第二节 液体动压轴承的维修
一、多油楔动压轴承
我们知道，滑动轴承适用于高速、轻载及重型的轴的支承。多油楔动压轴承由于其形成的油膜压力与主轴和轴瓦的相对运动速度有直接关系，速度越高，形成的压力越大，因此，对于难以形成液压油膜的低速运转的轴承不易采用多油楔动压轴承。
当多油楔动压滑动轴承轴颈表面对轴瓦内表面有一定的相对速度时，能形成数个有相当压力（压力一般在几个到十几个大气压）的油楔在周围把轴推向中心，因而主轴有较好的向心性。当主轴受到外载时，主轴会产生偏心，偏向轴瓦的油楔变薄而压力升高，与其相对的油楔变厚而压力降低，油楔产生抵抗外载的能力，使主轴形成新的平衡。油楔有相当高的刚度。
多油楔动压滑动轴承的承载能力与轴和轴瓦之间的相对运动速度、油的黏度、轴与轴瓦的间隙及密合程度、轴瓦的数目和几何尺寸、轴的形位误差、油的清洁度等都有密切关系，在修复时应十分细致。
多油楔动压滑动轴承按轴瓦的结构分为固定多油楔轴承和活动多油楔轴承两种。
1.固定多油楔轴承
这种轴承的油楔是由机械加工形成的，因此轴承工作时的尺寸精度、接触情况和油楔参数等都较稳定，拆装后基本无变化，维修方便，但加工较为困难。
图1-12所示为MG1420型高精度万能外圆磨床的砂轮主轴及轴承。主轴前端是固定多油楔滑动轴承1，后端为NN3000K型双列圆柱滚子轴承6，主轴的轴向定位由前、后止推环2和5控制。固定多油楔的结构如图1-12b所示，它的外圆为圆柱形，内孔为1∶20的圆锥形。轴瓦内壁圆周上开有五个均布的油槽，油槽的形状是阿基米德螺线，用铲削加工，现在可用数控铣（或加工中心）加工，槽深为0.1～0.15mm。这种轴承适用于磨床砂轮主轴，旋转方向是固定的，如图1-12c所示。液压泵提供的低压油经孔a进入阿基米德螺旋槽的进口，从回油槽b流出，形成循环油流。提供低压油的目的是为避免在主轴起动或停止时由于油楔无压力而产生轴与轴瓦间的直接摩擦。主轴前轴承的间隙由螺母3调整，后轴承间隙用调整双列滚柱轴承间隙的螺母实现，主轴轴向间隙由螺母4调整，轴向也形成油楔，承载轴向力。轴瓦材料是在15钢制成的钢筒内表面用离心铸造法铸造一层镍铬青铜后加工而成。
图1-13所示为CM6132型车床主轴及轴承。该车床的特点是转速变化大，主轴需要正反转，因此其多油楔动压滑动轴承内表面加工成长圆弧形，以适应正反转。无论正转还是反转都能形成油楔。CM6132型车床主轴的轴承是在轴瓦的内表面上加工出三个圆弧槽，均布于圆周上，槽深为0.2mm，主轴的转速范围是19～2000r/min。当主轴在低速时，不能形成较强的液压油膜，因此在三个圆弧槽之间还有相当大面积的圆的部分，在低速时由这部分来承载。轴承采用压力循环供油。轴承的外表面为圆锥形，调整螺母1、3可使轴瓦轴向移动产生变形，从而调整轴承间隙。为使轴瓦变形均匀，在外圆周上开有许多纵向槽。件5是枣木块，填在开口内，以防漏油。
图1-12 MG1420型高精度万能外圆磨床的砂轮主轴及轴承
a）轴承装配图 b）固定多油楔的形状 c）主轴放置方向
1—固定多油楔滑动轴承 2、5—止推环 3、4—螺母 6—双列圆柱滚子轴承a—进油孔 b—回油槽
2.活动多油楔轴承
活动多油楔轴承由三块、四块或五块轴瓦组成。图1-14所示为M1432B型外圆磨床砂轮主轴结构，采用四片短轴瓦。轴瓦的包角为60°，长径比为3∶4。
图1-13 CM6132型车床主轴及轴承
a）主轴结构 b）轴承 c）轴瓦收紧时的弯矩图
1、3—螺母 2—轴承 4—套 5—枣木块
轴瓦块被支持在压力中心b=0.4B的地方（B为油楔展开后的长度，轴瓦应支承在距油楔出口0.4B处），进油口的间隙h1大于出油口的间隙h2，当载荷增加时，h2变小，油楔流出端压力骤增，使轴瓦块绕支点略做转动，这样油楔角变小，使轴瓦各点的压力都增高，但仍以支点处为压力中心。由于一个轴瓦块只有一个支点，作用力集中，使轴瓦块易变形，所以这种轴承只适用于轻载的磨床砂轮主轴，而且只能用于一个方向旋转的主轴。活动多油楔轴承的结构种类较多，但工作原理相同。多数外圆磨床、矩台平面磨床和无心磨床的主轴轴承均采用活动多油楔动压滑动轴承。
