电主轴轴承油气润滑试验分析

2012-07-21姚银歌郭丽娟王广辉

轴承 2012年10期

关键词：油雾电主轴温升

姚银歌，郭丽娟，王广辉

(洛阳轴研科技股份有限公司，河南洛阳 471039)

1 引言

高速电主轴是机床的重要部件，其润滑方式分为油脂、油雾和油气3种。

(1)油脂润滑适用于中低速电主轴，结构简单，属一次性注油，使用方便，成本较低。

(2)油雾润滑的工作原理是将洁净的加压气体通入二次雾化装置，由其对润滑油进行雾化，形成持续不断的高压油雾对轴承进行润滑和冷却，相对于油脂润滑提高了轴承的临界转速，但油雾润滑系统可控性较差，主轴轴承在高转速时搅油发热严重，废气自然排放到外部空间，对周边环境造成污染，不是一种理想的润滑方式。

(3)油气润滑的工作原理是通过16位机控制定量泵的泵油频率，以此对润滑油进行精确分配，洁净的加压气体携带精确分配的润滑油持续不断地供给轴承，对轴承进行润滑的同时起到散热的作用。其供油量可控，轴承发热低，冷却效果好，温升低，几乎不污染周边环境，是电主轴轴承的理想润滑方式[1]，缺点是成本较高。

目前油气润滑型电主轴油气量大小无统一的标准，泵油间隔时间完全凭经验选取。要使振动值和轴承温度达到最佳，油量控制非常重要。泵油间隔时间短(油气量大)时，油量多，轴承搅油发热，径向游隙减小，轴承容易胀死；泵油间隔时间长(油气量小)时，轴承润滑不充分，钢球和沟道处于边界润滑或甚至是干摩擦状态，钢球易产生振动，振动值大时不仅降低轴承的精度寿命，也会引起轴承温升过高，烧毁轴承[2]。因此，分析确定最佳的油气量对电主轴轴承的正常运行至关重要。

2 试验

2.1 试验目的

(1)观察油气润滑型电主轴油气量对轴承振动及发热的影响；(2)确定最佳的油气量，即最佳泵油间隔时间。

2.2 试验仪器及装置

VFD150V43A变频控制器、MIXAIR 2油气润滑装置、DZ-2振动测量仪、170MD36Q13.6型电主轴(ZYS)、VX6108R/A8/C4/U/TP4数显温度传感器及MCW-15C-04精密水冷机。

其中，电主轴前轴承采用2-VEX45/NS，后轴承采用2-VEX35/NS；润滑油采用32#汽轮机油；2级电动机。气源进气压力0.5～0.8 MPa，出气压力0.2～0.25 MPa。

2.3 试验方法

将水冷机、温度传感器、油气润滑装置、变频控制器按电主轴工作状态接线。其中，温度传感器的两触头分别接在前、后轴承所在位置的壳体上，接线原理图如图1所示。考虑轴承全速运行时发热及振动对油气量变化较敏感，故将变频控制器频率调至600 Hz，电主轴转速为36 000 r/min，空载运行进行试验。泵油量为每次0.06 mL。

2.4 结果与分析

采集3组试验数据进行分析，表1为轴承初跑合期间温升及振动数据，表2、表3为轴承跑合后的数据。其中，主轴运行时间为轴承发热达到热平衡状态时的运行时间；轴承温度为检测所得最低温度和最高温度。

表1 泵油间隔对轴承温度及振动的影响(环境温度27 ℃)

从表1中数据分析油气量对轴承发热的影响：泵油间隔时间为25 s时，前轴承温度最高，23.8℃后达到热平衡，后轴承温度变化明显，这是因为油气量大，摩擦转矩也大，轴承搅油发热引起温升。泵油间隔152 s时温度略高于116 s时温度，变化并不明显。从表1试验数据看出，泵油间隔116 s时油气量对轴承温度的影响最小。从表中数据分析泵油间隔时间对振动值影响：测量前3组数据，振动值均为0.9 mm/s，基本稳定;而后2组数据振动值亦稳定在0.9 mm/s，但时而在1.3～1.9 mm/s中间摆动，疑为润滑油中的污物或断续的油气压力对钢球的冲击所致。仅根据表1数据较难确定最佳泵油间隔时间，需采集更多数据进行分析。