線性軸承是一種用于直線運(yùn)動(dòng)的滾動(dòng)或滑動(dòng)軸承,具有摩擦力小、結(jié)構(gòu)可靠、承載能力強(qiáng)、長距離運(yùn)行精度高、使用壽命長等特點(diǎn),常應(yīng)用于各種機(jī)床、沖床、打印機(jī)等工業(yè)機(jī)械設(shè)備。中低速磁浮車輛的懸浮架是由多個(gè)基本結(jié)構(gòu)相同的模塊裝配組成。磁浮列車通過曲線時(shí),懸浮架模塊會(huì)根據(jù)線路線形擬合成曲線,導(dǎo)致不同位置的模塊相對(duì)于車體將產(chǎn)生不同的橫向位移量,其中端部模塊橫向位移超過300mm??紤]到常應(yīng)用于機(jī)車車輛上的空氣彈簧不足以提供如此大的位移量, 因此在車體與懸浮架之間設(shè)置具有大位移技術(shù)特點(diǎn)的線性軸承, 以適應(yīng)中低速磁浮車輛過曲線要求 。
線性軸承
線性軸承是用于線性運(yùn)動(dòng)的球或滑動(dòng)軸承。
線性球軸承包含一個(gè)塑料保持架,以承載引導(dǎo)球滾動(dòng)的淬硬鋼滾道段。軸承在淬硬磨光軸上移動(dòng)。
線性滑動(dòng)軸承包含一個(gè)塑料軸套,軸套安裝在鋼質(zhì)軸承箱中,在磨光軸上移動(dòng)。
中低速磁浮車輛懸浮架在平直道姿態(tài):每節(jié)車輛懸浮架共有5個(gè)模塊裝配,12套滑臺(tái)裝置,左右模塊各6套,其中第Ⅱ、Ⅴ位滑臺(tái)為固定滑臺(tái)與車體相連,第Ⅰ、Ⅵ位滑臺(tái)為端部滑臺(tái),第Ⅲ、Ⅳ位滑臺(tái)為中間滑臺(tái)。在端部滑臺(tái)和中間滑臺(tái)上安裝有線性軸承裝置,線性軸承導(dǎo)軌固定于車體底板,滑塊固定于滑臺(tái)安裝面上。
列車通過曲線時(shí),懸浮架姿態(tài):理想狀態(tài)下各模塊處于曲線的徑向位置,擬合成相應(yīng)曲線。由于Ⅱ、Ⅴ位滑臺(tái)與車體固定,其位置決定了車體在曲線上的位置。根據(jù)曲線擬合分析,端部滑臺(tái)相對(duì)于車體的的橫向位移量最大,中間滑臺(tái)相對(duì)于車體的橫向位移約為端部滑臺(tái)位移量的一半。由于外軌與內(nèi)軌的曲線半徑略有差別,且懸浮架左右模塊可以相互解耦, 導(dǎo)致同一位滑臺(tái)相對(duì)于內(nèi)外軌的橫向位移也略有不同。
中低速磁浮列車的正線允許最小平面曲線半徑可達(dá)100m,庫線最小曲線半徑可達(dá)50m。當(dāng)列車位于半徑為50m的曲線上時(shí),根據(jù)曲線擬合分析初步計(jì)算可得各滑臺(tái)的橫向位移量:位于內(nèi)側(cè)軌道的端部滑臺(tái)產(chǎn)生的橫向位移最大,其最大值為326mm。普通輪軌車輛轉(zhuǎn)向架的空氣彈簧最大橫向位移一般也只有120mm左右,而且應(yīng)用于中低速磁浮車輛的空氣彈簧受限于懸浮架空間結(jié)構(gòu)等因素,空氣彈簧體積較小,其橫向位移值約為20mm,空氣彈簧無法實(shí)現(xiàn)如此大的橫向位移, 因此在車體與滑臺(tái)之間設(shè)置大位移線性軸承,滿足懸浮架相對(duì)于車體橫向運(yùn)動(dòng)的位移需求,是一種較合理的選擇 。
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直線運(yùn)動(dòng)軸承是有其獨(dú)立的分類的。不屬于滾動(dòng)軸承和滑動(dòng)軸承。不過直線軸承按照滾動(dòng)體的種類、工作時(shí)滾動(dòng)體是否循環(huán)、所承受載荷及作用方向、一套軸承內(nèi)滾動(dòng)體列數(shù)分為不同類型?!筮B安納海姆軸承進(jìn)出口有限公司...
