【正文】 后油膜位移為零。為使ps較小時(shí)得到較大的剛度，應(yīng)選擇最佳節(jié)流比β。因此，令，求得最佳節(jié)流比為： ……………（6）一般先確定ps，將（5）.（6）式聯(lián)立，解出長邊與短邊之比：2）向心軸承參數(shù)的確定及設(shè)計(jì)計(jì)算軸承的結(jié)構(gòu)參數(shù)：D=6cm； L=18cm； a=11cm。 2l0=。 l1= 。 h0=；選取Ps=2MPa（1） 計(jì)算前軸承主軸在長短封油邊中間處的饒度值相差甚小，近似以fA表示。算式中取代入得： 因?yàn)橄鄬?duì)饒度所以=*103（取kA=）將各m值代入（7）式后求得：xA=將（6）算式寫成：…….（8）將m值和xA值代入（8）式得：(2)計(jì)算后軸承因?yàn)? 所以 所以當(dāng)前軸承取kA=，此時(shí)的外載荷為所以代入公式（7）求得XB= ：將XB，m1—— m4值代入公式（8）可得：(3)剛度計(jì)算按以上公式進(jìn)行計(jì)算，在一定負(fù)載下其油膜理論上無窮大。選擇應(yīng)用于一般機(jī)床主軸的環(huán)形單油腔靜壓推力軸承，推力軸承位于向心軸承的一側(cè)，如圖示，推力軸承設(shè)計(jì)在前向心軸承的左側(cè)（靠近砂輪一側(cè)）。一個(gè)推力軸承的油腔直接加工在向心軸承的外側(cè)面，而另一個(gè)則加工在前軸承蓋上，調(diào)整環(huán)與軸肩的厚度之差即為推力軸承的雙面間隙。這種布局形式的優(yōu)點(diǎn)在于：，調(diào)整起來很方便；；（因兩推力軸承位于向心軸承一側(cè)），從而對(duì)加工精度影響小。 圖34推力軸承的布局1. 殼體 1） 推力軸承結(jié)構(gòu)參數(shù)的確定：（1）平面圓形支承油腔的流量計(jì)算：圖35流量計(jì)算圖如圖為潤滑油沿半徑方向向外流動(dòng)的軸對(duì)稱流場。假設(shè)壓力P只會(huì)沿半徑方向發(fā)生變化，由平行板的流量公式可得為弧段rdθ的流量為：則軸對(duì)稱流量： 如上圖為兩平面圓形支承，潤滑油從中心油腔成放射狀向四周流動(dòng)。在極坐標(biāo)系下，雷諾方程為： 通過積分可得環(huán)形間隙的壓力分布：當(dāng)兩平面圓板平行時(shí)：由可得間隙為h時(shí)，平面圓形支承油腔的流量為：（2）環(huán)形油腔推力軸承的流量計(jì)算如圖（36）：圖36止推軸承計(jì)算圖由式可知：潤滑油向環(huán)形油腔外側(cè)流動(dòng)的流量計(jì)算式為：則環(huán)形油腔推力軸承的流量為：其中，Q內(nèi)為潤滑油向環(huán)形油腔內(nèi)側(cè)流動(dòng)的流量：則 式中令為支承流量系數(shù)：（3）計(jì)算環(huán)形單油腔推力軸承的總推力：環(huán)形單油腔推力軸承的總推力由三部分組成，即（）（）（）所構(gòu)成的圓環(huán)面積上的推力；分別表示為 。則則總推力為： 可見推力軸承的主要的結(jié)構(gòu)參數(shù)為： （4）根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式[2]可求出 其中R為軸的半徑 。2）推力軸承的承載能力和油膜剛度的計(jì)算：（1）配合間隙的計(jì)算：按照經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)于直徑D≤60mm的軸，平面環(huán)形推力軸承的配合間隙，?。?）節(jié)流比β節(jié)流比β的選擇，由于推力軸承的供油與向心軸承的供油所用的節(jié)流器設(shè)計(jì)在一起以達(dá)到結(jié)構(gòu)緊湊的目的。