動靜壓混合軸承用于連桿軸瓦鏜床
2009-07-14 王文杰 王春眾
（中國人民解放軍第6456工廠
（中國人民解放軍第6456工廠
摘 要：介紹了動靜壓混合軸承的優點，用于連桿軸瓦搶床改造的步驟及其效果。
關鍵詞：動靜壓混合軸承；連桿軸瓦鏜床；改造
中圖分類號： TG539 文獻標識碼 B
用于發動機連桿軸瓦精加工的KX-045型連桿軸瓦鏜床是6456工廠的關鍵設備。該設備的主要部件鏜頭，選用的是“C”級精度舊號為46215型單列向心推力球軸承，4個一組，共有4組。由于設計精度的要求，鏜頭對軸承的選用和裝配要求非常嚴格，即便選配完全滿足要求，軸承的壽命也只有400h。況且這種軸承價格昂貴，更換一組4個軸承需要2000多元，該機床共有4個鏜頭，16個軸承同時更換就要近萬元的費用。頻繁的更換鏜頭軸承影響了全廠生產線正常運行。
經過調研，結合我廠情況，若使用WMB液體動靜壓混合軸承對連桿軸瓦鏜床進行改造，在4個鍵頭中，只要改造兩個就能滿足使用要求（另外兩個鏜頭是加工副連桿襯套的，由于加工孔徑較小，機床負荷小，滾動軸承完全能夠滿足要求）。改造兩個鏜頭費用只需4萬元左右，而且該軸承技術成熟，工作可靠，壽命長。
動靜壓軸承吸收了動、靜壓滑動軸承的優點，摒棄了兩種軸承的缺點。它采用了表面淺腔油楔結構，利用靜壓軸承的節流原理，使壓力油腔中產生足夠大的靜壓軸承載力，使主軸在未旋轉時就能浮起，從而克服了液體動壓軸承啟動和停止時出現的干摩擦造成主軸與軸承磨損現象，提高了主軸和軸承的使用壽命及精度保持性，并且由于表面自然節流，沒有了靜壓軸承中節流器堵塞的困擾，使用可靠。在主軸啟動后，依靠淺腔階梯效應形成的動壓承載力和靜壓承載力疊加，大大地提高了主軸承載能力，而多腔對置結構又極大地增加了主軸剛度；高壓油膜的均化作用和良好的抗振性能，保證了主軸具有很高旋轉精度和運轉平穩性。它剛度高，抗振性能好，幾乎沒有摩擦與磨損，能夠保持長久的使用精度，軸承所需流量相比Z低，結構簡單，易于更換。
基本改造步驟如下：
1、研磨鏜頭軸承座孔。清洗后用研磨棒進行粗研和精研，鏜頭應置于垂直位置進行研磨。研磨后的性頭軸承座孔要求粗糙度Ra<0.32μm，圓柱度0.004mm。
2、確定油路在鏜頭體的位置，進行鉆孔、攻絲。
3、訂購軸承按外圓名義尺寸留0.3~0.4mm的磨削量，以保證與鍵頭體座孔配合的需要。經研磨后與軸承座孔保持0.006~0.008mm的間隙，為保證軸承外圓與內孔的同軸度，在配磨軸承外圓時要求裝在錐度小于1∶10000的心棒上。軸承裝入心棒時，加力按入即可，不可用鈍器砸入，以免軸承變形和軸承孔損傷。取出時，可用熱水澆熱軸承熱漲取出，既簡便又安全。為便于軸承裝入軸承座孔，可將軸承先進入孔的一端直徑磨小0.05mm左右，寬度約10mm的錐度。
4、軸承外圓配磨完畢后，用干凈的煤油或汽油進行嚴格的清洗，然后將軸承裝入鏜頭孔中。軸承端面距離鍵頭體端面5mm左右。當軸承安裝過緊時，不可強行打入，應檢查以下幾個方面：①軸承是否裝正，②配合間隙是否過小，③軸承外圓和鏜頭軸承孔是否有臟物或毛刺。
5、安裝和清洗油路系統。軸承安裝完畢，即可按照廠家提供的資料安裝油路。清洗油路時，將供油系統的供回油管相連，啟動供油系統，進行循環清洗。然后連接軸承油路，再次啟動供油系統進行整個軸承油路系統的清洗，并觀察軸承中進油孔噴油情況是否均勻、對稱，以及時發現油路系統的問題。
