液体静压推力轴承设计与FLUENT仿真分析
液体静压轴承
液体静压轴承 yeti jingya zhoucheng 液体静压轴承 hydrostatic bearing 靠外部供给压力油、在轴承内建立静压承载油膜以实现液体润滑的滑动轴承。液体静压轴承从起动到停止始终在液体润滑下工作,所以没有磨损,使用寿命长，起动功率小，在极低（甚至为零）的速度下也能应用。此外，这种轴承还具有旋转精度高、油膜刚度大、能抑制油膜振荡等优点，但需要专用油箱供给压力油，高速时功耗较大。 简史 1862年，法国的L.D.吉拉尔发明液体静压轴承,指出摩擦系数可小至1/500。1917年，英国科学家瑞利发表求解液体静压推力轴承的承载能力、流量和摩擦力矩方程。1938年，美国在大型天文望远镜上应用液体静压轴承，承载总重量500吨,每昼夜转动一周，驱动功率仅1/12马力。1948年法国开始把液体静压轴承用于磨床上。现代液体静压轴承已成功地用于重型、精密、高效率的机器和设备上。 分类液体静压轴承分径向轴承、推力轴承和径向推力轴承(图1[液体静压轴承的类型] )。它有供油压力恒定和供油流量恒定两种系统。供油压力恒定系统较为常用。
作用原理图2 [供油压力恒定系统的液体静压轴承]为供油压力恒定系 统的液体静压轴承和轴瓦的构造。外部供给的压力油通过补偿元件后从供油压力降至油腔压力，再通过封油面与轴颈间的间隙从油腔压力降至环境压力。多数轴承在轴不受外力时,轴颈与轴承孔同心,各油腔的间隙、流量、压力均相等，这称为设计状态。当轴受外力时轴颈位移，各油腔的平均间隙、流量、压力均发生变化，这时轴承外力与各油腔油膜力的向量和相平衡。补偿元件起自动调节油腔压力和补偿流量的作用，其补偿性能会影响轴承的承载能力、油膜刚度等。供油压力恒定系统中的补偿元件称为节流器，常见的有毛细管节流器小孔节流器滑阀节流器、薄膜节流器等多种。供油流量恒定系统中的补偿元件有定量泵和定量阀补偿元件不同,轴承载荷-位移性能也不同（图3[不同补偿元件液体静压径向轴承的载荷-位移性能比较] ）由于轴的旋转,在轴承封油面上有液体动压力产生,有利于提高轴承的承
动压、静压、动静压轴承的工作原理及装配知识
动压、静压、动静压轴承的工作原理及装配知识 一、静动压轴承的工作原理 先启动供油泵，油经滤油器后经节流器进入油腔、此时在主轴颈表面产生一层油膜，支承、润滑和冷却主轴，由于节流器的作用油液托起主轴，油经回油孔通过回油泵回至油箱。然后启动磨头电机，主轴旋转。利用极易产生动压效应的楔形油腔结构，主轴进入高速稳态转动后，形成强刚度的动压油膜，用以平衡在高速运行下的工作负载。 结构形式及特点: 整体套筒式结构,安装方便; 高精度:由于承载油膜的均化作用，使主轴具有很高的旋转精度: 主轴径向跳动、轴向窜动≤2μm；或≤1μm 高刚度：由于该轴系的独特油腔结构，轴承系统在工作时，主轴被一层压力油膜浮起，主轴未经旋转时为纯静压轴承，主轴旋转时由于轴承内孔浅腔的阶梯效应使得轴承内自然形成动压承载油膜，因而形成具有压力场的动压滑动轴承，该结构提高了轴承的刚度；轴向刚度可达到20—50kg /1μm；径向刚度可达到100kg /1μm 高承载能力：由于动压效果靠自然形成，无需附加动力，使得主轴承载能力大大提高。长使用寿命：理论为无限期使用寿命,在正常使用条件下，极少维修. 利用润滑油的粘性和轴颈的高速旋转，把润滑油带进轴承的楔形空间建立起压力油膜隔开。这种轴承称为动压滑动轴承。靠液体润滑剂动压力形成液膜隔开两摩擦表面并承受载荷滑动轴承。液体润滑剂是被两摩擦面相对运动带入两摩擦面之间。产生液体动压力条件是﹕两摩擦面有足够相对运动速度﹔润滑剂有适当黏度﹔两表面间间隙是收敛。 二、动压滑动轴承的安装 动压轴承结构图 1 装配前的准备 （1）准备所需的量具和工具。 （2）按照图纸要求检查轴套和轴承座的表面情况及配合过盈是否符合要求，然后按轴颈
