立卧式双面44轴组合钻床左主轴箱设计
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黄河科技学院本科毕业设计(论文)任务书 工 学院 机械 系 机械设计制造及其自动化 专业 2008 级 3 班学 号 学生 指导教师 毕业设计(论文)题目: 立卧式双面44轴组合钻床左主轴箱设计 毕业设计(论文)工作内容与基本要求(目标、任务、途径、方法,应掌握的原始资料(数据)、参考资料(文献)以及设计技术要求、注意事项等):基本要求:1、 了解发动机机体大批量生产流水线中组合机床的原理、结构、工艺水平、分析使用现状及存在的问题;2、 分析三缸机体的结构、工艺流程及设计要求;3、 按组合机床设计规范要求完成设计任务。主要内容:1、 课题调研,搜集查阅资料,撰写文献综述;2、 装配图,主要零件图;3、 编写设计说明书,翻译外文资料。主要参考资料:1、 机械设计基础,张卫国,华中科技大学出版社; 2、 机械设计手册,机械设计委员会,机械工业出版社;3、 组合机床设计简明手册,谢家瀛,机械工业出版社。设计时间安排:1、 第12周(2月13日2月26日):完成开题报告;2、 第34周(2月27日3月11日):完成译文,文献综述;3、 第512周(3月12日5月6日):完成总体设计,设计说明书;4、 第13周(5月7日5月13日): 答辩文献准备完成;5、 第14周(5月14日5月19日): 答辩。毕业设计(论文)时间: 2012 年 02 月 13 日至 2012 年 05 月 15 日计 划 答 辩 时 间: 2012 年 05 月 19 日专业(教研室)审批意见:审批人签名: 单位代码 6130 学 号 分 类 号 TH 密 级 秘密 毕业设计立卧式双面44轴组合钻床左主轴箱的设计 院(系)名称工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师2012 年 05 月 05 日黄河科技学院毕业设计(论文)开题报告表课题名称立卧式双面44轴组合钻床左主轴箱设计课题来源教师拟订课题类型AX指导教师学生姓名专 业机械设计制造及其自动化学 号一、调研资料的准备根据任务书的要求,在做本课题前,查阅了与课题相关的资料有:机械设计基础、机械设计手册、组合机床设计简明手册、机械设计、机械制图、机械制造工艺学、与毕业设计指导手册等。二、设计的目的与要求 通过此次设计过程,了解发动机机体大批量生产流水线中组合机床的原理、结构、工艺水平、分析使用现状及存在的问题,以及分析三缸机体的结构、工艺流程及设计要求。 按组合机床设计规范要求完成设计任务。 三、设计的思路与预期成果 1、设计思路分析加工工艺,根据“三图一卡”绘制主轴箱原始设计依据图,确定主轴结构、轴颈及齿轮模数,拟定传动系统,用计算机计算和验算箱体轴孔的坐标尺寸,绘制主轴箱装配图、主要零件图及编制组件明细表。2、预期的成果(1)完成文献综述一篇,不少与3000字,与专业相关的英文翻译一篇,不少于3000字 (2)编写设计说明书一份(3)绘制主轴箱装配图,主要零件图(4)刻录包含本次设计的所有内容的光盘一张四、任务完成的阶段内容及时间安排1、第12周(2月13日2月26日):完成开题报告;2、第34周(2月27日3月11日):完成译文,文献综述;3、第512周(3月12日5月6日):完成总体设计,设计说明书;4、第13周(5月7日5月13日): 答辩文献准备完成;5、第14周(5月14日5月19日): 答辩。五、完成设计(论文)所具备的条件因素 本人已修完机械设计基础机械设计、机械制图、液压与气压传动、金属工艺学、机械制造技术基础、等课程,借助图书馆的相关文献资料,相关的网络等资源,查阅机械设计手册、组合机床设计手册毕业设计指导手册,以及良好的计算机绘图(CAD)操作能力。指导教师签名: 日期: 课题来源:(1)教师拟订;(2)学生建议;(3)企业和社会征集;(4)科研单位提供课题类型:(1)A工程设计(艺术设计);B技术开发;C软件工程;D理论研究;E调研报告 (2)X真实课题;Y模拟课题;Z虚拟课题要求(1)、(2)均要填,如AY、BX等。 黄河科技学院毕业设计说明书 第III页立卧式双面44轴组合钻床后主轴箱设计摘 要本文主要是针对立卧式双面44轴组合钻床后主轴箱的设计进行阐述。这次设计是在通过查阅机械设计基础、机械设计手册、组合机床设计简明手册、机械设计、机械制图、机械制造工艺学、与毕业设计指导手册等之后完成的。通过这次设计可以了解发动机机体大批量生产流水线中组合机床的原理、结构、工艺水平、分析使用现状及存在的问题,以及分析三缸机体的结构、工艺流程及设计要求。本文主要包括绪论、加工工艺分析、多轴箱的基本结构及表达方式、多轴箱的设计、组合机床多轴箱CAD系统等几个部分。重点放在主轴箱的设计部分,包括绘制多轴箱设计原始依据图、主轴、齿轮的确定及动力计算、绘制多轴箱总图及零件图、多轴箱的传动设计。设计组合钻床的目的在于实现多孔一次定位,避免重复定位所产生的定位误差,提高被加工孔的位置精度。同时也保证了被加工孔的同轴度。关键字:主轴, 齿轮, 主轴箱 Combination Drilling of horizontal two-sided 44-axis spindle box designAuthor:YangZhifuTutor:JiaBaiheAbstracThis paper is to elaborate on the design of the headstock after the 44-axis, horizontal double-sided Combination Drilling. The design is a concise manual by consulting the basis of mechanical design, mechanical design manual, machine tool design, mechanical design, mechanical drawing, mechanical manufacturing technology, and graduated from design guidance manuals completed after. With this design you can understand the combination of machine tools in the engine block in the mass production assembly line principle, structure, technological level, analysis of the use of current situation and existing problems, and to analyze the the triplex body structure, process and design requirements. In this paper, including introduction, process analysis, several parts of the basic structure and expression of multi-axle box, multi-axle box design, machine tool, multi-axle box CAD system, etc. Focus on the design portion of the