基于低粘度绿色润滑剂的高速动静压陶瓷滑动轴承研究

本项目的目标是，基于新型低粘度绿色流体润滑剂，研制出动静压陶瓷高速高精密主轴。研究工作中，首先需要研制一种在一定范围内粘度可控的低粘度绿色流体润滑剂，并进行相关性能测试；随后对轴承进行数值计算及动力学分析，以得出润滑剂粘度与轴承间隙的最佳搭配、轴承最优结构形式等；搭建主轴实验台，对在使用该可控粘度润滑剂情况下摩擦副跑和情况、主轴性能等方面进行研究，通过不断对润滑剂、轴承-主轴系统进行修改完善，最终使其达到如下技术指标：主轴回转精度≤1μm；主轴转速≥15000rpm；主轴Dn值：≥1500000mmor/min，并在国内外学术刊物和会议上发表论文2篇以上（SCI/EI检索），申请发明专利1项以上。所有工作预期三年内完成。

摘要：高速高精密主轴系统是高速加工机床的心脏部件，而液体动静压电主轴因其具有高承载能力、高刚度、高阻尼减震性等优势，被看作未来高速高精密机床主轴的首选方案。针对传统油润滑动静压轴承易受高速温升影响，性能稳定性差和水润滑轴承在防锈、材料方面的问题，本课题提出了一种新型的高速动静压陶瓷轴承。它突破了传统动静压轴承的局限性，并对我国制造业水平的提高有着重要意义。.本项目是基于低粘度绿色润滑剂的高速动静压陶瓷滑动轴承的研究。在项目实行期间，已研制出一种在一定范围内粘度可控的低粘度绿色流体润滑剂，并进行了相关性能测试，确定了工程陶瓷材料SiC为最佳的摩擦副材料；同时对该轴承进行了数值计算及动力学分析，得出润滑剂粘度与轴承间隙的最佳配合、轴承的最优结构形式等；完成了非牛顿流体润滑轴承-转子系统的非线性动力学分析，并且完成了高速陶瓷动静压电主轴系统的设计与制造；搭建了主轴专用的主轴试验台，对在使用该可控粘度润滑剂情况下摩擦副的跑合情况、主轴性能等方面进行了研究，通过不断地对润滑剂、轴承-主轴系统进行修改完善，最终使其达到了如下的技术指标：主轴径向回转精度误差≤1μm ；主轴转速≥15000rpm；主轴Dn值≥1500000mm•r/min，并在国内外学术刊物和会议上发表论文8篇（其中SCI检索2篇，EI检索5篇，核心期刊1篇，任务书要求SCI/EI检索2篇），申请发明专利8项（其中已授权5项，任务书要求申请发明专利1项）；所有预期工作均已完成，为制造和研发高性能的机床主轴打下了坚实的理论和实验基础。