中低速磁浮車輛二系懸掛裝置采用空氣彈簧結(jié)構(gòu),線性軸承是空氣彈簧懸掛裝置的關(guān)鍵部件之一,其設(shè)計(jì)選型須滿足懸浮架和車體連接、傳遞載荷以及適應(yīng)車輛曲線通過等性能要求。
空氣彈簧懸掛裝置由空氣彈簧、端部滑臺(tái)、中間滑臺(tái)、固定滑臺(tái)、線性軸承等部件組成。線性軸承水平安裝在端部滑臺(tái)與中間滑臺(tái)上,采用雙導(dǎo)軌滑行機(jī)構(gòu)。
1.線性軸承選型
線性軸承是懸浮架上工作負(fù)荷較大、安全性要求較高的部件之一, 其性能直接決定了列車能否安全運(yùn)行并順暢通過曲線。其選型工作主要需考慮車輛負(fù)荷、線性軸承安全系數(shù)、結(jié)構(gòu)尺寸、可維護(hù)性等幾個(gè)方面。
(1)線性軸承負(fù)荷與安全系數(shù)計(jì)算
應(yīng)用于中低速磁浮車輛的線性軸承滑塊主要承受垂向負(fù)荷及側(cè)向負(fù)荷,各滑塊的垂向負(fù)荷大小與空氣彈簧對(duì)滑臺(tái)的支撐力大小及作用中心有關(guān),側(cè)向負(fù)荷與列車牽引或制動(dòng)時(shí)加速度引起的慣性力有關(guān)。
(2)端部滑臺(tái)線性軸承負(fù)荷計(jì)算
端部滑臺(tái)的一根導(dǎo)軌采用單滑塊支撐、另一根導(dǎo)軌采用雙滑塊支撐。根據(jù)空氣彈簧懸掛裝置設(shè)計(jì)可知,列車所有空氣彈簧壓力均等,即各空氣彈簧對(duì)滑臺(tái)的支撐力F 大小相等。端部滑臺(tái)沒有設(shè)置牽引拉桿,因此其上線性軸承側(cè)向不受車輛縱向力作用。
(3)中間滑臺(tái)線性軸承負(fù)荷計(jì)算
中間滑臺(tái)為左右對(duì)稱結(jié)構(gòu),兩根導(dǎo)軌均采用雙滑塊支撐,因此線性軸承滑塊受到的垂向力兩兩相等??栈蓪?duì)滑臺(tái)的支撐力均與端部滑臺(tái)相同。列車牽引或制動(dòng)時(shí),牽引拉桿對(duì)各滑臺(tái)的縱向作用力相等,同一滑臺(tái)上每個(gè)線性軸承滑塊受到的側(cè)向力也近似認(rèn)為大小相等。
取前后均有牽引拉桿作用的中間滑臺(tái)作為計(jì)算對(duì)象,在列車牽引或制動(dòng)時(shí),該滑臺(tái)上的線性軸承滑塊所受的側(cè)向力最大。
(2)額定壽命計(jì)算
盡管國內(nèi)暫時(shí)沒有正式運(yùn)營的中低速磁浮線路,根據(jù)軌道交通應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)估計(jì)磁浮運(yùn)營線每公里的曲線數(shù)平均為一個(gè)。設(shè)磁浮車輛進(jìn)出曲線時(shí),均按通過正線最小曲線R100 m 所對(duì)應(yīng)的線性軸承滑動(dòng)量150 mm計(jì)算,磁浮車輛每通過曲線一次,線性軸承滑動(dòng)量共計(jì)為300 mm。按磁浮車輛年運(yùn)行公里數(shù)為12.5×104 km計(jì)算,線性軸承的年滑動(dòng)量為37.5 km。因此,可以計(jì)算端部滑臺(tái)上的單滑塊線性軸承的額定計(jì)算壽命最小達(dá)1392年,雙滑塊線性軸承的額定計(jì)算壽命最小為23.2年;中間滑臺(tái)上的雙滑塊線性軸承額定計(jì)算壽命最小為12.4年。
(3)結(jié)構(gòu)尺寸