spindle box, including the preparation of multi-axle box design to determine the dynamic calculation of the Figure the original basis, spindle, gear, and to draw multi-axle box diagram and parts diagram, multi-axle box transmission design.The purpose of the design Combination Drilling is achieve porous positioning, to avoid the repeatability of positioning of the positioning errors, improve the accuracy of the location of the hole to be machined. But also to ensure the concentricity of the holes to be machined.Keywords: spindle,gear, spindle box 黄河科技学院毕业设计(文献综述) 第6 页 毕业设计文 献 综 述院(系)名称 工学院机械系 专业名称机械设计制造及其自动化 学生姓名 指导教师 2012 年 03月 05日1,机械设计制造及其自动化本专业培养具备机械设计制造基础知识与应用能力,能在工业生产第一线从事机械制造领域内的设计制造、科技开发、应用研究、以机械设计制造为基础,融入计算机科学、 信息技术、自动控制技术的交叉学科,主要任务是运用先进设计制造技术的理论与方法,解决现代工程领域中的复杂技术问题,以实现产品智能化的设计与制造。运行管理和经营销售等方面工作的高级 工程技术人才。以适用、实用为原则,优化知识技能结构,形成与应职岗位相一致的教学内容。从应职岗位需要出发,将各课程的知识与技能有机地结合起来,选用恰当的教学方法,精讲多练,突出能力教育。各课程要根据本专业在社会生产中的发展规律和生产实际情况,对教学内容作好时续上的必要调整。要积极探索以学生为主体的各种灵活多样的教学形式和影视、电脑课件等现代教学手段,并注重教学信息资料单、作业单、技能单、图表图像等教学资料的建设,提高教学效果。要引导学生选择好规定学分的选修课,并精心组织教学,以扩大学生的知识面。教学实训:根据教学进程,安排在恰当时间。具体安排时间或全部集中或以周为单位分散。要充分认识教学实训对学生专业能力培养的重要性,认真准备好实训大纲,精心组织。充分利用实验室和校内外实训基地,按照应职岗位需要进行专项技能培训。让学生在实践中多做、反复做,使其把主干课程的知识与专业技能联系起来,进一步强化综合技能,教学实训重点是学生实际工作能力的培养和训练,所以,还要重视学生爱岗敬业、吃苦耐劳精神的教育和培养。岗前实训:最后一学期,以顶岗形式安排就业前综合实训。模拟顶岗,强化训练,使学生稳定的掌握所学的各项知识和技能,并将各专项技能联贯起来形成职业岗位能力, 以缩短进入实际工作岗位的适应期,增强就业能力。 【1】 2.机械制图与CAD本课程是一门技术基础课。主要讲授投影作图和机械制图等内容,使学生掌握正确正投影法的基本原理和基本方法,熟悉机械制图国家标准。培养学生具有一定的图示能力,读图能力,空间形体的想象能力,要求学生能较熟练地绘制一定复杂程度机械零件工作图和部件装配图,并能按给定的要求正确标注尺寸、公差配合及表面粗糙度等。熟练运用计算机绘图,掌握一种计算机辅助绘图软件的应用。运用标准规定绘图,绘图基本技能训练,求作点、直线、平面和立体的投影,求作截交线和相贯线,识读与绘制三视图,绘制轴测图,运用常用表达方法表达机件结构,标准件和常用件的特殊表达,绘制与识读零件图,识读与绘制装配图,零部件测绘和运用计算机绘制图样共13个学习任务。 【2】3.工程力学应用于工程实际的各门力学学科的总称。常指以可变形固体为研究对象的固体力学。广义的工程力学还包括水力学、岩石力学、土力学等。主要讲授静力学、运动学、动力学和材料力学。静力学和运动学部分,使学生认识物体机械运动的基本规律,学会运用这些规律和方法分析、解决工程实际中的力学问题;材料力学部分,使学生掌握杆件强度、刚度和稳定性等方面的知识,能熟练地对构件进行强度和刚度计算,并具有较强的实践能力。工程力学是研究有关物质宏观运动规律,及其应用的科学。工程给力学提出问题,力学的研究成果改进工程设计思想。从工程上的应用来说,工程力学包括:质点及刚体力学,固体力学,流体力学,流变学,土力学,岩体力学等。【3】4、模具模具工业生产上用以注塑、吹塑、挤出、压铸或锻压成型、冶炼、冲压、拉伸等方法得到所需产品的各种模子和工具。 简而言之,模具是用来成型物品的工具,这种工具由各种零件构成,不同的模具由不同的零件构成。它主要通过所成型材料物理状态的改变来实现物品外形的加工。按所成型的材料的不同,模具可分为金属模具和非金属模具。金属模具又分为:铸造模具(有色金属压铸,钢铁铸造)、和锻造模具等;非金属模具也分为:塑料模具和无机非金属模具。而按照模具本身材料的不同,模具可分为:砂型模具,金属模具,真空模具,石蜡模具等等。其中,随着高分子塑料的快速发展,塑料模具与人们的生活密切相关。塑料模具一般可分为:注射成型模具,挤塑成型模具,气辅成型模具等等。【4】5、机器人机器人是自动执行工作的机器装置。它既可以接受人类指挥,又可以运行预先编排的程序,也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动。它的任务是协助或取代人类工作的工作,例如生产业、建筑业,或是危险的工作。它是高级整合控制论、机械电子、计算机、材料和仿生学的产物。在工业本田公司ASIMO机器人、医学、农业、建筑业甚至军事等领域中均有重要用途。现在,国际上对机器人的概念已经逐渐趋近一致。一般来说,人们都可以接受这种说法,即机器人是靠自身动力和控制能力来实现各种功能的一种机器。联合国标准化组织采纳了美国机器人协会给机器人下的定义:“一种可编程和多功能的操作机;或是为了执行不同的任务而具有可用电脑改变和可编程动作的专门系统。”它能为人类带来许多方便之处。机器人能力的评价标准包括:智能,指感觉和感知,包括记忆、运算、比较、鉴别、判断、决策、学习和逻辑推理等;机能,指变通性、通用性或空间占有性等;物理能,指力、速度、可靠性、联用性和寿命等。因此,可以说机器人就是具有生物功能的实际空间运行工具,可以代替人类完成一些危险或难以进行的劳作、任务等。机器人一般由执行机构、驱动装置、检测装置和控制系统和复杂机械等组成。【5】6.电工学与工业电子学电工学部分主要讲授直、交流电路及常用电机、电器设备的应用知识。使学生了解常用电机、电器的工作原理,能看懂电器、接触器控制线路原理图。学会使用万用表示波器等常用仪表和选用常规电器元件,并能装调一般的控制电路。工业电子学部分主要讲授交、直流放大电路、振荡电路、脉冲与数字电路的工作原理及其应用。使学生掌握电子电路的分析方法,能阅读电子线路图,学会使用常用的电子仪器。电路的基本概念与定律,电路的分析方法,一阶电路的暂态过程,正弦稳态电路,三相电路,变压器与电动机,直流电动机,低压控制电器,可编程控制器,企业用电及安全用电,电工测量。【6】7.公差配合与测量技术公差部分主要讲授光滑圆柱公差配合、形位公差,表面粗糙度和圆锥度结合,螺纹结合,键联接,圆柱齿轮等公差及直线尺寸链等内容。