Общие методы смазки подшипников шпинделя включают смазку консистентной смазкой, смазку масляным туманом, масляную-воздушную смазку, струйную смазку и смазку под-кольцом.
Смазка консистентной смазкой не требует оборудования и является широко используемым методом смазки низкоскоростных шпинделей. Шпиндели со значением dn выше 1,0×10⁶ в основном используют масляную смазку.
Смазка масляным туманом предполагает распыление смазочного масла (например, турбинного масла) сжатым воздухом для смазки подшипников. Этот метод прост в реализации, требует простого оборудования, а масляный туман обеспечивает как смазку, так и охлаждение подшипников. Однако масляный туман трудно утилизировать, и он вызывает серьезное загрязнение окружающей среды, поэтому его постепенно заменяют более новым методом смазки маслом-воздухом.
Масло-воздушная смазка предполагает подачу небольшого количества смазочного масла непосредственно в зону смазки подшипников через равные промежутки времени и в точных количествах вдоль стенок специальных масло-воздушных трубопроводов с помощью сжатого воздуха без распыления. Смазочное масло обеспечивает смазку, а сжатый воздух перемещает смазочное масло и охлаждает подшипники. Масло и воздух остаются разделенными, что облегчает восстановление смазочного масла и предотвращает загрязнение окружающей среды. При применении масляной-воздушной смазки для каждого подшипника обычно требуется отдельная масляная-воздушная форсунка, и положение форсунки имеет решающее значение; в противном случае эффект смазки не может быть гарантирован. На эффективность воздушно-масляной-смазки также влияют скорость потока сжатого воздуха и давление масляно-воздушного-воздуха. Как правило, увеличение скорости потока воздуха улучшает эффект охлаждения, а увеличение давления воздуха-масло не только улучшает эффект охлаждения, но также помогает смазочному маслу достичь зоны смазки. Таким образом, увеличение давления масла-воздуха помогает увеличить скорость подшипника.
Эксперименты показывают, что увеличение давления по сравнению с обычной масляно-воздушной смазкой под давлением может увеличить скорость подшипника на 20 %. При струйной смазке используется смазочное масло под высоким-давлением для непосредственной смазки и охлаждения подшипников. Он потребляет большое количество энергии, стоит дорого и обычно используется в сверх-высоко-шпинделях со значениями dn выше 2,5 × 10⁶.
Под-кольцевая смазка – это усовершенствованный метод смазки, который делится на под-смазку маслом под кольцом и под-масляную-воздушную смазку. При смазке под-маслом или маслом-воздухом смазочное масло или масло-воздух впрыскивается в зону смазки из внутреннего кольца подшипника. Благодаря центробежной силе смазочный материал легче достигает зоны смазки подшипника, что приводит к повышению производительности по сравнению с обычной струйной смазкой и масляно-воздушной смазкой. Это может еще больше увеличить скорость подшипника. Например, при обычной масляно-воздушной смазке значение dn радиально-упорного керамического шарикоподшипника составляет примерно 2,0 × 10⁶. Увеличивая давление масла-воздуха, значение dn можно увеличить до 2,2 × 10⁶, а при -масляной-смазке воздухом под кольцом можно достичь 2,5 × 10⁶.
Основными факторами, влияющими на высокие-скоростные характеристики радиально-упорных шарикоподшипников, являются повышенная центробежная сила и гироскопический момент, действующие на шарики на высоких скоростях.
Увеличение центробежной силы увеличивает трение между шариками и дорожками качения, а увеличение гироскопического крутящего момента вызывает трение скольжения между шариками и дорожками качения, что приводит к увеличению трения в подшипниках и выделению тепла, что сокращает срок службы подшипников.
Для повышения-скоростных характеристик подшипников обычно используются два метода:
Один из них — уменьшить диаметр шариков, например, используя стандартизированные подшипники шпинделя серии 71900;
Другой вариант — использовать для шариков новые керамические материалы (Si3N4). Поскольку плотность керамического материала Si3N4 составляет всего 40 % от плотности подшипниковой стали, высокоскоростные-скоростные характеристики этих подшипников значительно выше, чем у всех-стальных подшипников. Для подавления вибрации и скольжения шариков при вращении на высоких-скоростях, а также для повышения точности вращения вала подшипники качения, используемые в шпинделях, требуют предварительной нагрузки. Основными методами предварительной нагрузки являются предварительная нагрузка в постоянном положении и предварительная нагрузка с постоянной силой.