線性軸承結(jié)構(gòu)尺寸設(shè)計(jì)主要考慮直線導(dǎo)軌長度尺寸。在通過曲線時(shí),滑塊相對(duì)直線導(dǎo)軌左右運(yùn)動(dòng),結(jié)合上一節(jié)最小半徑曲線擬合分析結(jié)果,其直線導(dǎo)軌長度需滿足滑塊左右運(yùn)動(dòng)的最大橫移量要求,并預(yù)留有一定的安全裕量。直線導(dǎo)軌預(yù)留的安全裕量均大于30 mm,滿足線性軸承左右滑動(dòng)時(shí)的安全需求。
2.強(qiáng)度校核
以下主要對(duì)線性軸承滑塊與導(dǎo)軌及其連接件進(jìn)行強(qiáng)度校核與評(píng)估,其強(qiáng)度直接關(guān)乎線性軸承能否正常工作與列車的安全運(yùn)行問題。
(1)線性軸承滑塊及導(dǎo)軌強(qiáng)度校核
計(jì)算滑塊強(qiáng)度時(shí),選取受力最大的中間滑臺(tái)上線性軸承滑塊作為計(jì)算對(duì)象,在滑塊定位孔施加固定約束,在滑塊與導(dǎo)軌的作用面上施加載荷。計(jì)算導(dǎo)軌強(qiáng)度時(shí),選取中間滑臺(tái)的線性軸承導(dǎo)軌作為計(jì)算對(duì)象,在導(dǎo)軌的定位孔施加固定約束,在導(dǎo)軌與兩滑塊的作用面上施加載荷。
(2)連接件強(qiáng)度校核
線性軸承連接件主要有連接滑塊與滑臺(tái)的M10螺栓,以及連接導(dǎo)軌與車體底板的M8螺栓。通過給螺栓施加預(yù)緊力,使被連接體在受橫向載荷作用時(shí),結(jié)合面不發(fā)生相對(duì)位移 。
通過對(duì)中低速磁浮車輛曲線通過分析,采用線性軸承以適應(yīng)懸浮架與車體大橫向位移要求是必要的,也是可行的。
計(jì)算分析了線性軸承的工作負(fù)荷、安全系數(shù)及額定壽命,并對(duì)線性軸承的滑塊與導(dǎo)軌及連接件進(jìn)行了強(qiáng)度校核。計(jì)算結(jié)果表明選定的線性軸承選型合理,安全系數(shù)符合相關(guān)規(guī)定,線性軸承的滑塊與導(dǎo)軌強(qiáng)度滿足要求,滑塊與滑臺(tái)的連接螺栓強(qiáng)度滿足使用要求。
線性軸承在中低速磁浮車輛上的成功應(yīng)用,為新一代中低速磁浮車輛研制打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。線性軸承的實(shí)際運(yùn)用效果,包括車輛通過曲線時(shí)的性能表現(xiàn)、使用壽命、潤滑周期和維護(hù)保養(yǎng)等,還有待于線性軸承在車輛上長期運(yùn)行考核中加以驗(yàn)證 。
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評(píng)分: 4.7
對(duì)重型載重汽車平衡懸架的橡膠軸承進(jìn)行分析。假設(shè)橡膠為超彈性材料,給橡膠軸承施加固定約束和徑向位移,并利用ANSYS有限元模型進(jìn)行求解,得到徑向位移及應(yīng)力分布,結(jié)果表明該結(jié)構(gòu)是合理的。
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頁數(shù): 2頁
評(píng)分: 4.6