通过大型作业综合训练,使学生掌握公差配合的概念;了解有关公差标准的规定;对图样上常见的公差标准能正确地解释和标注;能按公差选用原则,用类比法选择确定合理的公差配合。 测量技术部分主要讲授测量技术知识,光滑工件检测及光滑量规设计,螺纹、键、圆柱齿轮的测量等内容。使学生了解常用测量仪器的种类,应用范围和检测方法,能设计极限量规和位置量规。并通过实验教学,使学生具有正确选用和使用现场常用测量仪器,对机械零件进行综合检测的能力。光滑圆柱的公差与配合,形状和位置公差及检测,表面粗糙度和测量,测量技术基础,光滑极限量规,键、花键的连接与公差,螺纹的公差配合及检测,滚动轴承的公差与配合,渐开线圆柱齿轮传动精度及检测。【7】8.液压与气压技术 本课程主要讲授液压传动的相关知识,液压元件、液压基本回路及典型液压系统等内容,使学生熟悉常用液压元件的工作原理及选用方法;能参照说明书阅读设备的液传动系统图;通过综合实验,掌握常见故障的分析和排除方法,并具有调试和设计一定设备液压系统的能力。液压传动的出现已经有二、三百年的历史。1795年第一台水压机问世。机床上采用液压传动,如果从十九世纪末德国制造液压龙门铇床,美国制造液压六角车床、液压磨床算起,已经有一百多年的历史。但由于当时还没有成熟的液压元件,因而液压技术并没有得到普遍应用。上个世纪三十年代,各类机床(车、铣、磨、钻、镗、拉等机床)才刚刚开始采用液压传动。直到第二次世界大战以后,应用才逐渐普遍起来。目前,机床液压仿形装置,液压自动化机床及其自动线已经大量出现。液压传动在高效率的自动、半自动机床组合机床,程控机床和数控机床上已经成为 重要的组成部分。【8】9.电气控制技术本课程主要讲授常用低压电器,常用金属切削机床继电器故障的排除方法;可编程控制器的工作原理及用可编程控制器组成控制线路的方法。使学生能熟练地阅读常用机床可编程控制线路的原理图。对其常见的故障有一定的分析能力,并能用可编程控制器组成较复杂的控制线路主要内容包括模拟电子技术和数字电子技术基础。模拟电子技术基础部分介绍了二极管、三极管、 集成运算放大器及其应用;介绍了 反馈电路、功率放大电路、直流稳压电源电路等。数字电子技术基础部分介绍了 数字电路基础知识、逻辑门路、组合逻辑电路、触发器、时序逻辑电路等。每章后面都附有本章小结和思考题与习题,便于自学。 【9】10. 金属切削原理与刀具金属切削加工是用切削刀具将坯料或工件上的多余材料切除,以获得所要求的尺寸、形状、位置精度和表面质量的加工方法,是机械加工的基本方法。在切削加工过程中,刀具同工件之间必须有相对的切削运动,它可以通过人手或金属切削机床的作用来实现。机床、夹具、刀具和工件,构成金属切削加工的工艺系统。切削加工的各种现象和规律都要在机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统中去考察研究,研究这些现象和规律是学习各种金属切削加工方法的共同基础。金属切削的过程是刀具与工件相互运动、相互作用的过程。刀具与工件的相对运动可以分解为两个方面,一个是主运动,另一个是进给运动。使工件与刀具产生相对运动而进行切削的最主要的运动,称为主运动。刀刃上选定点相对于工件的主运动速度称为切削速度。本课程金属切削原理部分主要讲授刀具的几何角度与切削要素、刀具材料、切削变形、切削力、切削热及温度,刀具磨损与耐用度、刀具几何参数的合理选择等内容使学生具有根据工艺要求合理选择各类刀具、确定刀具几何要素、选择切削用量和设计标准刀具能力。【10】 11.机械制造工艺学机械制造工艺学是研究集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业,归纳总结机械制造工艺的科学理论与实践,探索解决工艺过程中遇到的实际问题,从而揭示出一般规律的一门科学。本课程主要讲授工艺规程设计、典型零件加工工艺和质量,生产率,经济性综合分析等内容。使学生掌握机械加工工艺的理论知识,了解典型零件加工的常规工艺和适用的先进工艺技术,具有编制、贯彻工艺规程和分析解决工艺技术问题的能力。机械制造已经不是传统意义上的机械制造,即所谓的机械加工。它是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新兴技术与新兴工业。制造技术不只是一些经验的积累,实际上它是一个从产品设计进入市场返回产品设计的大系统。当今世界正在发生的深刻变化,对制造业产生了深刻的影响,制造过程和制造工艺也有了新的内涵。传统制造业不断吸收机械、信息、材料等方面的最新成果,并将其综合应用于产品开发与设计、制造、检测、管理及售后服务的制造全过程。21世纪的制造业呈现出高技术化、信息化、绿色化、极端化、服务增值等特点和趋势。【11】 12.单片机原理及应用本课程是一门专门化课程。主要讲授单片机的基本组成、原理、指令系统、存储器、接口技术与接口芯片等内容。使学生了解微处理器、存储器和接口电路的结构及其工作原理:掌握硬件连接的一般方法。较熟练掌握一种典型单片机的指令系统。掌握用汇编语言进行程序设计的方法及常用接口电路的使用。初步掌握一种单片计算机的软硬件应用(如进行简单工业控制)设计算机中数据的表示方法,原码,补码、反吗。不同计数制之间的转换方法。二进制数加、减、乘除运算方法。单片机硬件基础主要介绍了单片机内部的各种硬件资源,如I/O口,中断系统定时器,串行口等的工作原理及应用。讲述了MCS-51指令系统;对MCS-51单片机的扩展、I/O接口电路设计、A/D和D/A转换器的接口,对输入输出设备的接口电路设计作了较详细的介绍。单片微型计算机 是微型计算机 的一个重要分支,也是一种非常活跃和颇具生命力的机种。单片微型计算机简称单片机,特别适用于工业控制领域,因此又称为微控制器 。通常,单片机由单块集成电路芯片构成,内部包含有计算机的五大基本功能部件:控制器、运算器、存储器和输入/输出接口电路。因此,单片机只需要和适当的软件及外部设备相结合,便可成为一个单片机控制系统。【12】参考文献【1】濮良贵 ,纪名刚.机械设计8版.北京:高等教育出版社,2006【2】袁世先,邓小军.机械制图与CAD北京:机械工业出版社,2001【3】宋本超工程力学北京:国防工业出版社,2010【4】王宏霞, 吴燕华.模具设计与制造基础6版.北京:北京理工大学出版社,2011【5】谢存禧, 张铁.机器人技术及其应用2版. 北京:机械工业出版社,2011【6】秦曾煌电工技术6版,北京:高等教育出版社,2009【7】李坤淑工程配合与测量技术北京:机械工业出版社,2010【8】左健民液压与气压传动4版北京:机械工业出版社,2007【9】贺红电气控制技术北京:化学工业出版社,2010【10】陈日曜.金属切削原理2版. 