me n t a l p o l l u t i o n p r o b l e ms o f t h e o i l mi s t l u b r i c a t i o n we r e s o l v e d ， t h e e n v i r o n me n t q u a l i t y wa s g o o d ． ． Ke y wo r d s o i l l u b r i c a t i o n ； h i g h s p e e d m o t o r i z e d s p i n d l e ； v i s c o s i t y ； t e mp e r a tur e r i s i n g ； mi s t l u b r i c a t i o n 1 前言 在轴承套 圈磨 削 中广泛使 用 的内圆和外 圈 沟道磨床 中几乎都配用电主轴进行磨削。电主轴 的润滑分为脂润滑 、油雾润滑和油气润滑 。脂润 滑由于摩擦阻力大使温升提高 ，增加了摩擦损失 和驱动力 ，浪费了能源 ；油雾润滑消除了脂润滑 的缺点 ，但污染环境 ；油气润滑采用定点润滑 ， 润滑油量小 ，环境污染小 ，是 目前先进 的润滑方 法。本文论述高速电主轴的油气润滑方法。 2 电主轴性能分析 电主轴的性能主要体现在不同工作转速上， 它用速度因数值|D 睐表示 D M N 1 Z 式中 J[ M 速度因数／ m m r ／ m i n ， D轴承外径／ m m， 收稿 日期 2 0 1 3 1 0 2 6 ． 作者简介李旦豪 1 9 5 9 一，男，工程师 轴承内径／ m m， 电主轴的转速／ r ／ rai n 。 D Ⅳ值同时反映了主轴的高速性能，电主轴 的高速性能越好 ，它所允许的D 值 就越高。 D N- b润滑方式有着密切的关系 ，一般情况 下 ，电主轴的D Ⅳ达8 X 1 0 m m r ／ mi n 左右时 ，可 使用微量脂润滑 ，D 达1 ． 3 x 1 0 mm r ／ ra i n 左右 时，小直径高转速的电主轴宜使用油雾润滑。随 着高速电主轴的高速化发展出现了油气润滑。 3 电主轴润滑分析 高速旋转的电主轴要维持其旋转精度，控制 主轴的温升是很重要的指标。主轴的温升来自于 轴承。 轴承的温升是由动摩擦损失转换成热传递 到轴承系统 的结果 。减 小轴承温升 的方法是 1 减少轴承的动摩擦损失； 2 改善轴承的 散热条件。 3 ． 1脂润滑 一 般情况下，轴承单位时间发热量， 随着温 度 的上升 ，润滑油的粘度就会下降 ，为了避免轴 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m 第 2 期 李旦豪 ，等高速电主轴的油气润滑 承烧伤 ，必须充分加入润滑油。但是油量 的增 加 同时也增加 了搅拌 的阻力 ，加大 了动摩擦损失 ， 从而增加了电主轴 的驱动力 。 如果用微量 的脂润滑 ，不但达不到低摩擦 的 目的 ，也带不 出轴承的热量。高速电主轴的高速 旋转，使润滑脂加速恶化，降低润滑脂的使用寿 命 。 3 ． 2 油雾润滑 目前 的数控磨床在高速磨削时采用的电主 轴大多数是油雾润滑 ，油雾润滑是选用了微量润 滑，达到了低摩擦滚动，降低了轴承的温度，提 高了电主轴的使用寿命。另一个优点是由于电主 轴油雾润滑时 内部具有一定 的气压 ，避免 了 由 于密封件的磨损 磨料微粒进入 电主轴轴壳 内导 致 电主轴 的损坏。 油雾润滑存在环境污染问题及油量控制不精 确问题。当油雾所使用的空气内若有尘埃和水分 进入 电主轴润滑系统破坏 了轴承的 良好 的工作环 境 ，降低了电主轴 的使用寿命。 3 ． 3 油气润滑 油气润滑具有 以下特点 1能将极微量 的定量油连续稳定 地供给 到每一套轴承上。 2气氛环境污染少 ，将油气润滑的 电主 轴放在丙烯箱 内连续运转约2 h 后 ，测量箱 内的空 气污染程度约为0 ． 0 3 m g ／ m 。气氛污染比油雾润滑 少的原 因，是 因为油气润滑 比油雾润滑的油量更 少 ，且润滑油以合适 的油滴流人轴承 。 3外来的尘埃 或水分及切 削液难 以进人 电主轴 内 ，这是 由于随 同微量 油供给 的大量空 气 ，使电主轴 内充满的气压 比油雾润滑的气压更 高。 4 油气润滑原理 油气润 滑是利 用定量 活塞式分 配器将 非常 微量的油 例如0 ． 0 1 m1 以最佳 的间隔间歇地排 出，随同空气流连续 流人轴承 。排出点排出的油 在到达轴承之前就形成连续液流随同空气送人轴 承 。图 1 所示为油气润滑系统图。 油气润滑的油量和粘度 油气润滑应 以必要的最小限度的油量供给轴 承 ，所 以油量 的选择至关重要 。电主轴均用角接 1 ． 精 密润滑组件 2 ． 压力开关 3 ． 混合阀4 ． 喷油 嘴 0 ． 8 - 1 ．0 ram 5 ． 定量活塞分 配器 6 ． 泵 7 ． 压力开 关8 ． 压力计 9 ．时间继电器 l 0 ． 过滤器 1 1 ． 压缩 空气 l 2 ． 电磁阀 1 3 ． 润滑油 1 4 ． 油箱 图 1油气润滑系统图 触轴承 ，供油量的标准如下式 ； Q fd 1 0 2 式 中 每个轴承油量，m l ／ h ； 轴承内径 ，mm； ．J7L系数，角接触轴承 1 ．2 。 油的粘度较低 ，或转速越高 ，则所需要的油 量有增加 的倾 向。实际上 ，油量应根据轴承负荷 和转速等使用条件来决定。 就 润滑 油粘度对 轴承温 升的影 响而言 ，油 气润滑要 比循环供油小得多。在供油量相 同的条 件下 ，粘度高时温升稍有提高 的倾 向，在4 0 ℃使 用粘度为1 0 ～ 3 0 c s t 。 6 结束语 油气 润滑 已经过实 际验证 是成功 的润 滑方 法 ，在高速下可实施稳定 的微量油润滑 ，且环境 气氛污染少 ，所以现在的高速电主轴采用的越来 越 多 。我们 在高转 速轴承 寿命 试验机 中选用 了 油气润滑 电主轴 ，通过实验确认 ，在D ． J7v 大 于 1 5 0 mm r ／ mi n 时 ，改变了试验现场 由于采用油雾 润滑污染环境的问题 ，提高了环境质量 ，延长了 电主轴 的使用寿命 。 编辑 王立新 学兔兔 w w w .x u e t u t u .c o m