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靜壓軸承的結構——徑向靜壓軸承

2021.10.07

圖1-14到圖1-17是各種不同結構的徑向靜壓軸承。下面分別敘述各種結構的特點和應用。

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圖1-14  有周向回油槽對稱等面積矩形油腔靜壓軸承

a)等深度油腔   b)圓弧形油腔

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圖1-15  有周向回油槽對稱等面積油槽形油腔靜壓軸承

a)直油槽形油腔  b)日字油槽形油腔

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圖1-16  無周向回油槽對稱等面積矩形油腔靜壓軸承

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圖1-17  不等面積油槽形油腔靜壓軸承

a)有周向回油槽  b)無周向回油槽

(1)對稱等面積油腔
軸承的油腔對稱分布,各油腔的有效承載面積相等,如圖1-14、 1-15和1-16所示。當油腔內充滿壓力油,主軸沒有載荷和主軸系統自重較輕可以忽略不計時,主軸基本上處于軸承中心位置。對稱等面積油腔,廣泛用于各類機床和機械設備。
(2)不等面積油腔
軸承各油腔的有效承載面積不相等( 如圖1-17所示),主要用來提高軸承的承載能力。不等面積油腔靜壓軸承的設計計算較復雜,需要根據機床和機械設備的不同負載要求而定。空載時,主軸可以處于兩種狀態:一是平衡主軸系統自重,使主軸處于軸承的中心位置;二是主軸不在軸承中心位置,偏在小油腔邊, 只有在某個載荷(例如工件重量) 作用下,才使主軸接近軸承的中心位置。不等面積油腔一般用于大型機床和機械設備,以提高軸承的承載能力。
(3)油腔形狀
軸承的油腔形狀,歸納起來有兩種:一是矩形油腔一等深度油腔和圓弧形油腔,如圖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,如圖1-15所示。
對于同一輪廓尺寸的油腔,只要周向和軸向封油面尺寸相等,雖然其油腔形狀不同,仍具有相等的有效承載面積。
在軸承的直徑、長度和封油面尺寸相同的條件下,對兩種油腔作一比較,有如下的特點:矩形油腔的摩擦小,主軸回轉的功率消耗少,溫升較低; 油槽形油腔的主軸和軸承可接觸表面的面積較大,不易引起軸承精度變化,當供油系統中沒有蓄能器裝置而突然停止供給潤滑油時,因單位面積受力小,能減少磨損。
矩形油腔多用于轉速高、主軸系統自重較小的機床和機械設備。油槽形油腔宜用于轉速較低、主軸系統自重較大的機床和機械設備。
(4) 油腔數量
軸承油腔的數量,有雙數成對的油腔,例如四個油腔、六個油腔等。也有單數的油腔,例如三個油腔、五個油腔等。雙數成對的油腔, 可用固定節流、可變節流和內部節流。單數油腔,目前多采用固定節流。
目前,四個油腔廣泛用于各類機床和機械設備。三個油腔一般用于轉速高、軸承直徑較小(直徑小于或等于40毫米)的機床和機械設備。也可用于軸承受結構限制需布置三個油腔的機床和機械設備。五個以上的多油腔, 可用于多方向受交變載荷較大,同時又要求主軸回轉清度高的機床和機械設備,目前采用較少。
(5)有周向回油槽
軸承油腔之間開有回油槽,如圖-14和1-15所示。無論空載或載荷作用下,油腔內的潤滑油都從周向和軸向封油面流出,各油腔的潤滑油不會互相流動。目前,有周向回油槽的結構廣泛用于各類機床和機械設備。
(6)無周向回油槽
軸承油腔之間沒有開回油槽,如圖1-16所示。 空載時,油腔內的潤滑油只從軸向封油面流出,因此,軸承的流量較少。由于油腔之間沒有回油槽,當主軸受載荷作用時,各油腔內的潤滑油會互相流動,產生內流現象。所以,對軸示靜剛度產生不良影響。它和同一種固定節流有周向回油槽靜壓軸承相比,其靜剛度較小。 選擇合理的可變節流參數,能得到同可變節流有周向回油槽靜壓軸承相似的靜剛度。
考慮到封油面上的動壓效應,只要封油面設計合理,能起動靜軸承的作用。由于具有流量小的特點,今后在大型機床和機械設備上(采用可變節流)應用是有前途的。


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