本文關鍵詞：基于水基潤滑陶瓷動靜壓軸承的電主軸研究　出處：《天津大學》2015年博士論文　論文類型：學位論文

  更多相關文章： 水基潤滑劑 陶瓷軸承 摩擦磨損 非線性動力學 非線性阻尼 電主軸

【摘要】：現(xiàn)代裝備制造業(yè)對高速精密機床提出了更高的要求,電主軸是機床最關鍵的部件之一,而水潤滑陶瓷軸承被看作下一代主軸的極佳選擇。但是,水潤滑陶瓷軸承在潤滑劑、摩擦副材料、系統(tǒng)動力學特性、陶瓷軸承的設計與制造、主軸的可靠性等方面還存在許多疑問,有待進一步研究。針對上述問題,本文主要研究內(nèi)容如下:1.對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行了實驗研究,對比了不同材料在不同潤滑條件下的摩擦學性能,結果表明:(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性能;較高的溫度會惡化各項性能;5%左右的低濃度醇可能會惡化Si_3N_4的摩擦學特性。(2)自配副SiC的摩擦學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.對軸承-轉子系統(tǒng)的非線性動力學特性進行了研究,將具有全頻段隔振效果的非線性阻尼支撐引入到軸承-轉子系統(tǒng)中,并對非線性阻尼支撐對系統(tǒng)非線性行為的影響進行了系統(tǒng)性分析,對軸承-轉子系統(tǒng)的參數(shù)影響進行了討論。3.總結了陶瓷軸承主軸全包容結構的設計準則,并針對最常用的三種軸承布置形式給出了設計實例,形成了完整的自主知識產(chǎn)權體系。以通用型軸承布置主軸為例,介紹了陶瓷軸承電主軸的設計和制造流程,完成了完全采用陶瓷軸承的電主軸制造與裝配。4.對水基潤滑陶瓷軸承主軸樣機進行了試驗。結果表明:水基潤滑相對于油潤滑能夠降溫50%以上;陶瓷軸承采用全包容結構后,具有極高的可靠性,水基潤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.
【學位授予單位】：天津大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2015
【分類號】：TG502.3

【相似文獻】

相關期刊論文 前10條

1 曉桐;新型陶瓷軸承研制成功[J];軍民兩用技術與產(chǎn)品;2001年03期

2 ;精密陶瓷軸承項目[J];新材料產(chǎn)業(yè);2005年03期

3 肖艷;;陶瓷軸承及其開發(fā)與應用趨勢[J];佛山陶瓷;2010年02期

4 李婷;;談陶瓷軸承的應用及市場前景[J];現(xiàn)代技術陶瓷;2010年03期

5 唐明星;張志明;;陶瓷軸承在污水處理行業(yè)中的應用[J];機電信息;2011年21期

6 趙廣興;;陶瓷軸承[J];機械工人.冷加工;1987年07期

7 衛(wèi)志孝;;陶瓷軸承與鋼材軸承展開競爭[J];河北陶瓷;1989年03期

8 ;國產(chǎn)陶瓷軸承球已達國際最高精度[J];陶瓷;2000年03期

9 薛繼瑞,張偉儒,王重海;混合式陶瓷軸承的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢[J];硅酸鹽通報;2002年06期

10 蔣沂萍;陶瓷軸承的特性與制造[J];現(xiàn)代技術陶瓷;2002年04期

相關會議論文 前4條

1 孫福;;研究開發(fā)陶瓷軸承前景廣闊[A];第一屆全國流體動力及控制工程學術會議論文集（第二卷）[C];2000年

2 張珂;吳玉厚;高曉佳;李頌華;;大功率陶瓷軸承電主軸單元的研制[A];制造業(yè)與未來中國——2002年中國機械工程學會年會論文集[C];2002年

3 張俊杰;;陶瓷材料在滾動軸承上的應用[A];面向21世紀的科技進步與社會經(jīng)濟發(fā)展（下冊）[C];1999年

4 齊毓霖;;回憶和思考[A];哈爾濱工業(yè)大學首屆“老有所為”論壇論文集[C];2006年

相關重要報紙文章 前6條

1 徐美君;美國陶瓷公司推出陶瓷軸承[N];中國建材報;2006年

2 本報記者 三木;中實三強突破陶瓷軸承價格瓶頸[N];中國高新技術產(chǎn)業(yè)導報;2003年

3 記者 李寶森;我國第一套陶瓷軸承在哈誕生[N];黑龍江日報;2000年

4 本報記者 李寶森;十七年轉化路[N];黑龍江日報;2000年

5 張婷婷邋記者 閻紅;沙子氮氣派用場陶瓷強度賽過鋼[N];大連日報;2007年

6 高漢文;國防科技大學推出Si_3_N4陶瓷軸承[N];中國機電日報;2001年

相關博士學位論文 前1條

1 閆帥;基于水基潤滑陶瓷動靜壓軸承的電主軸研究[D];天津大學;2015年

相關碩士學位論文 前6條

1 杜福洲;高速混合式陶瓷球軸承加載過程的性能仿真及其應用研究[D];遼寧工程技術大學;2002年

2 李金庫;RP-3燃料輸送泵用陶瓷軸承技術研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2007年

3 楊春;陶瓷軸承NCD涂層的制備研究[D];南京航空航天大學;2009年

4 李軍;氮化硅陶瓷軸承表面DLC膜多尺度力學和摩擦學特性研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2012年

5 馮立君;電動伺服系統(tǒng)用固體潤滑角接觸陶瓷軸承研究[D];哈爾濱工業(yè)大學;2010年

6 王玉金;高速機床主軸用陶瓷軸承動態(tài)性能研究[D];合肥工業(yè)大學;2004年

，

本文編號：1438577