北京: 机械工业出版社,2009【11】郑修本机械制造工艺学2版,北京:机械工业出版社,2011【12】蔡振江单片机原理及应用北京:电子工业出版社,2011 毕 业 设 计 文 献 翻 译 院 ( 系 ) 名 称 工 学 院 专 业 名 称 机 械 设 计 制 造 及 其 自 动 化 学 生 姓 名 指 导 教 师 2012 年 03 月 06 日 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 翻 译 ) 第 1 页 EXTENDING BEARING LIFE Author: Wen Jinghua Abstract Nature works hard to destroy bearings, but their chances of survival can be improved by following a few simple guidelines. Extreme neglect in a bearing leads to overheating and possibly seizure or, at worst, an explosion. But even a failed bearing leaves clues as to what went wrong. After a little detective work, action can be taken to avoid a repeat performance. Keywords: bearings failures life Bearings fail for a number of reasons, but the most common are misapplication, contamination, improper lubricant, shipping or handling damage, and misalignment. The problem is often not difficult to diagnose because a failed bearing usually leaves telltale signs about what went wrong However, while a postmortem yields good information, it is better to avoid the process altogether by specifying the bearing correctly in The first place To do this, it is useful to review the manufacturers sizing guidelines and operating characteristics for the selected bearing. Equally critical is a study of requirements for noise, torque, and runout, as well as possible exposure to contaminants, hostile liquids, and temperature extremes. This can provide further clues as to whether a bearing is right for a job. 1 Why bearings fail About 40% of ball bearing failures are caused by contamination from dust, dirt, shavings, and corrosion. Contamination also causes torque and noise problems, and is often the result of improper handling or the application environment Fortunately, a bearing failure caused by environment or handling contamination is preventable, and a simple visual examination can easily identify the cause Conducting a postmortem il1ustrates what to look for on a failed or failing bearing Then, understanding the mechanism behind the failure, such as brinelling or fatigue, helps eliminate the source of the problem. Brinelling is one type of bearing failure easily avoided by proper handing and assembly. It is characterized by indentations in the bearing raceway caused by shock 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 翻 译 ) 第 2 页 loading such as when a bearing is dropped-or incorrect assembly. Brinelling usually occurs when loads exceed the material yield point(350,000 psi in SAE 52100 chrome steel) It may also be caused by improper assembly, Which places a load across the races Raceway dents also produce noise, vibration, and increased torque. A similar defect is a pattern of elliptical dents caused by balls vibrating between raceways while the bearing is not turning This problem is called false brinelling. It occurs on equipment in transit or that vibrates when not in operation. In addition, debris created by false brinelling acts like an abrasive, further contaminating the bearing. Unlike brinelling, false binelling is often indicated by a reddish color from fretting corrosion in the lubricant. False brinelling is prevented by eliminating vibration sources and keeping the bearing well lubricated. Isolation pads on the equipment or a separate foundation may be required to reduce environmental vibration. Also a light preload on the bearing helps keep the balls and raceway in tight contact. Preloading also helps prevent false brinelling during transit. Seizures can be caused by a lack of internal clearance, improper lubrication, or excessive