气体静压电主轴
1.气体静压电主轴的结构特点 目前气体静压电主轴的结构基本大同小异，其结构的差别主要体现在轴承对主轴的支撑位置不同，按照支撑位置的不同，气体静压强主轴大体可分为两类：全支撑式和两端支撑式。 典型的全支撑式气体静压电主轴结构如图1.1所示，该结构的电主轴其电机部分从承压面伸出，形成了悬臂结构，悬臂的质量对整个主轴产生了力矩作用，对主轴的精度会带来一定的影响。 随着对供气方式的深入研究和不断改进，气体静压轴承的承载力也得到不断提升，因此，不再需要密集排布供气孔以满足承载力需要，同时也为了克服全支撑式的缺点，两端支撑式气体静压电主轴得到大规模应用，其典型结构如图1.2所示，分别是气体流道和冷却液流道的剖视图。
2.国内外应用情况 随着加工精度要求越来越高，传统机床的车、铣、镗、磨及钻削已经不适应各种精密元件的加工，所以新的机械装备得到推广。气体静压电主轴精度高，适用于微小孔钻削、精密光学镜片的磨削、精密半导体元件的磨削等，其转速极高，使加工效率成倍提高。因此，目前气体静压电主轴广泛应用于精密加工领域，其加工的零件也多用在要求精密、高效及微型化的高科技领域。 美国AMETEK Precitech公司研制的Nanoform 250ultragind机床，可用于单点金刚石车削、刀具正交金刚石车削、精密磨削、铣削和自由曲面铣削、磨削，该机床上用于高速铣削和磨削的主轴采用气体静压轴承支承，其轴向与径向运动误差均小于0.05μm，该公司的Nanoform 700ultra机床可用于微铣削，其轴向与径向运动误差也都小于0.05μm，安装在这些机床上气体静压电主轴主要是HS、SP和HD系列电主轴，其中HS-75高速电主轴最大速度达到18000rpm，其轴向径向运动精度达到了20nm以内，而SP-150高性能电主轴转速虽然不高，但其轴向径向运动精度都达到了15nm以内，HD-160系列电主轴是重载电主轴，其轴向与径向刚度分别达到了350N／μm和175N／μm，主轴头部处的径向承载能力达到102kg，其轴向径向运动精度也在50nm以内。这三个系列的电主轴都需要冷却液对其主轴壳体进行冷却，主轴采用硬化的440系列不锈钢轴和青铜轴颈，这样在主轴无空气旋转的意外情况下不会造成永久损坏。
自补偿液体静压轴承静动态特性有限元分析
龙源期刊网 https://www.wendangku.net/doc/a214382483.html, 自补偿液体静压轴承静/动态特性有限元分析 作者：佐晓波尹自强王建敏李圣怡 来源：《湖南大学学报·自然科学版》2014年第01期 摘要：对一种新型的自补偿双锥面液体静压轴承进行了理论和实验研究.介绍了自补偿双锥面液体静压轴承结构与工作原理，采用小扰动法建立了其润滑油膜的理论模型，自补偿节流公式中计入了转子移动对节流间隙的影响.采用有限元方法求解了轴承的承载力、流量、刚度和阻尼系数，通过对承载力的测试验证了模型的可行性.结果表明：自补偿双锥面液体静压轴承比同条件下固定节流静压轴承的径向承载力高，且其在较小载荷下工作时具有较高刚度. 关键词：液体静压轴承；自补偿；静态特性；动态特性；有限元；小扰动方法 中图分类号：TH133.3 文献标识码：A 液体静压轴承具有承载力大，刚度高，阻尼特性好和磨损小等一系列优点，在精密机床主轴、导轨和转台等基础设备中有着广泛的应用.节流器对静压轴承的静、动态性能具有重要影响.