高速主轴轴承的润滑方法有哪些?

高速主轴轴承常用的润滑方式有脂润滑、油雾润滑、油气润滑、喷射润滑和环下润滑。

脂润滑不需要任何设备,是低速主轴常用的润滑方式。dn值在1.0×106以上的主轴多为油润滑。

油雾润滑是将润滑油(如汽轮机油)用压力空气雾化后润滑轴承。该方法易于实现,设备简单。油雾不仅有润滑的作用,还能起到冷却轴承的作用。但油雾不易回收,环境污染严重,逐渐被一种新的油气润滑方式所取代。

油气润滑是指少量润滑油不经雾化,直接由压缩空气沿专用油气管道壁定期定量地带到轴承的润滑区域。润滑油起润滑作用,压缩空气起促进润滑油运动和冷却轴承的作用。油气总是分离的,既有利于润滑油的回收,又不污染环境。实施油气润滑时,一般要求每个轴承都有单独的油气喷嘴,对轴承喷油的位置有严格的要求,否则很难保证润滑效果,油气润滑的效果也受压缩空气流量和油气压力的影响。一般来说,增加空气流量可以提高冷却效果,而增加油气压力不仅可以提高冷却效果,还可以帮助润滑油到达润滑区域。因此,提高油气压力有助于提高轴承转速。

实验表明,与常规油气润滑压力相比,增加压力可使轴承转速提高20%。喷射润滑直接用高压润滑油润滑和冷却轴承,耗电量大,成本高。常用在dn值2.5×106以上的超高速主轴上。

环下润滑是一种改进的润滑方式(见图1),分为油润滑和油气润滑。环下进行油或油气润滑时,油或油气从轴承内圈喷入润滑区,油在离心力的作用下更容易到达轴承的润滑区,所以效果比普通的喷雾润滑和油气润滑要好,可以进一步提高轴承的转速。例如,角接触陶瓷球轴承的dn值约为2.0×106,通过提高油气压力可将dn值提高到2.2×106。

影响角接触球轴承高速性能的主要原因是高速时作用在滚珠上的离心力和陀螺力矩的增加。

离心力的增加会增加滚珠与滚道之间的摩擦力,而陀螺力矩的增加会引起滚珠与滚道之间的滑动摩擦,加剧轴承的摩擦和发热,从而降低轴承的使用寿命。

为了提高轴承的高速性能,通常采用两种方法:

一是减小滚珠直径,如使用标准化的71900系列主轴轴承;

另一种是使用新型陶瓷(Si3N4)材料作为球体。由于Si3N4陶瓷材料的密度仅为轴承钢的40%,因此这种轴承的高速性能明显高于全钢轴承。需要预拧紧主轴上使用的滚动轴承,以抑制高速旋转期间的振动和滚珠公转和自转的滑动,并提高轴的旋转精度。预紧方式主要有恒位置预紧和恒力预紧。