軸承檢修 高、中壓缸的前軸承為自位式可傾瓦軸承,軸承體制承兩半,在水平中分面用銷定位, 各瓦塊裝在軸承體內(nèi), 以球面墊塊來支承和定位, 墊塊球面與瓦塊中心的墊片接觸, 使軸承 與轉(zhuǎn)子能自動(dòng)對(duì)中,軸承體有五塊鋼墊塊支承在軸承座球形孔上,墊塊與軸承體間有墊片, 可調(diào)整軸承中心,有軸向定位裝置防止軸承軸向移動(dòng)。高、中壓缸的后軸承為可傾瓦軸承, 除軸承體與軸承座之間無球形墊塊外,其他與前軸承相似。 低壓缸錢軸承上半瓦為圓筒形,下半瓦為兩塊可傾瓦組成,軸承體與軸承之間有球形 調(diào)整墊塊。后軸承為圓筒形,帶球形調(diào)整墊塊。 推力軸承位于高、中壓前軸承之前,并處于同一軸承座內(nèi),推力軸承是自位式的,通 過均壓塊, 使每一個(gè)瓦塊都承受同樣的載荷。 瓦塊和均壓塊裝在支承環(huán)內(nèi), 支承環(huán)則裝于殼 體內(nèi)。推力軸承殼體的軸向位置,可由定位機(jī)構(gòu)調(diào)整。 發(fā)電機(jī)前后軸承有端蓋支承并經(jīng)絕緣,其上半為橢圓瓦,下半為圓筒瓦。 勵(lì)磁機(jī)
用PLC控制直線滑臺(tái)模組是比較容易實(shí)現(xiàn)的,企業(yè)應(yīng)該合理控制運(yùn)動(dòng):
電動(dòng)控制可以進(jìn)行電路細(xì)分,分辨率可以達(dá)到超微米級(jí),還可以通過計(jì)算機(jī)控制,達(dá)到自動(dòng)化目的。電動(dòng)平移臺(tái)多采用滾珠絲杠傳動(dòng),可循環(huán)的線性軸承或線性滑塊做導(dǎo)軌,所以行程可以很大,可到3米,負(fù)載可到100kg(慢速還可提高),精度也可達(dá)到+-0.02微米級(jí),但價(jià)格偏高。
主要有三種PLC控制方法,每一種都有其優(yōu)劣勢,企業(yè)應(yīng)該根據(jù)自身的特點(diǎn)及需求選擇合適的控制方式。
1、進(jìn)給方向控制:即步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向控制。步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)向可以通過改變步進(jìn)電機(jī)各繞組的通電順序來改變其正反轉(zhuǎn)方向,也可以通過PLC輸出的方向控制信號(hào)改變硬件環(huán)行分配器的輸出順序來實(shí)現(xiàn)。
2、行程控制 :直線滑臺(tái)模組的行程則采用數(shù)字控制來實(shí)現(xiàn),由于行程正比于步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角,只要控制步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角即可,而步進(jìn)電機(jī)的總轉(zhuǎn)角正比于所輸入的控制脈沖個(gè)數(shù),;因此可以根據(jù)伺服機(jī)構(gòu)的位移量確定PLC輸出的脈沖個(gè)數(shù)。
3、進(jìn)給速度控制 :伺服機(jī)構(gòu)的進(jìn)給速度取決于步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速,而步進(jìn)電機(jī)的轉(zhuǎn)速取決于輸入的脈沖頻率,因此可以根據(jù)該工序要求的進(jìn)給速度,確定其PLC輸出的脈沖頻率。
利用PLC控制直線滑臺(tái)模組既便捷又簡易,很多企業(yè)都會(huì)用PLC控制的方法實(shí)現(xiàn)直線模組的運(yùn)動(dòng)。