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，從而導致抱軸。
采取措施：裝配前去除每個零件的尖角毛刺，并仔細清理、清洗，砂輪架腔內(nèi)要進行徹底清洗。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，可能導致抱軸。砂輪軸、軸瓦整體溫升過高，零件過度膨脹，導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，導致潤滑系統(tǒng)溫度過高?？梢栽谥鬏S潤滑系統(tǒng)安裝溫控檢測裝置，當潤滑系統(tǒng)溫升超過二十度時，溫控裝置進行預警。
機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法進入軸瓦與砂輪軸之間，導致抱軸。要嚴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?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、后軸承應有較高的同軸度。
來源：《軸承》
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