二、活动多油楔轴承的维修
现在以M1432B型外圆磨床砂轮主轴部件为例介绍其活动多油楔轴承的维修。
1.轴瓦间隙的调整
图1-14所示为M1432B型外圆磨床砂轮主轴结构。主轴10安装在两对各四块轴瓦形成的动压滑动轴承中，每块轴瓦由可调球头螺钉4或轴瓦支承头7支承，轴瓦与球头螺钉及支承头的接触面为精密滑配球面，轴瓦可绕球面自由转动，主轴与轴瓦间隙用球头螺钉4调整。
图1-14 M1432B型外圆磨床砂轮主轴结构
1—螺母盖 2—螺钉 3—紧定螺钉 4—球头螺钉 5—轴瓦 6—垫圈 7—支承头 8—压板9—前端盖 10—主轴 11—加油塞 12—端面轴承 13—放油塞14—滑柱 15—弹簧 16—调节螺钉 17、18—油封
如果发现主轴轴承间隙过大则应重新调整间隙。测量间隙时应先将砂轮拆除，再将千分表触头搭在砂轮主轴锥面上，用手抬起主轴再落下，表针读数差即为主轴轴承间隙。间隙调整步骤如下：
1）卸下主轴前端砂轮和后端V带，按上述方法测量主轴轴承间隙。
2）先调整前端轴承，维持主轴两端下方的轴瓦不动，拧出左、右上方轴承的螺母盖1、内六角螺钉2和轴瓦紧定螺钉3，用螺钉旋具旋动球头螺钉4，按需要调整主轴轴承间隙，然后再拧入螺钉3（注意螺钉3与球头螺钉4两端面不要接触），用内六角螺钉2（扳手尺寸为8㎜）吊紧球头螺钉4，最后拧上螺母盖1。轴承间隙在冷态下应调整在0.015～0.025mm以内。后端轴承用同样方法调整。
3）装上砂轮及V带后（V带只装2根，V带要松弛）运转2h，如果没有问题，再装上所有V带并调整松紧，安装带罩，轴瓦间隙调整就此结束。
2.活动多油楔动压轴承的修复
如果轴承间隙很大，无法通过调整的方法达到规定值（调小会抱轴），主轴回转精度差，加工精度下降，就应对主轴和轴瓦进行修复。
（1）主轴部件的修复 主轴与轴瓦的修复：根据主轴与轴瓦的磨损状况确定修复方案。一共有4种方案可选择：①用旧轴、旧轴瓦修复；②用旧轴、新轴瓦修复；③用旧轴瓦、新轴修复；④用新轴、新轴瓦修复。
判断主轴是否应更换的标准是：①主轴是否有烧伤、裂纹；②是否已磨损到修磨后将修掉渗碳层或渗氮层（渗碳层厚度一般为1～1.5mm，渗氮层厚度为0.35～0.50mm）；③主轴变形，精度严重受到破坏，难以用修复法恢复精度。出现上述3种情况之一就需更换主轴。
判断轴瓦是否应更换的标准是：①是否因烧伤而使部分熔点低的金属析出；②是否严重磨损、拉伤，需要刮去0.5mm以上的金属层；③离心浇铸层与本体结合不良。出现上述3种情况之一就需更换轴瓦。
1）主轴的修复先研修中心孔，工艺如下：
①制造橡胶砂棒顶尖，车成59.5°圆锥顶尖。
②利用橡胶砂棒顶尖研磨主轴中心孔，一端中心孔研磨后，再研另一端。
③按图样要求在车床上检查主轴，根据千分表的变化情况，调整顶尖压力，用手正、反转动主轴，最高点朝上，依靠主轴自重，进行定向研修，直至将主轴前后两锥面的跳动控制在0.002mm以内。
中心孔研修好后，在磨床上精磨主轴轴颈和端面,磨量尽量小,以磨光为准,保证图中规定的几何公差。
2）轴瓦的修理。以主轴轴颈非工作部位为基准进行配刮，先粗刮，接触点均匀后再进行精刮。在油楔形成的进口端要刮得低一些，按轴的回转方向确定研点的虚实分布，达到要求后再与主轴工作面配研。如果配研后主轴表面粗糙度降低，可以采用氧化铬抛光。配研的表面比刮削表面接触面积大，所以最终加工不采用刮削而采用配研。
（2）主轴部件的装配与调整
1）装配前的准备：修复主轴、轴瓦；仔细清洗各零件。