loading. Before seizing, excessive, friction and heat softens the bearing steel. Overheated bearings often change color, usually to blue-black or straw colored Friction also causes stress in the retainer, which can break and hasten bearing failure Premature material fatigue is caused by a high load or excessive preload When these conditions are unavoidable, bearing life should be carefully calculated so that a maintenance scheme can be worked out Another solution for fighting premature fatigue is changing material When standard bearing materials, such as 440C or SAE 52100, do not guarantee sufficient life, specialty materials can be recommended. In addition, when the problem is traced back to excessive loading, a higher capacity bearing or different configuration may be used Creep is less common than premature fatigue In bearings it is caused by excessive clearance between bore and shaft that allows the bore to rotate on the shaft Creep can be expensive because it causes damage to other components in addition to the bearing 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 翻 译 ) 第 3 页 0ther more likely creep indicators are scratches, scuff marks, or discoloration to shaft and bore To prevent creep damage, the bearing housing and shaft fittings should be visually checked Misalignment is related to creep in that it is mounting related If races are misaligned or cocked The balls track in a noncircumferencial path The problem is incorrect mounting or tolerancing, or insufficient squareness of the bearing mounting site Misalignment of more than 1/4can cause an early failure Contaminated lubricant is often more difficult to detect than misalignment or creep Contamination shows as premature wear Solid contaminants become an abrasive in the lubricant In addition。 insufficient lubrication between ball and retainer wears and weakens the retainer In this situation, lubrication is critical if the retainer is a fully machined type Ribbon or crown retainers, in contrast, allow lubricants to more easily reach all surfaces Rust is a form of moisture contamination and often indicates the wrong material for the application If the material checks out for the job, the easiest way to prevent rust is to keep bearings in their packaging, until just before installation 2 Avoiding failures The best way to handle bearing failures is to avoid them This can be done in the selection process by recognizing critical performance characteristics These include noise, starting and running torque, stiffness, nonrepetitive runout, and radial and axial play In some applications, these items are so critical that specifying an ABEC level alone is not sufficient Torque requirements are determined by the lubricant, retainer, raceway quality(roundness cross curvature and surface finish), and whether seals or shields are used Lubricant viscosity must be selected carefully because inappropriate lubricant, especially in miniature bearings, causes excessive torque Also, different lubricants have varying noise characteristics that should be matched to the application. For example, greases produce more noise than oil Nonrepetitive runout(NRR)occurs during rotation as a random eccentricity between the inner and