液體靜壓軸承
靠外部供給壓力油﹑在軸承內建立靜壓承載油膜以實現液體潤滑的滑動軸承。液體靜壓軸承從起動到停止始終在液體潤滑下工作﹐所以沒有磨損﹐使用壽命長﹐起動功率小﹐在極低(甚至為零)的速度下也能應用。此外﹐這種軸承還具有旋轉精度高﹑油膜剛度大﹑能抑制油膜振盪等優點﹐但需要專用油箱供給壓力油﹐高速時功耗較大。
簡史 1862年﹐法國的L.D.吉拉爾發明液體靜壓軸承﹐指出摩擦係數可小至1/500。1917年﹐英國科學家瑞利發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鏡上應用液體靜壓軸承﹐承載總重量500噸﹐每晝夜轉動一周﹐驅動功率僅1/12馬力。1948年法國開始把液體靜壓軸承用於磨床上。現代液體靜壓軸承已成功地用於重型﹑精密﹑高效率的機器和設備上。
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。供油壓力恆定系統較為常用。
作用原理 圖2 供油壓力恆定系統的液體靜壓軸承 為供油壓力恆定系統的液體靜壓軸承和軸瓦的構造。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境壓力。多數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﹐這稱為設計狀態。當軸受外力時軸頸位移﹐各油腔的平均間隙﹑流量﹑壓力均發生變化﹐這時軸承外力與各油腔油膜力的向量和相平衡。補償元件起自動調節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。供油壓力恆定系統中的補償元件稱為節流器﹐常見的有毛細管節流器﹑小孔節流器﹑滑閥節流器﹑薄膜節流器等多種。供油流量恆定系統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(圖3 不同補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﹐在軸承封油面上有液體動壓力產生﹐有利於提高軸承的承載能力。這種現象稱為動壓效應﹐速度越高﹐動壓效應也越顯著。
設計準則 設計液體靜壓軸承時應根據要求性能進行優化﹐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和減少流量﹐液體靜壓軸承的封油面宜適當取寬些﹔為提高軸承的油膜剛度﹐軸承間隙宜適當取小些﹔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。
設計狀態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﹐可根據對承載能力﹑油膜剛度和位移等不同要求選取。按設計狀態下油膜剛度最大的原則選取時﹐壓力比為﹕毛細管節流器0.5﹐小孔節流器 0.586。潤滑油黏度應根據軸承的摩擦功耗和泵功耗之和為最小的原則選取。對於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。
 
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