常用的轴承节流器包括小孔、毛细管、狭缝等固定节流器和薄膜等可变节流器，其在现有文献中有较深入的研究.Chen等[1]对毛细管节流静压轴承性能进行了理论研究，郭力等[2]则对毛细管节流的大型动静压轴承进行了实验研究， Chen等[3]以及 Nicodemus和Sharma[4]研究 了小孔节流静压轴承性能，结果均表明节流参数的选择对轴承性能具有重要影响.Sharma等[5]研究了狭缝节流轴颈轴承，指出其失稳速度比毛细管和小孔节流轴承高.郭力等[6]则提出一种圆隙缝节流静压轴承，计算表明其性能优于传统狭缝节流轴承.Singh等[7]和Brecher等[8]研究了薄膜节流多腔静压轴承的特性.Gao等[9-10]分析了一种采用PM流量控制器的新型薄膜节流静压轴承的静态和动态特性.以上类型轴承，节流器的设计、制造往往较为复杂.自补偿节流轴承不使用节流器，采用自身结构实现节流，其性能介于固定节流和薄膜节流之间.夏恒青[11]和王瑜[12]分别对自补偿液体静压轴颈轴承的节流腔结构和动态性能进行了研究.Kane等[13]将节流间隙与承载间隙设计成呈角度相交的两段，制造了一种适用于转台的自补偿静压轴承.现有文献中对自补偿轴承的报道相对较少.本文设计了一种新型的自补偿液体静压轴承，采用小扰动理论建立了轴承计算模型，并采用有限元法计算了其静、动态特性. 1自补偿静压轴承结构及其节流原理 轴承结构示意图如图1（a）所示.轴承采用双锥面形式，主轴由两个圆锥零件和一个连接块组装而成，定子上安装节流环，由节流环的外表面与转子相应配合表面形成的间隙实现润滑油的节流，因不采用传统形式的节流器，所以称为自补偿静压轴承.图1（b）所示为轴承实物
液体静压轴承原理
液体静压轴承 靠外部供给压力油、在轴承内建立静压承载油膜以实现液体润滑的滑动轴承。液体静压轴承从起动到停止始终在液体润滑下工作,所以没有磨损,使用寿命长，起动功率小，在极低（甚至为零）的速度下也能应用。此外，这种轴承还具有旋转精度高、油膜刚度大、能抑制油膜振荡等优点，但需要专用油箱供给压力油，高速时功耗较大。 简史 1862年，法国的L.D.吉拉尔发明液体静压轴承,指出摩擦系数可小至1/500。1917年，英国科学家瑞利发表求解液体静压推力轴承的承载能力、流量和摩擦力矩方程。1938年，美国在大型天文望远镜上应用液体静压轴承，承载总重量500吨,每昼夜转动一周，驱动功率仅1/12马力。1948年法国开始把液体静压轴承用于磨床上。现代液体静压轴承已成功地用于重型、精密、高效率的机器和设备上。 分类液体静压轴承分径向轴承、推力轴承和径向推力轴承(图1[液体静压轴承的类型] )。它有供油压力恒定和供油流量恒定两种系统。供油压力恒定系统较为常用。
作用原理图2 [供油压力恒定系统的液体静压轴承]为供油压力恒定系 统的液体静压轴承和轴瓦的构造。外部供给的压力油通过补偿元件后从供油压力降至油腔压力，再通过封油面与轴颈间的间隙从油腔压力降至环境压力。多数轴承在轴不受外力时,轴颈与轴承孔同心,各油腔的间隙、流量、压力均相等，这称为设计状态。当轴受外力时轴颈位移，各油腔的平均间隙、流量、压力均发生变化，这时轴承外力与各油腔油膜力的向量和相平衡。补偿元件起自动调节油腔压力和补偿流量的作用，其补偿性能会影响轴承的承载能力、油膜刚度等。供油压力恒定系统中的补偿元件称为节流器，常见的有毛细管节流器小孔节流器滑阀节流器、薄膜节流器等多种。供油流量恒定系统中的补偿元件有定量泵和定量阀补偿元件不同,轴承载荷-位移性能也不同（图3[不同补偿元件液体静压径向轴承的载荷-位移性能比较] ）由于轴的旋转,在轴承封油面上有液体动压力产生,有利于提高轴承的承