6、配磨鏜頭主軸。為保證原鏜頭主軸仍能使用，訂購軸承內徑名義尺寸減少0.2mm。主軸根據軸承情況進行配磨。配磨主軸前，應修研中心孔，保證主軸軸徑和法蘭徑向跳動都在0.003mm以內。主軸與軸承的配磨尺寸應保證0.028mm的間隙。配磨后軸徑的圓柱度≤0.003mm，表面粗糙度Ra≤0.161μm。
7、安裝主軸。將主軸清洗干凈后安裝，放掉油路系統和軸承內的清洗油，換上規定的潤滑油，接通全部油路，松開溢流閥，開泵運轉。調整溢流閥，使供油壓力至1.2到2.0MPa，檢查兩軸承油腔壓力，一般應在0.6到1.5MPa之間。此時用手旋轉主軸，感到輕松自如無阻滯現象為正常情況，如主軸在供油時能自轉為Z好。
8、試運行。軸承部分安裝完畢后，裝上皮帶輪和皮帶，調整皮帶拉力（不可過緊），注意此項工作應在開啟供油系統的狀態下進行，以免損壞主軸和軸孔。檢查供油壓力及軸承腔內壓力是否符合第7項中的要求，轉動主軸看是否輕便。若無異常情況即可啟動主軸電機使主軸運轉，這時軸承腔內壓力由于動壓效應會有較大幅度上升，一般為主軸不轉動時壓力的2~3倍。試運行lh后油溫基本趨于恒定，如無異常便可安裝鏜刀桿進行試加工。
9、試加工檢驗。按照工藝要求進行試加工。經檢驗，其軸承孔的圓度由原來的0.05mm降到0.005mm以下，圓柱度由原來的0.01mm下降到0.005mm以下，表面粗糙度低于Ra0.16μm。
經過改造后的連桿鏜床經幾年的運行表明，效果良好。
1、提高了機床加工精度一級。
2、降低了軸瓦加工表面粗糙度一級。
3、提高了機床生產率，年減少停機修理工時60h。單件連桿加工時間縮短一半。
4、延長了主軸和軸承的使用壽命，預計使用免維修期近10年。
5、節約了大量軸承更換維修費用或新機床的購置費用，經濟效果良好。
關鍵詞：動靜壓混合軸承；連桿軸瓦鏜床；改造
中圖分類號： TG539 文獻標識碼 B
用于發動機連桿軸瓦精加工的KX-045型連桿軸瓦鏜床是6456工廠的關鍵設備。該設備的主要部件鏜頭，選用的是“C”級精度舊號為46215型單列向心推力球軸承，4個一組，共有4組。由于設計精度的要求，鏜頭對軸承的選用和裝配要求非常嚴格，即便選配完全滿足要求，軸承的壽命也只有400h。況且這種軸承價格昂貴，更換一組4個軸承需要2000多元，該機床共有4個鏜頭，16個軸承同時更換就要近萬元的費用。頻繁的更換鏜頭軸承影響了全廠生產線正常運行。
經過調研，結合我廠情況，若使用WMB液體動靜壓混合軸承對連桿軸瓦鏜床進行改造，在4個鍵頭中，只要改造兩個就能滿足使用要求（另外兩個鏜頭是加工副連桿襯套的，由于加工孔徑較小，機床負荷小，滾動軸承完全能夠滿足要求）。改造兩個鏜頭費用只需4萬元左右，而且該軸承技術成熟，工作可靠，壽命長。
動靜壓軸承吸收了動、靜壓滑動軸承的優點，摒棄了兩種軸承的缺點。它采用了表面淺腔油楔結構，利用靜壓軸承的節流原理，使壓力油腔中產生足夠大的靜壓軸承載力，使主軸在未旋轉時就能浮起，從而克服了液體動壓軸承啟動和停止時出現的干摩擦造成主軸與軸承磨損現象，提高了主軸和軸承的使用壽命及精度保持性，并且由于表面自然節流，沒有了靜壓軸承中節流器堵塞的困擾，使用可靠。在主軸啟動后，依靠淺腔階梯效應形成的動壓承載力和靜壓承載力疊加，大大地提高了主軸承載能力，而多腔對置結構又極大地增加了主軸剛度；高壓油膜的均化作用和良好的抗振性能，保證了主軸具有很高旋轉精度和運轉平穩性。它剛度高，抗振性能好，幾乎沒有摩擦與磨損，能夠保持長久的使用精度，軸承所需流量相比Z低，結構簡單，易于更換。