故節(jié)流比β與前向心軸承相同，取β=2。（3）油泵供油壓力油泵供油壓力為2Mpa。（4）計(jì)算流量系數(shù)由式（5）無量綱摩擦面積（6）油腔有效承載面積油腔有效承載面積的計(jì)算公式為： 其中P為總承載力 由式可知：P將 的值代入上式得（7）計(jì)算油膜剛度[2] 節(jié)流器的設(shè)計(jì)一般應(yīng)滿足液體靜壓支承的承載能力和油膜剛度要求，在改裝磨床磨頭時(shí)設(shè)計(jì)縫隙節(jié)流器。節(jié)流器由下壓板、上壓板及金屬節(jié)流片三個(gè)零件組成。其結(jié)構(gòu)簡單，使用可靠具體零件見圖（37）。 圖37節(jié)流器已知矩形截面阻尼槽的流量公式為： 38非圓截面阻尼槽如圖示，b1為槽寬，h1為槽的深度；le為槽的長度；為流體動(dòng)力黏度；kf為矩形槽流量系數(shù)，當(dāng)b1/h110時(shí)，kf=1。 按照出入流量相等的公式，有： Qg=Q出， 對(duì)于前軸承，h0=*103cm，XA=，l1= cm，R=3 cm，取b1=6 mm，le= cm，代入（9）得：同理，可得后軸承節(jié)流器的結(jié)構(gòu)參數(shù)已知后軸承h0=*103cm，XB=，l1= cm，R=3 cm，取b1=6 mm，le= cm，代入（9）得： 主軸要盡量達(dá)到結(jié)構(gòu)簡單，對(duì)稱性好，材料均質(zhì)，熱變形小，由于油膜的均化作用取決于靜壓主軸軸承系統(tǒng)中的主軸精度，因而需合理選擇主軸本身的加工精度。這里取軸直徑為Φ60，軸頸部分由原磨頭確定尺寸并受到砂輪對(duì)其壓力F作用，主軸尾部由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)，電機(jī)對(duì)軸的力可忽略不計(jì)。在這里同時(shí)忽略軸承本身和軸承座的變形，下面計(jì)算主軸由于彎曲和傾斜在受力處所產(chǎn)生的總位移，實(shí)現(xiàn)對(duì)剛度的計(jì)算。1) 求主軸在受力處由于油膜偏心使軸傾斜而產(chǎn)生的位移ec。位移簡圖如圖（39）： 圖39作相似三角形后知道：即=+=2) 求主軸在受力處的撓度fc見圖（310）： 圖3103) 求主軸在受力處的總位移f見圖（311）： 圖311f=fc+ec=這比普通有周向回油槽的軸承的撓度小得多，我們從中發(fā)現(xiàn)主軸具有良好剛度。13東北電力大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計(jì)論文第6章 其他零部件的選取 導(dǎo)軌的選取按運(yùn)動(dòng)學(xué)原理，所謂導(dǎo)軌就是將運(yùn)動(dòng)構(gòu)件約束到只有一個(gè)自由度的裝置。這一個(gè)自由度可以是直線運(yùn)動(dòng)或者是回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌裝置，在機(jī)械中是使用頻率較高的零部件之一。沒有不使用導(dǎo)軌的金屬切削機(jī)床；在測量機(jī)、繪圖機(jī)上，導(dǎo)軌是它們的工作基準(zhǔn)；在其他機(jī)械中，例如軋機(jī)、壓力機(jī)、紡織機(jī)等也都離不開導(dǎo)軌的導(dǎo)向。由此可見，導(dǎo)軌的精度、承載能力和使用壽命等都將直接影響機(jī)械的工作原理[27]。