动静压轴承工作原理和设计
几种典型液体动静压轴承结构特点与应用 2007-1-23 来源： 本文介绍了几种典型的、使用场合较多的液体动静压轴承的结构及特点，并举了各种动静压轴承在机床上应用的实例及效果。 液体动静压轴承精度高、刚度大、寿命长、吸振抗震性能好，主要用于精密加工机械及高速、高精度设备的主轴。既可用于旧机床改造，也可用于新机床配套。采用动静压轴承可以完全恢复机床因主轴轴承问题而丧失的加工精度和表面粗糙度；提高机床主轴精度和切削效率；并可多年连续使用而不需维修。多年来我国一些企业采用动静压轴承为新机床配套和进行国产和进口旧机床设备改造，均获得了满意的使用效果和显著的经济效益。 液体动静压轴承综合了静压轴承的优点，消除了这两种轴承的不足。其特点是采用整体式轴承与表面深浅腔结构油腔轴承系统工作时主轴被一层压力油膜浮起，主轴为经电机驱动已悬浮在轴承之间发生机械摩擦与磨损，从而提高轴承寿命且有良好的精度保持性。当电机驱动主轴旋转时，轴承油腔内由于阶梯效应自然形成动静压承载油膜，轴承成为具有静压压力场的东压滑动轴承。与三块、五块瓦相比，动静压轴承为整体式使结构，轴承与箱体孔接触面积大，为刚性连接，是油膜刚度得到充分的发挥利用。主轴工作时，油膜刚度是轴承静态刚度与动态刚度的叠加，有很强的承载能力。压力油膜的“均化”作用可使主轴回转精度高于轴颈和轴承的加工精度。 一、静压轴承的几种典型结构及特点 液体动静压轴承所采用油腔结构、节流器与静压轴承相比均不相同。静压轴承采用的固定节流器有“小孔”、“毛细管”等，可变节流器大多设置在轴承外部的静止部位，结构复杂，使用时常因节流器出面截流面太小，油液杂质易堆积而发生堵赛。 早期设计的动静压轴承为浅腔结构，分有节流器和无节流器两种。图1为节流器的动静压轴承，深腔与浅腔形成静压腔，浅腔兼备节流功能。压力油ps 进入中间环槽后，流入深腔和浅腔，经两端的轴向封油面排出，当主轴在轴承中高速旋转时，由于浅腔同轴向封油面台阶及主轴中心的轴承中微小偏心，自然形成楔形油膜而产生动压承载油膜。主轴只能按图1所示W方向旋转。
高速空气静压主轴承性能分析
高速空气静压主轴性能分析 高速空气静压主轴承性能分析 Cheng-Ying Lo ,Cheng-Chi W ang ,Yu-Han Lee 摘要： 气动轴承设计的问题的解决方法是先压力分布和轴承轮转方向的精确度。目前，本文研究出了一个详细的理论分析轴承性能的方法，其中气动轴承最初是由无量纲简化的纳维——斯托克斯方程的形式来表达。利用轴承之间的间隙和孔口中的质量连续流动的假设，可以推导出非线性无量纲雷诺方程，然后利用牛顿方法进行离散。最后，修改后的雷诺方程可以利用循环迭代的方法来解决。目前的数值模型可以有效的油膜压力分布，摩擦力影响，承载能力，刚度，润滑气体流量，和静止状态偏心率和动态气动轴承压力包括高偏心率部分，高速非圆形线部分，推力轴承，滑块轴承等内容的分析。这个被使用的分析模型提供了宝贵的分析方式来研究高精度的静态和动态旋转的气体轴承的性能，并使其成为可以得到的最优化设计。 1．简介 气体轴承的特点是旋转时低噪音和低摩擦损失。因此，它们经常被应用于各种精密仪器中，在空负荷高速电动马达驱动的情况下，它们产生摩擦量为零。相比于传统的油轴承，气体轴承具有产生的热量低，少污染，和较高的精度的优点。然而，它们的主要缺点是，它们的运行往往相当不稳定，这往往限制其允许使用的范围。 1961年，格罗斯和扎克[1]首先开发，并应用了微扰的方法来解决：稳定，自行形成，可认为无限长的平面楔形油膜问题。使用的这种微扰的方法可以有效的分析所有的几何参数范围，并得到高度精确的结果。