大型转轴加工专机主轴静压轴承故障分析及处理方案

一、为什么有大型转轴加工专机主轴静压轴承故障分析

大型转轴加工专机在使用过程中主轴经常与静压轴承研伤，根据故障现象综合分析，将原恒压静压径向轴瓦改造为恒流静压结构，在原有结构参数的基础上重新设计计算，确定改造形式和静压参数，制定合理的改造方案，对机床静压主轴系统改造设计具有一定的参考价值和现实意义。

大型转轴加工专机于1985年从德国瓦德里希科堡公司引进，经过多年使用，机床设备已经老化，特别是主轴精度严重超标，静压主轴在使用过程中经常与轴瓦研伤，维修周期长，严重影响生产使用。经调研分析，决定在机床原有结构的基础上对主轴径向静压轴瓦进行重新设计改造。

二、静压轴承改造形式意义

1、静压轴承改造形式

由于机床主轴性能直接影响到零件加工质量和加工精度，因此主轴静压轴瓦性能的优劣对机床整体设计至关重要。

大型转轴加工专机主轴轴承原为恒压静压轴瓦结构形式，通过对故障现象和主轴精度检测综合分析，机床经过长时间使用后，主轴与静压轴瓦已发生磨损，负载增大时，恒压静压不能保证轴瓦油膜厚度，从而造成轴瓦经常研伤的故障。初步计划将其改造为滚动轴承承载的结构形式，但经过实际测绘，所需轴承直径大于轴瓦直径，由于主轴箱空间受限，所以只能采用静压轴承支撑结构形式。

静压轴承原理如图1所示，根据液压系统供油形式不同，可将其分为恒压静压轴承和恒流静压轴承两种。两种供油方式各有利弊。

2、综合比较，恒流静压轴承具有以下优点。

（1）恒流静压系统压力储备大且过载能力强 机床主轴的工作负荷不均衡，恒压静压轴承油腔的压力就不一致，若某油腔达到或接近液压泵压力时，就无法建立静压油膜。但只要供油系统具有足够的流量，恒流静压轴承就能够保证旋转摩擦副之间脱离接触，形成纯液体油膜摩擦。

（2）油膜刚度好 恒流静压系统所形成的油膜刚度比有节流装置的恒压系统要好。

（3）功率损耗小 恒压静压系统的液压油通过节流器会产生压力降，消耗功率，溢流阀调整压力溢流也会消耗功率，产生热量，油温升高，从而导致机床热变形，降低机床运动精度。

（4）油液污染抵抗力强 节流器容易被润滑油液杂质堵塞，节流器一旦被堵塞，恒压系统就会失效。若采用恒流静压轴承就不会出现此类问题。

综上所述，权衡利弊，本次机床主轴改造采用恒流静压轴承结构形式。

三、 大型转轴加工专机主轴静压轴承故障分析及处理方案

Rapid 6K转轴加工专机主轴静压轴承故障的现象，确定将其改造为恒流静压轴承结构形式，并对其进行重新设计计算，确定了其油膜厚度，供油系统压力、流量等关键参数，给出了具体的处理意见。根据处理意见进行静压轴瓦改造后，机床主轴通过了几何精度检测、高转速测试和切削试验，彻底解决了主轴研伤故障，机床运行状态良好，改造获得了圆满成功