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﹑能抑制油膜振盪等优点﹐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﹐指出摩擦係数可小至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於磨床上。现代液体静压轴承已成功地用於重型﹑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 )。它有供油压力恆定和供油流量恆定两种系统。供油压力恆定系统较为常用。
作用原理 图2 供油压力恆定系统的液体静压轴承 为供油压力恆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。供油压力恆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。供油流量恆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 )。由於轴的旋转﹐在轴承封油面上有液体动压力產生﹐有利於提高轴承的承载能力。这种现象称为动压效应﹐速度越高﹐动压效应也越显著。
设计准则 设计液体静压轴承时应根据要求性能进行优化﹐如要求承载能力最大﹐油膜刚度最大﹐位移最小﹐功耗最少等。为增大轴承的动压效应和减少流量﹐液体静压轴承的封油面宜适当取宽些﹔为提高轴承的油膜刚度﹐轴承间隙宜适当取小些﹔轴承的温昇﹑流量与供油压力成正比﹐泵功耗与供油压力的平方成正比﹐故在满足承载能力的前提下供油压力不宜过高。
设计状态下的油腔压力与供油压力之比称为压力比。它是影响轴承性能的重要参数﹐可根据对承载能力﹑油膜刚度和位移等不同要求选取。按设计状态下油膜刚度最大的原则选取时﹐压力比为﹕毛细管节流器0.5﹐小孔节流器 0.586。润滑油黏度应根据轴承的摩擦功耗和泵功耗之和为最小的原则选取。对於中等以下速度的轴承﹐摩擦功耗与泵功耗之比为1～3时﹐总功耗为最小。
 
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