、特點(diǎn)及應(yīng)用表6—1 導(dǎo)軌類型、特點(diǎn)及應(yīng)用導(dǎo)軌類型主要特點(diǎn)應(yīng)用普通滑動(dòng)導(dǎo)軌（滑動(dòng)導(dǎo)軌）(1)結(jié)構(gòu)簡單，使用維修方便(2)未形成完全液體摩擦?xí)r低速易爬行(3)磨損大、壽命低、運(yùn)動(dòng)精度不穩(wěn)定普通機(jī)床、冶金設(shè)備上應(yīng)用普遍塑料導(dǎo)軌（貼塑導(dǎo)軌）(1)動(dòng)導(dǎo)軌表面貼塑料軟帶等與鑄鐵或鋼導(dǎo)軌搭配，摩擦系數(shù)小。不易爬行，抗磨損性能好。(2)貼塑工藝簡單(3)剛度較低、耐熱性差，容易儒變主要應(yīng)用于中、大型機(jī)床壓強(qiáng)不大的導(dǎo)軌鑲鋼、鑲金屬導(dǎo)軌(1)在支撐導(dǎo)軌上鑲裝有一定硬度的鋼板或 鋼帶，提高導(dǎo)軌耐磨性，改善摩擦或滿足焊接床身結(jié)構(gòu)需要(2)在動(dòng)導(dǎo)軌上鑲有青銅之類的金屬防止咬合磨損，提高耐磨性、運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)、精度高鑲鋼導(dǎo)軌工藝復(fù)雜，成本高。常用于重型機(jī)床導(dǎo)軌類型主要特點(diǎn)應(yīng)用滾動(dòng)導(dǎo)軌(1)運(yùn)動(dòng)靈敏度高、低速運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定性好，定位精度高(2)精度保持性好，磨損少、壽命長、移動(dòng)輕便(3)剛性和抗震性差，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，要求良好防護(hù)應(yīng)用于各類精密機(jī)床、數(shù)控機(jī)床等靜壓導(dǎo)軌(1)摩擦系數(shù)很小，驅(qū)動(dòng)功率小(2)低速運(yùn)動(dòng)平穩(wěn)性好(3)承載能力大，剛性、吸振性好(4)需要一套液壓裝置，結(jié)構(gòu)復(fù)雜、調(diào)整困難各種大型機(jī)床、精密機(jī)床的工作臺(tái) 動(dòng)壓導(dǎo)軌(1)速度高，形成液體摩擦(2)阻尼大、抗振性好(3)結(jié)構(gòu)簡單，不需復(fù)雜供油系統(tǒng)，維護(hù)方便(4)油膜厚度隨載荷于速度而變化，影響加工精度，低速重載易出現(xiàn)導(dǎo)軌面接觸主要用于速度高、精度要求一般的機(jī)床主運(yùn)動(dòng)導(dǎo)軌磨床理想的進(jìn)給機(jī)構(gòu)導(dǎo)軌應(yīng)為液靜壓導(dǎo)軌，但是這種導(dǎo)軌加工難度大，需要配備專門的恒溫油箱，使用維護(hù)復(fù)雜。通過對(duì)經(jīng)濟(jì)性和制造難易程度的考慮，選用燕尾形滑導(dǎo)軌動(dòng)。選用燕尾形導(dǎo)軌還考慮到整體結(jié)構(gòu)的，由于橫向進(jìn)給機(jī)構(gòu)和縱向進(jìn)給結(jié)構(gòu)的安裝位置不是在正中，為了避免在運(yùn)動(dòng)過程中機(jī)床產(chǎn)生傾斜影響精度，所以最終確定選用燕尾形滑動(dòng)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌間隙調(diào)整裝置廣泛采用鑲條和壓板，結(jié)構(gòu)形式很多，設(shè)計(jì)時(shí)一般要求如下：調(diào)整方便，保證剛性，接觸良好；鑲條一般應(yīng)放在受力較小一側(cè)、如要求調(diào)整后中心位置不變，可在導(dǎo)軌兩側(cè)各放一根鑲條；導(dǎo)軌長度較長（120mm）時(shí),可采用兩根鑲條在兩端調(diào)節(jié)，使結(jié)合面加工方便，接觸良好；選擇燕尾導(dǎo)軌的鑲條時(shí)，應(yīng)考慮部件裝配的方式，即便與裝配[28]。