高速角接触球轴承油气润滑试验台的设计与研究

摘要

角接触球轴承是电主轴的主要支承方式。油气润滑是近年发展起来的一种新型气液两相流冷却润滑技术，现已成为电主轴角接触球轴承的主要润滑方式。然而，在电主轴复杂多变的运行工况下，摩擦发热仍然是限制电主轴角接触球轴承转速、精度和寿命等性能进一步提升的主要障碍。因此，开展高速角接触球轴承油气润滑试验研究，对提高电主轴及支承轴承的工作性能和使用寿命具有重要的理论意义和实际应用价值。鉴于此，本文专门设计了一种高速角接触球轴承油气润滑试验台，为高速角接触球轴承油气润滑性能研究提供实验基础。主要研究内容如下：
　　根据高速电主轴角接触球轴承油气润滑的实际工况，确定了高速角接触球轴承油气润滑试验台的功能要求和设计要求，制定了试验台总体设计方案。试验台主要由试验轴承测试结构、油气润滑系统、驱动系统、测控系统、冷却系统、加载系统等组成。并对试验轴承测试结构、传感器和油气润滑喷油嘴安装及其结构进行了详细设计。
　　根据试验的目的和要求，设计了本试验台的测试和控制系统。对测试系统中温度传感、压强传感器、颜色传感器进行了功能确定和型号选择；对控制系统中油气润滑系统控制器、高速电主轴、变频器、冷却系统等进行了功能确定和型号选择。
　　基于电磁场理论，研制了本试验台的非接触式电磁加载装置，该加载装置可以给试验轴承提供加载轴向载荷和径向载荷，也可以同时提供轴向、径向载荷。电磁加载装置主要由电磁铁芯、导磁环、导轨等主要零件构成，电磁铁芯结构是由U硅钢片叠制和线圈组成；导磁环设计为环形结构，材料选为导磁率较高的铁镍合金；导轨设计为燕尾环形铸铁导轨。该电磁加载装置实现了对试验轴承的非接触加载，在很大程度上减少高速电主轴带来的振动导致试验结果不准确的问题。

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附表索引

第1章 绪论

1.1 课题研究的目的和意义

1.2 润滑系统研究现状

1.3 轴承油气润滑试验台国内外研究现状

1.4 问题的提出及主要研究内容

1.5 本章小结

第2章 高速角接触球轴承油气润滑系统

2.1 油气润滑技术的产生与发展

2.2 油气润滑系统工作原理

2.3 高速角接触球轴承油气润滑系统的组成

2.4 本章小结

第3章 角接触球轴承油气润滑试验台总体方案

3.1 轴承油气润滑试验台技术要求

3.2 试验台总体设计方案

3.3 试验轴承的研究

3.4 试验台工作台总体结构设计

3.5 试验轴承测试结构设计

3.6 本章小结

第4章 试验台测控系统的设计

4.1 试验台测控系统整体方案

4.2 试验台测试系统硬件的选型

4.3 试验台控制系统硬件的选型

4.4 本章小结

第5章 试验台加载系统的设计

5.1 加载方式的确定

5.2 电磁理论研究

5.3 电磁加载装置设计

5.4 加载装置运动导轨的设计

5.5 本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

致谢

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