outer races, much like a cam action NRR can be caused by 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 翻 译 ) 第 4 页 retainer tolerance or eccentricities of the raceways and balls Unlike repetitive runout, no compensation can be made for NRR. NRR is reflected in the cost of the bearing It is common in the industry to provide different bearing types and grades for specific applications For example, a bearing with an NRR of less than 0.3um is used when minimal runout is needed, such as in diskdrive spindle motors Similarly, machinetool spindles tolerate only minimal deflections to maintain precision cuts Consequently, bearings are manufactured with low NRR just for machine-tool applications Contamination is unavoidable in many industrial products, and shields and seals are commonly used to protect bearings from dust and dirt However, a perfect bearing seal is not possible because of the movement between inner and outer races Consequently, lubrication migration and contamination are always problems Once a bearing is contaminated, its lubricant deteriorates and operation becomes noisier If it overheats, the bearing can seize At the very least, contamination causes wear as it works between balls and the raceway, becoming imbedded in the races and acting as an abrasive between metal surfaces Fending off dirt with seals and shields illustrates some methods for controlling contamination Noise is as an indicator of bearing quality Various noise grades have been developed to classify bearing performance capabilities Noise analysis is done with an Anderonmeter, which is used for quality control in bearing production and also when failed bearings are returned for analysis. A transducer is attached to the outer ring and the inner race is turned at 1,800rpm on an air spindle. Noise is measured in andirons, which represent ball displacement in m/rad. With experience, inspectors can identify the smallest flaw from their sound. Dust, for example, makes an irregular crackling. Ball scratches make a consistent popping and are the most difficult to identify. Inner-race damage is normally a constant high-pitched noise, while a damaged outer race makes an intermittent sound as it rotates. 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 翻 译 ) 第 5 页 Bearing defects are further identified by their frequencies. Generally, defects are separated into low, medium, and high wavelengths. Defects are also referenced to the number of irregularities per revolution. Low-band noise is the effect of long-wavelength irregularities that occur about 1.6 to 10 times per revolution. These are caused by a variety of inconsistencies, such as pockets in the race. Detectable pockets are manufacturing flaws and result when the race is mounted too tightly in multiplejaw chucks. Medium-hand noise is characterized by irregularities that occur 10 to 60 times per revolution. It is caused by vibration in the grinding operation that produces balls and raceways. High-hand irregularities occur at 60 to 300 times per revolution and indicate closely spaced chatter marks or widely spaced, rough irregularities. Classifying bearings by their noise characteristics allows users to specify a noise grade in addition to the ABEC standards used by most manufacturers. ABEC defines physical tolerances such as bore, outer diameter, and runout. As the ABEC class number increase (from 3 to 9), tolerances are tightened. ABEC class, however, does not specify other bearing characteristics such as raceway quality, finish, or noise. Hence, a noise classification helps improve on the industry standard. 