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静压轴承的结构——径向静压轴承

2021.10.07

图1-14到图1-17是各种不同结构的径向静压轴承。下面分别叙述各种结构的特点和应用。

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图1-14  有周向回油槽对称等面积矩形油腔静压轴承

a)等深度油腔   b)圆弧形油腔

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图1-15  有周向回油槽对称等面积油槽形油腔静压轴承

a)直油槽形油腔  b)日字油槽形油腔

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图1-16  无周向回油槽对称等面积矩形油腔静压轴承

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图1-17  不等面积油槽形油腔静压轴承

a)有周向回油槽  b)无周向回油槽

(1)对称等面积油腔
轴承的油腔对称分布,各油腔的有效承载面积相等,如图1-14、 1-15和1-16所示。当油腔内充满压力油,主轴没有载荷和主轴系统自重较轻可以忽略不计时,主轴基本上处于轴承中心位置。对称等面积油腔,广泛用于各类机床和机械设备。
(2)不等面积油腔
轴承各油腔的有效承载面积不相等( 如图1-17所示),主要用来提高轴承的承载能力。不等面积油腔静压轴承的设计计算较复杂,需要根据机床和机械设备的不同负载要求而定。空载时,主轴可以处于两种状态:一是平衡主轴系统自重,使主轴处于轴承的中心位置;二是主轴不在轴承中心位置,偏在小油腔边, 只有在某个载荷(例如工件重量) 作用下,才使主轴接近轴承的中心位置。不等面积油腔一般用于大型机床和机械设备,以提高轴承的承载能力。
(3)油腔形状
轴承的油腔形状,归纳起来有两种:一是矩形油腔一等深度油腔和圆弧形油腔,如图1-14所示; 二是油槽形油腔一 直油槽形油腔和日字油槽形油腔,如图1-15所示。
对于同一轮廓尺寸的油腔,只要周向和轴向封油面尺寸相等,虽然其油腔形状不同,仍具有相等的有效承载面积。
在轴承的直径、长度和封油面尺寸相同的条件下,对两种油腔作一比较,有如下的特点:矩形油腔的摩擦小,主轴回转的功率消耗少,温升较低; 油槽形油腔的主轴和轴承可接触表面的面积较大,不易引起轴承精度变化,当供油系统中没有蓄能器装置而突然停止供给润滑油时,因单位面积受力小,能减少磨损。
矩形油腔多用于转速高、主轴系统自重较小的机床和机械设备。油槽形油腔宜用于转速较低、主轴系统自重较大的机床和机械设备。
(4) 油腔数量
轴承油腔的数量,有双数成对的油腔,例如四个油腔、六个油腔等。也有单数的油腔,例如三个油腔、五个油腔等。双数成对的油腔, 可用固定节流、可变节流和内部节流。单数油腔,目前多采用固定节流。
目前,四个油腔广泛用于各类机床和机械设备。三个油腔一般用于转速高、轴承直径较小(直径小于或等于40毫米)的机床和机械设备。也可用于轴承受结构限制需布置三个油腔的机床和机械设备。五个以上的多油腔, 可用于多方向受交变载荷较大,同时又要求主轴回转清度高的机床和机械设备,目前采用较少。
(5)有周向回油槽
轴承油腔之间开有回油槽,如图-14和1-15所示。无论空载或载荷作用下,油腔内的润滑油都从周向和轴向封油面流出,各油腔的润滑油不会互相流动。目前,有周向回油槽的结构广泛用于各类机床和机械设备。
(6)无周向回油槽
轴承油腔之间没有开回油槽,如图1-16所示。 空载时,油腔内的润滑油只从轴向封油面流出,因此,轴承的流量较少。由于油腔之间没有回油槽,当主轴受载荷作用时,各油腔内的润滑油会互相流动,产生内流现象。所以,对轴示静刚度产生不良影响。它和同一种固定节流有周向回油槽静压轴承相比,其静刚度较小。 选择合理的可变节流参数,能得到同可变节流有周向回油槽静压轴承相似的静刚度。
考虑到封油面上的动压效应,只要封油面设计合理,能起动静轴承的作用。由于具有流量小的特点,今后在大型机床和机械设备上(采用可变节流)应用是有前途的。


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