（1）導(dǎo)軌材料的要求和匹配用于導(dǎo)軌的材料應(yīng)具有良好的耐磨性、摩擦系數(shù)小動(dòng)靜摩擦系數(shù)差小。加工和使用時(shí)產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力小，尺寸穩(wěn)定性好等性能。表4—2 導(dǎo)軌材料匹配及其相對(duì)壽命導(dǎo)軌材料及熱處理相對(duì)壽命鑄鐵/鑄鐵鑄鐵/淬火鑄鐵鑄鐵/淬火鋼淬火鑄鐵/淬火鑄鐵鑄鐵/鍍鉻或噴涂鉬鑄鐵塑料/鑄鐵12～3﹥24～53～48注：導(dǎo)軌材料前邊為動(dòng)導(dǎo)軌后邊為固定導(dǎo)軌導(dǎo)軌副應(yīng)盡量由不同材料組成，如果選用相同材料，也應(yīng)采用不同的熱處理或不同的硬度。通常動(dòng)導(dǎo)軌（短導(dǎo)軌）用腳軟耐磨性低的材料，固定導(dǎo)軌（長導(dǎo)軌）用較硬和耐磨材料制造。（2）導(dǎo)軌材料與熱處理機(jī)床滑動(dòng)導(dǎo)軌常用材料主要是灰鑄鐵和耐磨鑄鐵?；诣T鐵通常以HT200或HT300做固定導(dǎo)軌，以HT150或HT200做動(dòng)導(dǎo)軌。導(dǎo)軌熱處理：一般重要的導(dǎo)軌，鑄件粗加工后進(jìn)行一次時(shí)效處理，高精度導(dǎo)軌鑄件半精加工后還需進(jìn)行第二次時(shí)效處理。常用導(dǎo)軌淬火方法： 高、中頻淬火 淬硬層深度（1～2）。硬度（45～50）HRC。電接觸加熱自冷表面淬火，淬硬層深度（～），顯微硬度600HM左右。這種淬火方法主要用于大型鑄件導(dǎo)軌。 離合器的選取(1)接合平穩(wěn)、分離徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確可靠；(2)結(jié)構(gòu)簡單、質(zhì)量輕、外形尺寸小、從動(dòng)部分轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小；(3)散熱好，接合元件耐磨損，使用壽命長；(4)操縱省力，調(diào)整、維修方便。表4—3 離合器的分類與性能分類依據(jù)類型性能按工作原 理嵌合式傳動(dòng)轉(zhuǎn)矩能力大，外形尺寸小，接合后主要從動(dòng)件轉(zhuǎn)速完全一致。不發(fā)熱。在有轉(zhuǎn)差下接合時(shí)有較大沖擊，引起陡振和噪聲。不宜有載接合和在高速接合。摩擦式 接合過程主從動(dòng)接合元件存在滑差，引起發(fā)熱和功率損耗。有柔性，能在較大滑差下接合而無沖擊。按實(shí)現(xiàn)離合動(dòng)作的方 式操縱式人操縱，接合頻率低，控制動(dòng)作不準(zhǔn)確自控式自動(dòng)操縱，接合頻率高，控制動(dòng)作準(zhǔn)確按操縱方 式機(jī) 械離合器操縱力不大不適宜大型離合器；反應(yīng)慢不適宜接合頻率高的離合器，也不能遠(yuǎn)距離操縱氣 壓離合器 ～，離合迅速，適宜接合頻率高的傳動(dòng)?？梢赃h(yuǎn)距離操縱。排氣無污染液 壓離合器操縱力大（～），操縱裝置體積小而傳遞轉(zhuǎn)矩大。適宜于有潤滑裝置的機(jī)械設(shè)備電 磁離合器操縱方便、接合迅速，可以并入控制回路實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控式?？梢赃h(yuǎn)距離操縱。