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 翻 译 ) 第 6 页 如 何 延 长 轴 承 寿 命 作 者 : 温 京 华 摘 要 : 自 然 界 苛 刻 的 工 作 条 件 会 导 致 轴 承 的 失 效 , 但 是 如 果 遵 循 一 些 简 单 的 规 则 , 轴 承 正 常 运 转 的 机 会 是 能 够 被 提 高 的 。 在 轴 承 的 使 用 过 程 当 中 , 过 分 的 忽 视 会 导 致 轴 承 的 过 热 现 象 , 也 可 能 使 轴 承 不 能 够 再 被 使 用 , 甚 至 完 全 的 破 坏 。 但 是 一 个 被 损 坏 的 轴 承 , 会 留 下 它 为 什 么 被 损 坏 的 线 索 。 通 过 一 些 细 致 的 侦 察 工 作 , 我 们 可 以 采 取 行 动 来 避 免 轴 承 的 再 次 失 效 。 关 键 词 : 轴 承 失 效 寿 命 导 致 轴 承 失 效 的 原 因 很 多 , 但 常 见 的 是 不 正 确 的 使 用 、 污 染 、 润 滑 剂 使 用 不 当 、 装 卸 或 搬 运 时 的 损 伤 及 安 装 误 差 等 。 诊 断 失 效 的 原 因 并 不 困 难 , 因 为 根 据 轴 承 上 留 下 的 痕 迹 可 以 确 定 轴 承 失 效 的 原 因 。 然 而 , 当 事 后 的 调 查 分 析 提 供 出 宝 贵 的 信 息 时 , 最 好 首 先 通 过 正 确 地 选 定 轴 承 来 完 全 避 免 失 效 的 发 生 。 为 了 做 到 这 一 点 , 再 考 察 一 下 制 造 厂 商 的 尺 寸 定 位 指 南 和 所 选 轴 承 的 使 用 特 点 是 非 常 重 要 的 。 1 、 轴 承 失 效 的 原 因 在 球 轴 承 的 失 效 中 约 有 40%是 由 灰 尘 、 脏 物 、 碎 屑 的 污 染 以 及 腐 蚀 造 成 的 。 污 染 通 常 是 由 不 正 确 的 使 用 和 不 良 的 使 用 环 境 造 成 的 , 它 还 会 引 起 扭 矩 和 噪 声 的 问 题 。 由 环 境 和 污 染 所 产 生 的 轴 承 失 效 是 可 以 预 防 的 , 而 且 通 过 简 单 的 肉 眼 观 察 是 可 以 确 定 产 生 这 类 失 效 的 原 因 。 通 过 失 效 后 的 分 析 可 以 得 知 对 已 经 失 效 的 或 将 要 失 效 的 轴 承 应 该 在 哪 些 方 面 进 行 查 看 。 弄 清 诸 如 剥 蚀 和 疲 劳 破 坏 一 类 失 效 的 机 理 , 有 助 于 消 除 问 题 的 根 源 。 只 要 使 用 和 安 装 合 理 , 轴 承 的 剥 蚀 是 容 易 避 免 的 。 剥 蚀 的 特 征 是 在 轴 承 圈 滚 道 上 留 有 由 冲 击 载 荷 或 不 正 确 的 安 装 产 生 的 压 痕 。 剥 蚀 通 常 是 在 载 荷 超 过 材 料 屈 服 极 限 时 发 生 的 。 如 果 安 装 不 正 确 从 而 使 某 一 载 荷 横 穿 轴 承 圈 也 会 产 生 剥 蚀 。 轴 承 圈 上 的 压 坑 还 会 产 生 噪 声 、 振 动 和 附 加 扭 矩 。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 翻 译 ) 第 7 页 类 似 的 一 种 缺 陷 是 当 轴 承 不 旋 转 时 由 于 滚 珠 在 轴 承 圈 间 振 动 而 产 生 的 椭 圆 形 压 痕 。 这 种 破 坏 称 为 低 荷 振 蚀 。 这 种 破 坏 在 运 输 中 的 设 备 和 不 工 作 时 仍 振 动 的 设 备 中 都 会 产 生 。 此 外 , 低 荷 振 蚀 产 生 的 碎 屑 的 作 用 就 象 磨 粒 一 样 , 会 进 一 步 损 害 轴 承 。 与 剥 蚀 不 同 , 低 荷 振 蚀 的 特 征 通 常 是 由 于 微 振 磨 损 腐 蚀 在 润 滑 剂 中 会 产 生 淡 红 色 。 消 除 振 动 源 并 保 持 良 好 的 轴 承 润 滑 可 以 防 止 低 荷 振 蚀 。 给 设 备 加 隔 离 垫 或 对 底 座 进 行 隔 离 可 以 减 轻 环 境 的 振 动 。 另 外 在 轴 承 上 加 一 个 较 小 的 预 载 荷 不 仅 有 助 于 滚 珠 和 轴 承 圈 保 持 紧 密 的 接 触 , 并 且 对 防 止 在 设 备 运 输 中 产 生 的 低 荷 振 蚀 也 有 帮 助 。 造 成 轴 承 卡 住 的 原 因 是 缺 少 内 隙 、 润 滑 不 当 和 载 荷 过 大 。 在 卡 住 之 前 , 过 大 的 摩 擦 和 热 量 使 轴 承 钢 软 化 。 过 热 的 轴 承 通 常 会 改 变 颜 色 , 一 般 会 变 成 蓝 黑 色 或 淡 黄 色 。 摩 擦 还 会 使 保 持 架 受 力 , 这 会 破 坏 支 承 架 , 并 加 速 轴 承 的 失 效 。 材 料 过 早 出 现 疲 劳 破 坏 是 由 重 载 后 过 大 的 预 载 引 起 的 。 如 果 这 些 条 件 不 可 避 免 , 就 应 仔 细 计 算 轴 承 寿 命 , 以 制 定 一 个 维 护 计 划 。 另 一 个 解 决 办 法 是 更 换 材 料 。 若 标 准 的 轴 承 材 料 不 能 保 证 足 够 的 轴 承 寿 命 , 就 应 当 采 用 特 殊 的 材 料 。 另 外 , 如 果 这 个 问 题 是 由 于 载 荷 过 大 造 成 的 , 就 应 该 采 用 抗 载 能 力 更 强 或 其 他 结 构 的 轴 承 。 蠕 动 不 象 过 早 疲 劳 那 样 普 遍 。 轴 承 的 蠕 动 是 由 于 轴 和 内 圈 之 间 的 间 隙 过 大 造 成 的 。 蠕 动 的 害 处 很 大 , 它 不 仅 损 害 轴 承 , 也 破 坏 其 他 零 件 。 蠕动的明显特征是划痕、擦痕或轴与内圈的颜色变化。为了防止蠕动,应该先用 肉眼检查一下轴承箱件和轴的配件。 蠕 动 与 安 装 不 正 有 关 。 如 果 轴 承 圈 不 正 或 翘 起 , 滚 珠 将 沿 着 一 个 非 圆 周 轨 道 运 动 。 这 个 问 题 是 由 于 安 装 不 正 确 或 公 差 不 正 确 或 轴 承 安 装 现 场 的 垂 直 度 不 够 造 成 的 。 如 果 偏 斜 超 过 0.25, 轴 承 就 会 过 早 地 失 效 。 