基本改造步驟如下：
1、研磨鏜頭軸承座孔。清洗后用研磨棒進行粗研和精研，鏜頭應置于垂直位置進行研磨。研磨后的性頭軸承座孔要求粗糙度Ra<0.32μm，圓柱度0.004mm。
2、確定油路在鏜頭體的位置，進行鉆孔、攻絲。
3、訂購軸承按外圓名義尺寸留0.3~0.4mm的磨削量，以保證與鍵頭體座孔配合的需要。經研磨后與軸承座孔保持0.006~0.008mm的間隙，為保證軸承外圓與內孔的同軸度，在配磨軸承外圓時要求裝在錐度小于1∶10000的心棒上。軸承裝入心棒時，加力按入即可，不可用鈍器砸入，以免軸承變形和軸承孔損傷。取出時，可用熱水澆熱軸承熱漲取出，既簡便又安全。為便于軸承裝入軸承座孔，可將軸承先進入孔的一端直徑磨小0.05mm左右，寬度約10mm的錐度。
4、軸承外圓配磨完畢后，用干凈的煤油或汽油進行嚴格的清洗，然后將軸承裝入鏜頭孔中。軸承端面距離鍵頭體端面5mm左右。當軸承安裝過緊時，不可強行打入，應檢查以下幾個方面：①軸承是否裝正，②配合間隙是否過小，③軸承外圓和鏜頭軸承孔是否有臟物或毛刺。
5、安裝和清洗油路系統。軸承安裝完畢，即可按照廠家提供的資料安裝油路。清洗油路時，將供油系統的供回油管相連，啟動供油系統，進行循環清洗。然后連接軸承油路，再次啟動供油系統進行整個軸承油路系統的清洗，并觀察軸承中進油孔噴油情況是否均勻、對稱，以及時發現油路系統的問題。
6、配磨鏜頭主軸。為保證原鏜頭主軸仍能使用，訂購軸承內徑名義尺寸減少0.2mm。主軸根據軸承情況進行配磨。配磨主軸前，應修研中心孔，保證主軸軸徑和法蘭徑向跳動都在0.003mm以內。主軸與軸承的配磨尺寸應保證0.028mm的間隙。配磨后軸徑的圓柱度≤0.003mm，表面粗糙度Ra≤0.161μm。
7、安裝主軸。將主軸清洗干凈后安裝，放掉油路系統和軸承內的清洗油，換上規定的潤滑油，接通全部油路，松開溢流閥，開泵運轉。調整溢流閥，使供油壓力至1.2到2.0MPa，檢查兩軸承油腔壓力，一般應在0.6到1.5MPa之間。此時用手旋轉主軸，感到輕松自如無阻滯現象為正常情況，如主軸在供油時能自轉為Z好。
8、試運行。軸承部分安裝完畢后，裝上皮帶輪和皮帶，調整皮帶拉力（不可過緊），注意此項工作應在開啟供油系統的狀態下進行，以免損壞主軸和軸孔。檢查供油壓力及軸承腔內壓力是否符合第7項中的要求，轉動主軸看是否輕便。若無異常情況即可啟動主軸電機使主軸運轉，這時軸承腔內壓力由于動壓效應會有較大幅度上升，一般為主軸不轉動時壓力的2~3倍。試運行lh后油溫基本趨于恒定，如無異常便可安裝鏜刀桿進行試加工。
9、試加工檢驗。按照工藝要求進行試加工。經檢驗，其軸承孔的圓度由原來的0.05mm降到0.005mm以下，圓柱度由原來的0.01mm下降到0.005mm以下，表面粗糙度低于Ra0.16μm。
經過改造后的連桿鏜床經幾年的運行表明，效果良好。
1、提高了機床加工精度一級。
2、降低了軸瓦加工表面粗糙度一級。
3、提高了機床生產率，年減少停機修理工時60h。單件連桿加工時間縮短一半。
4、延長了主軸和軸承的使用壽命，預計使用免維修期近10年。
5、節約了大量軸承更換維修費用或新機床的購置費用，經濟效果良好。