液体静压轴承的原理

分 类

原             理

有

周

向

回

油

固

定

节

流

1、2、3、4—油腔

从供油系统供给具有一定压力的润滑油，通过各个小孔节流器(或毛细管节流器)，进入相应的轴承油腔内。空载时由于各油腔对称等面积分布，各个节流器的节流阻力相同，使轴浮起在轴承的中心位置(忽略轴自重)。此时，轴承封油面各处的间隙(h₀)相同，轴承各油腔内的压力(p₀)相等。当轴受载荷 F 后，轴向下产生微小的位移 e，使油腔1处的间隙减小到(h₀-e)，油流阻力增大，油腔2处的间隙增大到(h₀+e)，油流阻力减小，因而油腔1的压力 p₁ 升高，油腔2的压力 p₂ 降低。所以油腔1、油腔2便形成压力差Δp(Δp＝p₁-p₂)。当A_eΔp(A_e为轴承一个油腔的有效承载面积)同载荷 F 平衡，即F＝A_eΔp时，轴便不再往下移动，处于平衡状态。选择合理的轴承和节流器参数，能使轴产生的位移，满足设计要求。如果载荷不是正对油腔，可将载荷分解为垂直方向和水平方向的载荷，分别由上下油腔和左右油腔的A_eΔp与之平衡，故四个油腔的轴承已能承受来自任意方向的径向载荷

可

变

节

流

从供油系统供给具有一定压力的润滑油，通过滑阀反馈节流器(或双面薄膜反馈节流器)，进入相应的轴承油箱内。空载时，由于各个油腔对称等面积分布，滑阀在两端弹簧作用下处于中间位置(或薄膜处于平直状态)，各个节流器的节流阻力相同，使轴浮起在轴承的中心位置(忽略轴自重)，此时轴承封油面各处的间隙 h₀ 相同，轴承各油腔内的压力 p₀ 相等。当轴受载荷 F 后，轴向下产生微小的位移 e，使油腔1处的间隙减小，油流阻力增大，因而油腔1的压力 p₁ 升高；油腔2处的间隙增大，油流阻力减小，因而油腔2处的压力 p₂ 降低，由于油腔1、油腔2分别与滑阀两端连接(或与薄膜两面的上下油腔连接)，滑阀两端面(或薄膜上下两面)受p₁、p₂作用后，使滑阀向上移动x(或薄膜向上凸起变形量)，于是滑阀上边的节流长度增大为l_c+x(或薄膜上面节流间隙减小为h_c-)，润滑油流入轴承油腔2的阻力增大，滑阀下边的节流长度减少为l_c-x(或薄膜下面节流间隙增大为h_c+)，油流入轴承油腔1的阻力减小，造成油腔1、油腔2的压力差Δp(Δp＝p₁-p₂)进一步增大，A_eΔp同载荷 F 平衡，促使轴重新向上浮起，使轴保持在新的位置。轴浮起量的大小，取决于轴承和节流器参数的选择

如果轴承和节流器的参数选择合理，在某个载荷 F 作用下(例如额定载荷)，完全有可能使轴回到原来(F＝0)的中心位置，处于平衡状态。当F不断增加、滑阀便相应地向上移动(或薄膜相应地向上变形)，直至下边节流口完全打开，上边节流口完全封闭(或薄膜同圆面接触)，此时，滑阀移到最上的极限位置，(或薄膜变形到最大限度)。此后，如果 F 再继续增加，滑阀(或薄膜)不再起控制作用

轴在载荷F作用下产生的位移e有三种不同状态：

(1)轴位移e的方向与载荷F的方向相同，e 为正值，称为轴承的正位移

(2)轴在某个载荷F作用下(例如额定载荷)产生的位移 e，由于滑阀(或薄膜)的反馈作用，使轴回到原来(F＝0)的中心位置(e＝0)，处于平衡状态，e 为零，称为轴承的零位移

(3)轴在载荷 F 作用下产生的位移 e，由于滑阀(或薄膜)的反馈作用，使轴回到原来(F＝0)中心位置的上方，处于平衡状态，轴位移 e 的方向与载荷 F 的方向相反，e 为负值，称为轴承的负位移

无

周

向

回

油

固

定

节

流

及

可

变

节

流

这种轴承的特点是没有周向回油槽，如图 a 所示。空载时，压力油经过节流器分别进入四个油腔，轴在四个互相对称的油腔的A_eΔp作用下处于中心位置，(忽略轴自重)。这时，油经轴承间隙从轴承端面流出，如图 b 所示，其工作原理大体与有周向回油的液体静压轴承相同。但是，受载后，由于各油腔压力发生了变化，使得各油腔中的油除了通过间隙从轴承端面流出外，压力较高的油腔中的油向着压力较低的油腔流动，如图 c 所示，这种流动称为内流

这种轴承的优点是流量较小，缺点是当采用固定节流器时，由于有内流，使其油膜刚度低于有周向回油的轴承(当采用可变节流器时，若参数选择合理，其油膜刚度并不比有周向回油的轴承低)