1975年，马宗达[2]提出一种理论方法，考虑到三维流多孔材料对轴承的影响，推导出稳态固定和旋转性能特点。我们知道气动轴承的主要承载能力受气膜的空气动力学影响，其中气膜的刚度，阻尼系数，和稳定的范围值是主要的影响参数。多数的轴承设计都是为了运转稳定，因此需要掌握最基本的有关稳定性的知识。所以，马宗达[3]构建了一个多孔矩形的推力轴承，在外部施压，利用可压缩润滑液的条件下的理论模型。1985年，金价和特尔[4] 利用有限元方法和有限差分法评价的相对精密的问题中近似研究了一个稳定，等粘度的，不可压润滑剂的模型。在他们的研究中，提出了一个复杂的耦合的问题的解法可以转化成一系列有顺序的简单，非耦合的稳定的问题的解法。轴承的二维计算表明，有限差分方法计算结果的相对误差比用有限元方法得到的结果略小。此外，结果表明，用有限差分的方法进行近似计算比有限元的方法要快，在相同的电脑处理器下，用有限差分法用0.15s而有限元需要0.17s。 1992年，斯洛克姆[5]进行的实验研究而为小孔节流的气动轴承制定全面的设计程序。最近，表面粗糙度对轴承的性能影响已被调查[6][7]。结果显示：普遍持有表面粗糙度在层流流动时，对气动轴承的影
空气静压轴承工作原理
空气静压气浮轴承工作原理气体静压轴承是滑动轴承形式当中的一种，其结构和工作原理与液体滑动轴承类似，不同的是采用气体(多为空气)作为润滑介质。当外部压缩气体通过节流器进入轴承间隙，就会在间隙中形成一层具有一定承载和刚度的润滑气膜，依靠该气膜的润滑支承作用将轴浮起在轴承中。对于气体静压轴承，采用外压供气是其基本工作方式，节流器是其结构的关键，而主轴工作时因自重和载荷出现的偏心则建立起轴承相应的承载和刚度加工中心机制。以径向供气的静压气浮轴承为例，径向孔式静压气体轴的气流通道主要由节流孔和轴承径向间隙两部分组成，节流孔是使外部加压气体进入轴承间隙前，产生节流效果、并使之形成具有一定承载能力及刚度的稳定润滑气膜的一种装置。而轴承径向间隙则是通过改变径向间隙，调整对气流的阻抗以达到改变空气流量，进而影响上游来流条件，改变节流孔出口压力Pr，在轴承腔内建立起新的平衡。两者的宏观表现均是对流体产生阻抗，使来流压力不断降低，因此，有类似电学欧姆定律的规律。将图4-1的气浮轴承模型类比图4-2的电阻模型。 压缩空气以供气压力只:由供气通道经节流小孔进入气腔，通过气膜流出，当通道横截面积减小时，气流速度加快，剪切速率会增加，由于气体的粘性，气体的内摩擦会消耗其动能，经过节流小孔后气体压力值减小，即气腔中压力Pr，小于供气压力凡。同理由于气膜厚度很小，空气在气膜中流动时的剪切速率很大，所以气体由气腔流经气膜时，压力会有再次损失，即环境压力Po低于气腔压力Pr。我们将节流小孔和气膜这些小截面通道对气流的阻碍作用称为阻抗，将节流小孔的阻抗记为Rg，记气膜的阻抗为Rh。那么，空气流动的过程与电流流经两个串联的电阻非常相似，其中，气流对应于电流，阻抗对应于电阻，气体压力对应于电压。未通压缩空气前，由于滑动件的自重与载荷的作用:支承件与滑动件相互贴合:气膜厚度h为零。此时气膜的阻抗Rh趋于无穷大，气腔压力只，趋近于供气压力Ps;当供气压力与气腔面积之乘积值超过载荷F时，滑动件浮起，气膜形成，气腔压力只，低于供气压力凡滑动件在气膜压力的支承下达到平衡。当外载荷F增大时，气膜厚度减小，气膜阻抗值R蹭大。根据图4-2，气膜上的压帜，会因此增加，支承力增加，以平衡增大的外载荷。反之，「减小，h增大，R*减小，只减小，从而支承力减小，这样可以和减小的外载荷平衡。以上就是静压润滑的基本原理。其原理图如图4-3,如果把多个图4-1这样的结构均布在环形圆周上，支承件换成轴，就形成了空气静压轴承结构，其示意图如4-4所示。
