液體靜壓軸承

供油壓力恒定系統(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，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)計狀態(tài)。當(dāng)軸受外力時軸頸位移，各油腔的平均間隙、流量、壓力均發(fā)生變化，這時軸承外力與各油腔油膜力的向量和相平衡。補償元件起自動調(diào)節(jié)油腔壓力和補償流量的作用，其補償性能會影響軸承的承載能力、油膜剛度等。供油壓力恒定系統(tǒng)中的補償元件稱為節(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。供油流量恒定系統(tǒng)中的補償元件有定量泵和定量閥。補償元件不同，軸承載荷-位移性能也不同。由于軸的旋轉(zhuǎn)，在軸承封油面上有液體動壓力產(chǎn)生，有利于提高軸承的承載能力。這種現(xiàn)象稱為動壓效應(yīng)，速度越高，動壓效應(yīng)也越顯著。

（1）液體靜壓軸承按回油方式分：有周向回油，無周向回油，腔內(nèi)孔式回油。

（2）液體靜壓軸承還可分成：徑向軸承、推力軸承和徑向推力軸承（如圖2所示） 。它有供油壓力恒定和供油流量恒定兩種系統(tǒng)。供油壓力恒定系統(tǒng)較為常用。

設(shè)計液體靜壓軸承時應(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；軸承的溫升、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)對承載能力、油膜剛度和位移等不同要求選取。按設(shè)計狀態(tài)下油膜剛度最大的原則選取時,壓力比為：毛細(xì)管節(jié)流器0.5，小孔節(jié)流器 0.586。潤滑油粘度應(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。對于中等以下速度的軸承，摩擦功耗與泵功耗之比為1～3時，總功耗為最小。

隨著機器向高效、精密的方向發(fā)展，靜壓軸承技術(shù)也面臨挑戰(zhàn)。

（1）對于靜壓軸承，溫度的影響嚴(yán)重地存在。要采取降溫措施。設(shè)計時應(yīng)考慮由于材料熱膨脹系數(shù)的差異引起軸承間隙的變化。

（2）進(jìn)一步地完善磨床主軸結(jié)構(gòu)，采用合適的油腔數(shù)目、參數(shù)，磨削精度可以進(jìn)一步提高。

（3）為進(jìn)一步提高軸系的動態(tài)剛性，目前機床靜壓軸承正向提高供油壓力方向發(fā)展，以適用于粗精加工的需要。

（4）在高速、重載的下工作的靜壓主軸，要綜合考慮動壓效應(yīng)、熱效應(yīng)、擠壓膜效應(yīng)、油可壓縮性效應(yīng)，以及軸與軸承彈性變形的影響。

（5）靜壓軸承的標(biāo)準(zhǔn)化，系列化設(shè)計和作為通用零件出售，是靜壓技術(shù)成熟的標(biāo)志。磨床靜壓主軸標(biāo)準(zhǔn)化，系列化設(shè)計等。這些都標(biāo)志著我國靜壓技術(shù)發(fā)展進(jìn)入了一個新階段。

（6）盡管靜壓軸承的制造已不困難，但軸承和主軸的制造工藝還有很大的改進(jìn)失地。其基本要求是如何保證和提高前、后徑向軸承的同心度和推力軸承與徑向軸承內(nèi)孔的垂直度。

（7）靜壓軸承供油系統(tǒng)中，過濾器還有進(jìn)一步改進(jìn)研制的必要。過濾器精度如能控制在5微米以下，就能確保靜壓主軸的性能和使用壽命。

（8）還應(yīng)從事應(yīng)用靜壓主軸改進(jìn)現(xiàn)有制造工藝的研究，如要獲得與一般主軸相同的制造精度，對于砂輪主軸可采用大粒度砂輪，快速修正來提高效率，也可用CBN砂輪；可以合并工序，減少磨削工序，在產(chǎn)品質(zhì)量允許的情況下，實現(xiàn)粗精一次裝夾磨出:甚至實現(xiàn)以磨代車或以磨代超等工藝。以提高效率 。2100433B

主軸的滑動軸承，按其產(chǎn)生油膜壓強的方式，可分為動壓軸承和靜壓軸承兩類。動壓軸承是靠軸的轉(zhuǎn)動形成油膜而具有承載能力的。承載能力與滑動速度成正比，低速時，承載能力低。靜壓軸承油膜較厚，對軸頸和軸瓦的圓度誤差能起均化作用(圖1)故靜壓軸承還用于精度要求較高的主軸。靜壓軸承需要一套供油設(shè)備(液壓泵、電動機、油箱)對油的潔凈度要求也較高。所以能用動壓軸承應(yīng)盡量用動壓軸承，只有動壓軸承不能滿足要求(如低速，轉(zhuǎn)速變化大，高精度)時才用靜壓軸承 。

1862年，法國的L.D.吉拉爾發(fā)明液體靜壓軸承，指出摩擦系數(shù)可小至1/500。1917年，英國科學(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)動一周，驅(qū)動功率僅1/12馬力。1948年法國開始把液體靜壓軸承用于磨床上?，F(xiàn)代液體靜壓軸承已成功地用于重型、精密、高效率的機器和設(shè)備上。

液體靜壓軸承，即在軸承兩個滑動表面之間輸入足以平衡軋制力及軋輥自重的高壓油，靠油的靜壓力使輥頸在軸承中浮起，無論何時均能實現(xiàn)液體摩擦。因為動壓軸承的摩擦條件只有在一定轉(zhuǎn)速條件下才能形成，啟動之前不允許大負(fù)荷，而且其油膜厚度隨軋制速度的變化而變化，直接對軋制精度有影響。故實際生產(chǎn)中若軋機存在經(jīng)常啟動制動和正反轉(zhuǎn)時，就不易保持液體摩擦狀態(tài)，而液體靜壓軸承克服了以上缺點。