2）装配步骤：①装上底轴瓦的支承头和支承螺钉，装配下轴瓦（注意应配对编号装配）；②把主轴穿入孔中的装配位置；③装入前后四片上轴瓦及球头支承螺钉（注意应配对编号装配，不要搞错），注意轴瓦的装配应符合轴的旋转方向；④装上前、后定心套，使主轴基本处于壳体孔的中心位置，如果不同心，应改变垫圈6的厚度并调整后轴承下方的球头螺钉；⑤调整主轴和轴瓦间隙，前轴承间隙冷调在0.015～0.025mm以内,后轴承间隙在0.020～0.030mm以内，用手盘动主轴用力均匀而无阻滞；⑥卸下定心套，装配其他零件；⑦加油试车，运行2h轴承温升不要超过规定值。
主轴轴向是借助于轴承12靠紧主轴端面定位的。由滑柱14和弹簧15补偿间隙。当需调整推力时，只需调节螺钉16即可。螺钉16共有六只，在圆周上均布，六根弹簧压紧力应均匀。
3.砂轮主轴的常见故障及其解决方法
（1）工件表面有螺旋线 主要原因是砂轮素线直线度较差，有凹凸不平现象。因此，修整砂轮时要注意使工作台速度保持适当，不应过快，工作台运动要平稳，同时应有充足的冷却液。
（2）工件表面有多棱形直波纹
1）砂轮主轴间隙过大。应正确调整砂轮主轴与轴瓦间隙，冷调间隙为0.015～0.025mm，热调间隙应为0.005～0.008mm。间隙应从大到小逐次调整，以免发生“抱轴”。如果轴瓦磨损严重，应考虑轴瓦和轴需进行修复。修复的方法和步骤如下：
①检查主轴磨损情况，特别要注意主轴表面是否有裂纹（表面因温度变化大而产生裂纹），如果有就应予以报废，更换新轴。主轴表面如果磨损严重，若要修复，可能要将硬化层磨掉，在这种情况下应予以报废。
②修研主轴中心孔，确保主轴两端锥面跳动不超差（如超差应修复）。
③精磨主轴轴颈，磨量越小越好。所有几何误差都达到图样要求。
④修刮轴瓦，去除拉伤沟槽，去毛刺（如果轴瓦发黑，有微孔，说明已有铅析出，不能再用。）
⑤检查球头螺钉与轴瓦球面的接触状况，接触面积要大于70%，注意轴瓦与球头螺钉编号要相应一致，不能搞错。如果接触不良，应将球头螺钉夹在钻床主轴上，手扶轴瓦配对研磨，用煤油清洗。如果是合格的球面，清洗后用手将球面与轴瓦的球面研合一下立即提起螺钉，轴瓦不会掉下来，轴瓦在球头螺钉上支承有自位能力。
⑥制作研抛轴。用HT250铸铁材料精磨轴颈，直径尺寸比砂轮主轴尺寸大0.01～0.02mm，表面粗糙度Ra为0.8μm。
⑦将研抛轴夹在车床上旋转，以氧化铬调煤油作为研抛剂，用手扶轴瓦在轴上研抛轴瓦的内表面。
⑧清洗后，检查轴瓦与主轴的接触状况，接触面应达80%，并靠近中间部位。
⑨装配主轴部件。主轴、轴瓦、球头螺钉应仔细清洗。为了保证主轴装配后不歪斜，主轴两端必须安装工艺套。
在安装轴瓦时先紧固上面两片轴瓦（前后轴承共4片轴瓦），在紧固过程中转动工艺套，应轻松无阻。然后用下轴瓦调整间隙为0.015～0.025mm。
⑩全面检查确认无问题时可空运转试车，先用一根V带传动，然后再加V带调试。
2）主轴部件不平衡。砂轮与带轮属盘类零件，应做静平衡。静平衡主要指径向离心力的平衡。由于盘形零件只要离心力平衡了，不会产生大的颠覆力矩，整体就能平稳地转动。轴类零件则不同，尽管径向离心力平衡了，但是两个方向的离心力在轴向位置不同，因而产生颠覆力矩，使轴转动时振动。在这种情况下只有通过动平衡检查，方能找到不平衡点，再通过加减配重消除不平衡。
3）砂轮法兰盘锥孔（1∶5锥度）与砂轮主轴配合接触不良。可用着色检查，接触面应在80%以上，否则可刮削修复法兰盘锥孔至要求。
4）砂轮架电动机振动，V带过松或V带长短不一。更换电动机轴承，装上带轮后对电动机做动平衡；更换长短相同、厚薄均匀的V带，拉力适当，以减少V带引起的振动。
（3）砂轮主轴轴瓦抱轴
1）主轴轴瓦间隙过小。调整主轴轴瓦间隙：如果主轴与轴瓦精度保持较好，间隙调整在0.015～0.025mm之间；如果主轴与轴瓦已经磨损，应适当放宽间隙，牺牲部分精度，确保不抱轴。
2）润滑油量不足或者是油脏，轴瓦中进入杂质。用煤油冲洗油箱和主轴，更换新油。
3）主轴、轴瓦精度及装配精度差，应按如前所述的要求修复主轴及轴瓦精度，按要求进行装配。