几种典型液体静压轴承结构特点与应用
几种典型液体静压轴承结构特点与应用 本文介绍了几种典型的、使用场合较多的液体动静压轴承的结构及特点，并举了各种动静压轴承在机床上应用的实例及效果。 液体动静压轴承精度高、刚度大、寿命长、吸振抗震性能好，主要用于精密加工机械及高速、高精度设备的主轴。既可用于旧机床改造，也可用于新机床配套。采用动静压轴承可以完全恢复机床因主轴轴承问题而丧失的加工精度和表面粗糙度；提高机床主轴精度和切削效率；并可多年连续使用而不需维修。多年来我国一些企业采用动静压轴承为新机床配套和进行国产和进口旧机床设备改造，均获得了满意的使用效果和显著的经济效益。 液体动静压轴承综合了静压轴承的优点，消除了这两种轴承的不足。其特点是采用整体式轴承与表面深浅腔结构油腔轴承系统工作时主轴被一层压力油膜浮起，主轴为经电机驱动已悬浮在轴承之间发生机械摩擦与磨损，从而提高轴承寿命且有良好的精度保持性。当电机驱动主轴旋转时，轴承油腔内由于阶梯效应自然形成动静压承载油膜，轴承成为具有静压压力场的东压滑动轴承。与三块、五块瓦相比，动静压轴承为整体式使结构，轴承与箱体孔接触面积大，为刚性连接，是油膜刚度得到充分的发挥利用。主轴工作时，油膜刚度是轴承静态刚度与动态刚度的叠加，有很强的承载能力。压力油膜的“均化”作用可使主轴回转精度高于轴颈和轴承的加工精度。 一、静压轴承的几种典型结构及特点 液体动静压轴承所采用油腔结构、节流器与静压轴承相比均不相同。静压轴承采用的固定节流器有“小孔”、“毛细管”等，可变节流器大多设置在轴承外部的静止部位，结构复杂，使用时常因节流器出面截流面太小，油液杂质易堆积而发生堵赛。 早期设计的动静压轴承为浅腔结构，分有节流器和无节流器两种。图1为节流器的动静压轴承，深腔与浅腔形成静压腔，浅腔兼备节流功能。压力油ps 进入中间环槽后，流入深腔和浅腔，经两端的轴向封油面排出，当主轴在轴承中高速旋转时，由于浅腔同轴向封油面台阶及主轴中心的轴承中微小偏心，自然形成楔形油膜而产生动压承载油膜。主轴只能按图1所示W方向旋转。 图2为纯浅腔结构的动静压轴承。压力又通过环形槽进入两侧的若干浅腔。该轴承结构简单，但静压承载力较低，可双向旋转。
小孔节流静压气体球轴承自激振动现象的研究
小孔节流静压气体球轴承自激振动现象的研究! 郭良斌%#王祖温& !%5武汉科技大学城建学院#武汉#-44,4&&5大连海事大学机电与材料工程学院#大连%%/4&/" 摘要!分析了单供气孔小孔节流静压气体球轴承在不同供气压力下的动态刚度和阻尼特性)及轴承发生自激振动的频率范围-结果表明)承载质量$气膜系统是一个强非线性的振动系统)系统的动态参数随着扰动频率及工作点的变化而变化-从能量传输的角度看)气膜负阻尼可以理解为气膜非定常力对于承载质量在振动一个周期内作正功)使物体振动加剧)最终产生气锤自激振动- 关键词!静压气体球轴承*小孔节流*气锤自激 中图分类号!*+%--5-/77文献标识码!I77文章编号!%44%$-66%"&44/#6$4//$- 2I H G./1F1L H0NI J-$N00L E J1*SI L E1NQ Q.F E L D D H E J O L G2C P L E J-NQ(ND X L NE J1KD +J I P2J1KQ L>E J M J-L#/0C L1D NI J/1 P Y TU@D]
静压轴承与动压轴承