為了優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，使得操縱方便，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，遠(yuǎn)程操縱，迅速的實(shí)現(xiàn)接合，提高機(jī)床的生產(chǎn)效率，所以選用電磁式離合器。1—集電環(huán) 2—磁軛 3—線圈 4—壓縮彈簧 5—聯(lián)接環(huán) 6—銜鐵圖4—1 電磁離合器電磁離合器種類非常多，但工作原理只有一個(gè)，就是磁力線圈產(chǎn)生磁場，使主動(dòng)和從動(dòng)聯(lián)接機(jī)構(gòu)產(chǎn)生摩擦接合或者嚙合，從而獲得扭矩的傳遞。摩擦接合一般為片式，有多片和單片。其優(yōu)點(diǎn)為價(jià)格低，允許高速結(jié)合，分為干式和濕式，可以在有油和無油的環(huán)境中工作。摩擦接合還有磁粉離合器，其工作原理為電磁的兩極間填充有一種非常細(xì)的金屬粉，當(dāng)磁力線圈通電后，金屬粉磁化聯(lián)接主動(dòng)和從動(dòng)，這種離合器有明顯的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)快，根據(jù)電流大小可實(shí)現(xiàn)精度的微調(diào)，缺點(diǎn)是溫升高，價(jià)格貴。嚙合式電磁離合器，一般叫牙嵌式離合器。和單片磨擦式電磁離合器的原理及結(jié)構(gòu)非常近似，只是結(jié)合方式為齒式嚙合。該離合器的優(yōu)點(diǎn)是轉(zhuǎn)輸扭矩大，沒有積累誤差，可以做分度和定位結(jié)合。缺點(diǎn)是不可以高速接合[29]。我們選擇具有蓄能器的供油裝置。它適用于主軸系統(tǒng)慣性較大及轉(zhuǎn)速較高的機(jī)床或其它機(jī)械的主軸靜壓軸承。圖42是該供油系統(tǒng)的原理圖。.1粗過濾器（銅絲布制成）；2交流電動(dòng)機(jī)；3變量泵（也可采用定量泵）；4單向閥；5溢流氣閥；6粗過濾器（線隙式濾油器）；7精過濾器（紙質(zhì)過濾器等精密濾油器）；8是壓力表；9是壓力繼電器（用以保證油泵啟動(dòng)并建立一定壓力后，才能啟動(dòng)主軸）；10彈簧式蓄能器（保證在突然停電時(shí)，仍能有一定壓力的油液供給主軸軸承，防止主軸與軸承磨損）圖42供油系統(tǒng)的原理圖在供油的元件選擇中，與靜壓軸承使用性能關(guān)系較大的是潤滑油過濾裝置與過濾元件的選擇以及油泵的選擇。現(xiàn)分別介紹如下：液體靜壓軸承供油油箱是密閉的，整個(gè)循環(huán)油路也是密封的。但是，由于使用過程中不可避免地在油液中存在著機(jī)械雜質(zhì)，如棉紗，剝落的油漆，鐵末等。為了保證靜壓軸承供油系統(tǒng)及靜壓軸承本身能正常工作，并使過濾后的潤滑油內(nèi)的雜質(zhì)小于軸承間隙，因此，對(duì)潤滑油的過濾必須十分重視。1） 吸油過濾器油泵吸入口的過濾器，采用封閉式的吸油過濾器。2） 紙質(zhì)濾油器粗過濾器采用縫隙式過濾器。精過濾器的過濾精度應(yīng)小于軸承間隙的最小值，并在設(shè)計(jì)可能時(shí)，最好放在軸承節(jié)流器之前。實(shí)踐證明，紙質(zhì)濾油器的過濾精度較高，對(duì)于任何節(jié)流結(jié)構(gòu)的靜壓軸承，都不存在堵塞現(xiàn)象，故可用做精過濾器。1）運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)，供油量均勻，壓力脈動(dòng)小。2）靜壓軸承的壽命，往往取決于供油系統(tǒng)的油泵壽命，因此要選取額定工作壓