随着制造业对冲压工件要求的不断提高,冲压加工及机床设计也逐渐趋于向微小化、高精度方向发展,如罐体制造、电子元器件及医疗器械微小器件精密成型制造。因此精密冲压机床及其精密动压轴承部件的设计研发,是我国精密成型压力加工和微小零件成型制造领域取得不断突破和发展的关键条件。针对精密冲压机精度设计研究,从跨尺度设计分析的角度分为三个尺度,即机床整体尺度影响、冲压机主传动轴承部件尺度及其运动精度、和冲压零件的加工精度尺度。进一步主要介绍在多尺度设计分析方法指导下,精密动压轴承部件系统主要参数关系的优化设计,运动精度,承载能力,动态温度特性,和精密冲压机整体冲压精度的设计并采用多目标参数优化的方式来实现措施与设计分析过程。

为研究表面粗糙度对动压轴承特性参数的影响,引入高斯分布,以随机粗糙模型为基础建立计入粗糙表面影响的动压轴承特性模型,采用有限差分法对模型进行联立求解,得到了油膜承载力、刚度系数、阻尼系数等特性参数随表面粗糙度改变的数值,着重分析了表面粗糙度对最小油膜厚度的影响。计算结果表明,动压轴承工作在小偏心率下时,表面粗糙度增大对轴承特性参数影响不大;大偏心率下,表面粗糙度增大会使油膜承载力增加,失稳转速降低,同时油膜厚度减小至临界值,极易产生磨损。文章对合理选取动压轴承表面粗糙度有参考价值。

针对带有表面微织构的径向动压轴承,采用高斯随机粗糙表面模拟轴瓦表面粗糙度,建立了表面微织构和粗糙度耦合作用下轴承油膜特性数学模型;在此基础上,计算不同偏心率及转速下油膜静、动特性参数,并分析了粗糙度对织构化动压轴承压力分布、失稳转速等的影响。结果表明,各偏心下适当的表面粗糙度能够提升织构化动压轴承油膜压力及承载能力;摩擦力及平均温升亦有上升,且粗糙度造成织构化动压轴承失稳转速降低。将理论结果与M2000型摩擦磨损试验机测试结果进行对比,验证了模型的合理性。研究对同时计入粗糙度和织构的滑动轴承润滑机理研究有一定的借鉴意义。

以计入表面微凹坑的动压滑动轴承为研究对象,基于凹坑流量平衡建立了油膜特性数学模型,采用差分法离散求解得到了轴承静、动特性及稳定性参数随微凹坑深度、面积率、形状和排布方式的变化规律,对比了光滑表面的轴承特性计算结果。结果表明,凹坑形状、分布、尺寸等因素显著影响油膜承载力、流量、偏位角、平均温升等静特性参数和刚度、阻尼等动特性参数;其中,最优的微凹坑深度使得油膜承载能力最大提高了15.3%,失稳转速最大提升了6.9%。针对计入表面微凹坑动压轴承的研究具有参考价值。

当动压滑动轴承的工作表面粗糙度达到和油膜厚度同一量级(μm)时,表面粗糙度对轴承特性参数的影响不可忽略。为研究粗糙度对轴承静特性的影响,基于M2000摩擦磨损试验机搭建试验平台,对42CrMo钢的滑动摩擦副进行试验,并建立了考虑表面粗糙度的Reynolds数学模型进行求解,得到不同表面粗糙度下油膜承载力、摩擦阻力以及摩擦因数等特性参数。研究结果表明,随着载荷增大,摩擦阻力变大、摩擦因数变小;同等载荷下,随着润滑油温度升高,摩擦阻力变小、摩擦因数变小;粗糙度越大,摩擦阻力也越大、摩擦因数越大。

该文通过理论计算，借助仿真分析和台架实验与整机实验，对某机型工程机械油缸外泄漏的失效原因进行分析，认识到在杆密封方案选型合理及工艺加工符合图纸要求的前提下，油液从杆动密封处外泄漏的原因除了油液里面的杂质损坏杆动密封之外，杆动密封处的外泄漏一般是以“油环”状形式间歇的向外泄漏。通过在静止状态下对油缸杆串联动密封各密封圈间的压力测试及在往复运动过程中对油缸串联杆密封各密封圈间收集的油膜油液“泵回吸”回油缸内腔