静压轴承与动压轴承 1.静动压轴承的工作原理 先启动供油泵，油经滤油器后经节流器进入油腔、此时在主轴颈表面产生一层油膜，支承、润滑和冷却主轴，由于节流器的作用油液托起主轴，油经回油孔通过回油泵回至油箱。然后启动磨头电机，主轴旋转。利用极易产生动压效应的楔形油腔结构，主轴进入高速稳态转动后，形成强刚度的动压油膜，用以平衡在高速运行下的工作负载。 l 结构形式及特点: 整体套筒式结构,安装方便; 高精度:由于承载油膜的均化作用，使主轴具有很高的旋转精度: 主轴径向跳动、轴向窜动≤2μm；或≤1μm 高刚度：由于该轴系的独特油腔结构，轴承系统在工作时，主轴被一层压力油膜浮起，主轴未经旋转时为纯静压轴承，主轴旋转时由于轴承内孔浅腔的阶梯效应使得轴承内自然形成动压承载油膜，因而形成具有压力场的动压滑动轴承，该结构提高了轴承的刚度；轴向刚度可达到20—50kg /1μm；径向刚度可达到100kg /1μm 高承载能力：由于动压效果靠自然形成，无需附加动力，使得主轴承载能力大大提高。长使用寿命：理论为无限期使用寿命,在正常使用条件下，极少维修. 2.动压与静压SKF轴承特点及应用选例 磨床主轴进口轴承除采用滚动轴承外，一般常用的是动压滑动轴承，其特点是运动平稳，抗振性好，回转速度高。但动压滑动轴承必须在一定的运转速度下才能产生压力油膜，实现纯液体摩擦，因此不适用于运转速度低的主轴部件，例如工件头架主轴等。另外，主轴在启动和停止时，由于速度太低，也不能建立压力油膜，因而不可避免地要发生轴颈和轴承金属表面的直接接触，引起磨损。 同时启动力矩较大，NSK轴承容易发热。主轴在运转过程中，轴心的偏移将随外载荷和转速等工作条件不同而不同，旋转精度和稳定性有一定限制。静压轴承则不同，由于它是靠外界液压系统供给压力油形成压力油膜的，且油膜刚度决定于轴承本身的结构尺寸参数以及节流器的性能等，与主轴转速外载荷无关，因而可以保证轴承在不同的工作情况下都处于稳定的纯液体摩擦状态，轴承磨损很小，可长期保持工作精度。 此外，当采用可变节流器时，SKF轴承的油膜刚度很大，载荷变化时主轴轴心位置变化很小，可保持较高的旋转精度。采用静压轴承的缺点是：需要配备一套专门的供油系统，制造成本较高，占地面积也大，而且对润滑油的过滤要求非常严格，维护比较复杂。近年来有很多磨床的主轴轴承采用了动压轴承或静压轴承，取得了良好的效果。例如：M1080型、M10100型和MGl040高精度无心磨床，其主轴都采用动压FAG轴承，而且是五片式动压轴承。 Mzlll00全自动宽砂轮无心磨床，除了采用动压轴承外，还采用了静压导轨，提高了进给的灵敏性和精度，能实现0．0015mm的进给量。尤其是在高精度无心磨床或大型无心磨床上常用静压轴承作为砂轮架主轴轴承。顺便提一下，国外引进的无心磨床，其砂轮主轴除了用上述两种轴承外，还有用精密的滚子轴承作为主轴轴承的，如瑞典、法国和日本等。第五节无心磨床常见故障与排除无心磨床在使用过程中，会出现某些故障，必须及时排除，才能继续正常工作。现将常见故障介绍如下： 导轮倒拖,在实际生产中经常发生，主要原因往往是磨削用量超过某一数值后，砂轮作用在工件的切削力克服了工件与托板、工件与导轮间的摩擦力，工件即反过来带动导轮旋转，出现导轮的倒拖现象。倒拖现象出现，不仅影响工件加工质量，而且使导轮电动机处于卸荷状态，有时甚至造成事故。 3.静力润滑的滑动轴承工作原理 采用静力润滑的滑动轴承称为静压轴承。静力润滑与动力润滑原理不同，静压轴承由外部的润滑油泵提供压力油来形成压力油膜，以承受载荷。虽然许多动压轴承亦用润滑油泵供给压力油，但其性质是不同的，最明显的是供油压力不同，静压轴承的供油压力比动压轴承高的多。
气体轴承
