液體靜壓軸承
靠外部供給壓力油﹑在軸承內(nèi)建立靜壓承載油膜以實(shí)現(xiàn)液體潤(rùn)滑的滑動(dòng)軸承。液體靜壓軸承從起動(dòng)到停止始終在液體潤(rùn)滑下工作﹐所以沒有磨損﹐使用壽命長(zhǎng)﹐起動(dòng)功率小﹐在極低(甚至為零)的速度下也能應(yīng)用。此外﹐這種軸承還具有旋轉(zhuǎn)精度高﹑油膜剛度大﹑能抑制油膜振盪等優(yōu)點(diǎn)﹐但需要專用油箱供給壓力油﹐高速時(shí)功耗較大。
簡(jiǎn)史 1862年﹐法國(guó)的L.D.吉拉爾發(fā)明液體靜壓軸承﹐指出摩擦係數(shù)可小至1/500。1917年﹐英國(guó)科學(xué)家瑞利發(fā)表求解液體靜壓推力軸承的承載能力﹑流量和摩擦力矩方程。1938年﹐美國(guó)在大型天文望遠(yuǎn)鏡上應(yīng)用液體靜壓軸承﹐承載總重量500噸﹐每晝夜轉(zhuǎn)動(dòng)一周﹐驅(qū)動(dòng)功率僅1/12馬力。1948年法國(guó)開始把液體靜壓軸承用於磨床上�，F(xiàn)代液體靜壓軸承已成功地用於重型﹑精密﹑高效率的機(jī)器和設(shè)備上。
分類 液體靜壓軸承分徑向軸承﹑推力軸承和徑向推力軸承 (圖1 液體靜壓軸承的類型 )。它有供油壓力恆定和供油流量恆定兩種系統(tǒng)。供油壓力恆定系統(tǒng)較為常用。
作用原理 圖2 供油壓力恆定系統(tǒng)的液體靜壓軸承 為供油壓力恆定系統(tǒng)的液體靜壓軸承和軸瓦的構(gòu)造。外部供給的壓力油通過補(bǔ)償元件后從供油壓力降至油腔壓力﹐再通過封油面與軸頸間的間隙從油腔壓力降至環(huán)境壓力。多數(shù)軸承在軸不受外力時(shí)﹐軸頸與軸承孔同心﹐各油腔的間隙﹑流量﹑壓力均相等﹐這稱為設(shè)計(jì)狀態(tài)。當(dāng)軸受外力時(shí)軸頸位移﹐各油腔的平均間隙﹑流量﹑壓力均發(fā)生變化﹐這時(shí)軸承外力與各油腔油膜力的向量和相平衡。補(bǔ)償元件起自動(dòng)調(diào)節(jié)油腔壓力和補(bǔ)償流量的作用﹐其補(bǔ)償性能會(huì)影響軸承的承載能力﹑油膜剛度等。供油壓力恆定系統(tǒng)中的補(bǔ)償元件稱為節(jié)流器﹐常見的有毛細(xì)管節(jié)流器﹑小孔節(jié)流器﹑滑閥節(jié)流器﹑薄膜節(jié)流器等多種。供油流量恆定系統(tǒng)中的補(bǔ)償元件有定量泵和定量閥。補(bǔ)償元件不同﹐軸承載荷-位移性能也不同(圖3 不同補(bǔ)償元件液體靜壓徑向軸承的載荷-位移性能比較 )。由於軸的旋轉(zhuǎn)﹐在軸承封油面上有液體動(dòng)壓力產(chǎn)生﹐有利於提高軸承的承載能力。這種現(xiàn)象稱為動(dòng)壓效應(yīng)﹐速度越高﹐動(dòng)壓效應(yīng)也越顯著。
設(shè)計(jì)準(zhǔn)則 設(shè)計(jì)液體靜壓軸承時(shí)應(yīng)根據(jù)要求性能進(jìn)行優(yōu)化﹐如要求承載能力最大﹐油膜剛度最大﹐位移最小﹐功耗最少等。為增大軸承的動(dòng)壓效應(yīng)和減少流量﹐液體靜壓軸承的封油面宜適當(dāng)取寬些﹔為提高軸承的油膜剛度﹐軸承間隙宜適當(dāng)取小些﹔軸承的溫昇﹑流量與供油壓力成正比﹐泵功耗與供油壓力的平方成正比﹐故在滿足承載能力的前提下供油壓力不宜過高。
設(shè)計(jì)狀態(tài)下的油腔壓力與供油壓力之比稱為壓力比。它是影響軸承性能的重要參數(shù)﹐可根據(jù)對(duì)承載能力﹑油膜剛度和位移等不同要求選取。按設(shè)計(jì)狀態(tài)下油膜剛度最大的原則選取時(shí)﹐壓力比為﹕毛細(xì)管節(jié)流器0.5﹐小孔節(jié)流器 0.586。潤(rùn)滑油黏度應(yīng)根據(jù)軸承的摩擦功耗和泵功耗之和為最小的原則選取。對(duì)於中等以下速度的軸承﹐摩擦功耗與泵功耗之比為1～3時(shí)﹐總功耗為最小。
 
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