检 查 润 滑 剂 的 污 染 比 检 查 装 配 不 正 或 蠕 动 要 困 难 得 多 。 污 染 的 特 征 是 使 轴 承 过 早 的 出 现 磨 损 。 润 滑 剂 中 的 固 体 杂 质 就 象 磨 粒 一 样 。 如 果 滚 珠 和 保 持 架 之 间 润 滑 不 良 也 会 磨 损 并 削 弱 保 持 架 。 在 这 种 情 况 下 , 润 滑 对 于 完 全 加 工 形 式 的 保 持 架 来 说 是 至 关 重 要 的 。 相 比 之 下 , 带 状 或 冠 状 保 持 架 能 较 容 易 地 使 润 滑 剂 到 达 全 部 表 面 。 锈 是 湿 气 污 染 的 一 种 形 式 , 它 的 出 现 常 常 表 明 材 料 选 择 不 当 。 如 果 某 一 材 料 经 检 验 适 合 工 作 要 求 , 那 么 防 止 生 锈 的 最 简 单 的 方 法 是 给 轴 承 包 装 起 来 , 直 到 安 装 使 用 时 才 打 开 包 装 。 2 、 避 免 失 效 的 方 法 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 翻 译 ) 第 8 页 解 决 轴 承 失 效 问 题 的 最 好 办 法 就 是 避 免 失 效 发 生 。 这 可 以 在 选 用 过 程 中 通 过 考 虑 关 键 性 能 特 征 来 实 现 。 这 些 特 征 包 括 噪 声 、 起 动 和 运 转 扭 矩 、 刚 性 、 非 重 复 性 振 摆 以 及 径 向 和 轴 向 间 隙 。 扭 矩 要 求 是 由 润 滑 剂 、 保 持 架 、 轴 承 圈 质 量 ( 弯 曲 部 分 的 圆 度 和 表 面 加 工 质 量 ) 以 及 是 否 使 用 密 封 或 遮 护 装 置 来 决 定 。 润 滑 剂 的 粘 度 必 须 认 真 加 以 选 择 , 因 为 不 适 宜 的 润 滑 剂 会 产 生 过 大 的 扭 矩 , 这 在 小 型 轴 承 中 尤 其 如 此 。 另 外 , 不 同 的 润 滑 剂 的 噪 声 特 性 也 不 一 样 。 举 例 来 说 , 润 滑 脂 产 生 的 噪 声 比 润 滑 油 大 一 些 。 因 此 , 要 根 据 不 同 的 用 途 来 选 用 润 滑 剂 。 在 轴 承 转 动 过 程 中 , 如 果 内 圈 和 外 圈 之 间 存 在 一 个 随 机 的 偏 心 距 , 就 会 产 生 与 凸 轮 运 动 非 常 相 似 的 非 重 复 性 振 摆 ( NRR) 。 保 持 架 的 尺 寸 误 差 和 轴 承 圈 与 滚 珠 的 偏 心 都 会 引 起 NRR。 和 重 复 性 振 摆 不 同 的 是 , NRR 是 没 有 办 法 进 行 补 偿 的 。 在 工 业 中 一 般 是 根 据 具 体 的 应 用 来 选 择 不 同 类 型 和 精 度 等 级 的 轴 承 。 例 如 , 当 要 求 振 摆 最 小 时 , 轴 承 的 非 重 复 性 振 摆 不 能 超 过 0.3 微 米 。 同 样 , 机 床 主 轴 只 能 容 许 最 小 的 振 摆 , 以 保 证 切 削 精 度 。 因 此 在 机 床 的 应 用 中 应 该 使 用 非 重 复 性 振 摆 较 小 的 轴 承 。 在 许 多 工 业 产 品 中 , 污 染 是 不 可 避 免 的 , 因 此 常 用 密 封 或 遮 护 装 置 来 保 护 轴 承 , 使 其 免 受 灰 尘 或 脏 物 的 侵 蚀 。 但 是 , 由 于 轴 承 内 外 圈 的 运 动 , 使 轴 承 的 密 封 不 可 能 达 到 完 美 的 程 度 , 因 此 润 滑 油 的 泄 漏 和 污 染 始 终 是 一 个 未 能 解 决 的 问 题 。 一 旦 轴 承 受 到 污 染 , 润 滑 剂 就 要 变 质 , 运 行 噪 声 也 随 之 变 大 。 如 果 轴 承 过 热 , 它 将 会 卡 住 。 当 污 染 物 处 于 滚 珠 和 轴 承 圈 之 间 时 , 其 作 用 和 金 属 表 面 之 间 的 磨 粒 一 样 , 会 使 轴 承 磨 损 。 采 用 密 封 和 遮 护 装 置 来 挡 开 脏 物 是 控 制 污 染 的 一 种 方 法 。 噪 声 是 反 映 轴 承 质 量 的 一 个 指 标 。 轴 承 的 性 能 可 以 用 不 同 的 噪 声 等 级 来 表 示 。 噪 声 的 分 析 是 用 安 德 逊 计 进 行 的 , 该 仪 器 在 轴 承 生 产 中 可 用 来 控 制 质 量 , 也 可 对 失 效 的 轴 承 进 行 分 析 。 将 一 传 感 器 连 接 在 轴 承 外 圈 上 , 而 内 圈 在 心 轴 以 1800r/min 的 转 速 旋 转 。 测 量 噪 声 的 单 位 为 anderon。 即 用 um/rad 表 示 的 轴 承 位 移 。 根 据 经 验 , 观 察 者 可 以 根 据 声 音 辨 别 出 微 小 的 缺 陷 。 例 如 , 灰 尘 产 生 的 是 不 规 则 的 劈 啪 声 ; 滚 珠 划 痕 产 生 一 种 连 续 的 爆 破 声 , 确 定 这 种 划 痕 最 困 难 ; 内 圈 损 伤 通 常 产 生 连 续 的 高 频 噪 声 , 而 外 圈 损 伤 则 产 生 一 种 间 歇 的 声 音 。 轴 承 缺 陷 可 以 通 过 其 频 率 特 性 进 一 步 加 以 鉴 定 。 通 常 轴 承 缺 陷 被 分 为 低 、 中 、 高 三 个 波 段 。 缺 陷 还 可 以 根 据 轴 承 每 转 动 一 周 出 现 的 不 规 则 变 化 的 次 数 加 以 鉴 定 。 低 频 噪 声 是 长 波 段 不 规 则 变 化 的 结 果 。 轴 承 每 转 一 周 这 种 不 规 则 变 化 可 出 现 1.610 次 , 它 们 是 由 各 种 干 涉 ( 例 如 轴 承 圈 滚 道 上 的 凹 坑 ) 引 起 的 。 可 察 觉 的 凹 坑 是 一 种 制 造 缺 陷 , 它 是 在 制 造 过 程 中 由 于 多 爪 卡 盘 夹 的 太 紧 而 形 成 的 。 黄 河 科 技 学 院 毕 业 设 计 ( 文 献 翻 译 ) 第 9 页 中 频 噪 声 的 特 征 是 轴 承 每 旋 转 一 周 不 规 则 变 化 出 现 1060 次 。 这 种 缺 陷 是 由 在 轴 承 圈 和 滚 珠 的 磨 削 加 工 中 出 现 的 振 动 引 起 的 。 轴 承 每 旋 转 一 周 高 频 不 规 则 变 化 出 现 60300 次 , 它 表 明 轴 承 上 存 在 着 密 集 的 振 痕 或 大 面 积 的 粗 糙 不 平 。 利 用 轴 承 的 噪 声 特 性 对 轴 承 进 行 分 类 , 用 户 除 了 可 以 确 定 大 多 数 厂 商 所 使 用 的 ABEC 标 准 外 , 还 可 确 定 轴 承 的 噪 声 等 级 。 ABEC 标 准 只 定 义 了 诸 如 孔 、 外 径 、 振 摆 等 尺 寸 公 差 。 随 着 ABEC 级 别 的 增 加 ( 从 3 增 到 9) , 公 差 逐 渐 变 小 。 但 ABEC 等 级 并 不 能 反 映 其 他 轴 承 特 性 , 如 轴 承 圈 质 量 、 粗 糙 度 、 噪 声 等 。 因 此 , 噪 声 等 级 的 划 分 有 助 于 工 业 标 准 的 改 进 。
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