机械零件:气体轴承 气体轴承 用气体作润滑剂的滑动轴承。最常用的气体润滑剂为空气﹐根据需要也可用氮﹑氬﹑氢﹑氦或二氧化碳等。在气体压缩机﹑膨胀机和循环器中﹐常以工作介质作为润滑剂。气体轴承可用於纺织机械﹑电缆机械﹑仪錶机床﹑陀螺仪﹑高速离心分离机﹑牙钻﹑低温运转的製冷机﹑氢膨胀机和高温运转的气体循环器等。 早在1854年﹐法国人G.A.伊恩就提出过用气体作润滑剂的设想。1896年第一个空气轴承问世。1913年英国人W.J.哈里森发表气体润滑轴承流体动力学分析的论文。50年代以来﹐气体轴承的应用逐步扩大﹐并受到广泛和深入的研究。 特点气体轴承有以下特点。摩阻极低﹕由於气体黏度比液体低得多﹐在室温下空气黏度仅为10号机械油的五千分之一﹐而轴承的摩阻与黏度成正比﹐所以气体轴承的摩阻比液体润滑轴承低。适用速度范围大﹕气体轴承的摩阻低﹐温昇低﹐在转速高达5万转/分时﹐其温昇不超过20～30℃﹐转速甚至有高达130万转/分的。气体静压轴承还能用於极低的速度﹐甚至零速。适用温度范围广﹕气体能在极大的温度范围内保持气态﹐其黏度受温度影响很小(温度昇高时黏度还稍有增加﹐如温度从20℃升至100℃﹐空气黏度增加23％)﹐因此﹐气体轴承的适用温度范围可达-265℃到1650℃。承载能力低﹕动压轴承的承载能力与黏度成正比﹐气体动压轴承的承载能力只有相同尺寸液体动压轴承的千分之几。由於气体的可压缩性﹐气体动压轴承的承载能力有极限值﹐一般单位投影面积上的载荷只能加到0.36兆帕。加工精度要求高﹕为提高气体轴承的承载能力和气膜刚度﹐通常採用比液体润滑轴承小的轴承间隙(小於0.015毫米)﹐需要相应地提高零件精度。 类型气体润滑轴承形成承载气膜的机理与液体润滑轴承相同﹐故也分为气体动压轴承和气体静压轴承。按承受载荷的方向不同﹐又可分为气体径向轴承﹑气体推力轴承和气体径向推力组合轴承。气体动压轴承是利用气体在楔形空间產生的流体动压力来支承载荷的。常在轴颈或轴瓦的表面做出浅螺纹槽﹐利用槽 的1 气体动压螺旋槽推力轴承为气体动压螺旋槽推
静压滑动轴承
§1３—7 静压滑动轴承简介 一、多油楔滑动轴承 单油楔滑动轴承的特点：承载能力大，但稳定性差（轴颈在外部干扰力作用下易偏离平衡位置），因此采用多楔滑动轴承的特点：稳定性好，承载能力稍低，承载能力等于各油楔承载力矢量。 多油楔滑动轴承类型,按瓦面是否可调分为:固定瓦轴承；椭圆轴承——双向回转，双油楔；错位轴承——单向回转 图13-16 双油契径向轴承示意图 可倾瓦轴承——可调节轴瓦与轴颈间间隙，稳定性好，但承载能力低于固定瓦轴承 图13-17 可倾瓦双油契径向轴承示意图
二、液体静压轴承 如下图所示，油泵把高压油送到轴承间隙，强制形成油膜，靠液体的静压平衡外载荷。 图13-18 静压轴承的工作原理 优点：1）摩擦系数很小，约0.0001～0.004，起动力矩小，效率高 2）磨损小（起动，停车时，轴颈与轴瓦也不直接接触），精度保持性好，寿命长 3）油膜不受速度限制，因此能在极低或极高转速下工作。 4）对轴承材料要求低，对间隙和表面粗糙度要求也不高。 5）油膜刚度大，具有良好的吸振性，运转平稳，精度高。 缺点：供油装置较复杂，且维护管理要求较高。
三、气体轴承——空气作润滑剂 气体粘度是液体的四五千分之一，所以可在极高速下运转：几十万～百万转(n/min)，但承载能力较低。 气体轴承：气体动压轴承；气体静压静承。 应用：精密测量仪、超精密机床主轴与导轨、超高速离心机、核反应堆内支承等。 四、磁力轴承 利用磁场力使轴悬浮，故又称磁悬浮轴承，无需任何润滑剂，可在真空中工作，最高转速达38.4万转/S。 应用：超高速离心机、真空泵、精密陀螺仪及加速计、超高速列车、空间飞行器姿态飞轮、超高速精密机床等。