动静压轴承

静压轴承与动压轴承

1.静动压轴承的工作原理

先启动供油泵，油经滤油器后经节流器进入油腔、此时在主轴颈表面产生一层油膜，支承、润滑和冷却主轴，由于节流器的作用油液托起主轴，油经回油孔通过回油泵回至油箱。然后启动磨头电机，主轴旋转。利用极易产生动压效应的楔形油腔结构，主轴进入高速稳态转动后，形成强刚度的动压油膜，用以平衡在高速运行下的工作负载。

l 结构形式及特点: 整体套筒式结构,安装方便; 高精度:由于承载油膜的均化作用，使主轴具有很高的旋转精度: 主轴径向跳动、轴向窜动≤2μm；或≤1μm 高刚度：由于该轴系的独特油腔结构，轴承系统在工作时，主轴被一层压力油膜浮起，主轴未经旋转时为纯静压轴承，主轴旋转时由于轴承内孔浅腔的阶梯效应使得轴承内自然形成动压承载油膜，因而形成具有压力场的动压滑动轴承，该结构提高了轴承的刚度；轴向刚度可达到20—50kg /1μm；径向刚度可达到

100kg /1μm 高承载能力：由于动压效果靠自然形成，无需附加动力，使得主轴承载能力大大提高。长使用寿命：理论为无限期使用寿命,在正常使用条件下，极少维修.

2.动压与静压SKF轴承特点及应用选例

磨床主轴进口轴承除采用滚动轴承外，一般常用的是动压滑动轴承，其特点是运动平稳，抗振性好，回转速度高。但动压滑动轴承必须在一定的运转速度下才能产生压力

油膜，实现纯液体摩擦，因此不适用于运转速度低的主轴部件，例如工件头架主轴等。另外，主轴在启动和停止时，由于速度太低，也不能建立压力油膜，因而不可避免地要发生轴颈和轴承金属表面的直接接触，引起磨损。

同时启动力矩较大，NSK轴承容易发热。主轴在运转过程中，轴心的偏移将随外载荷和转速等工作条件不同而不同，旋转精度和

稳定性有一定限制。静压轴承则不同，由于它是靠外界液压系统供给压力油形成压力油膜的，且油膜刚度决定于轴承本身的结构尺寸参数以及节流器的性能等，与主轴转速外载荷无关，因而可以保证轴承在不同的工作情况下都处于稳定的纯液体摩擦状态，轴承磨损很小，可长期保持工作精度。

此外，当采用可变节流器时，SKF轴承的油膜刚度很大，载荷变化时主轴轴心位置变化很小，可保持较高的旋转精度。采用静压轴承的缺点是：需要配备一套专门的供油系统，制造成本较高，占地面积也大，而且对润滑油的过滤要求非常严格，维护比较复杂。近年来有很多磨床的主轴轴承采用了动压轴承或静压轴承，取得了良好的效果。例如：M1080型、M10100型和MGl040高精度无心磨床，其主轴都采用动压FAG轴承，而且是五片式动压轴承。

Mzlll00全自动宽砂轮无心磨床，除了采用动压轴承外，还采用了静压导轨，提高了进给的灵敏性和精度，能实现0．0015mm的进给量。尤其是在高精度无心磨床或大型无心磨床上常用静压轴承作为砂轮架主轴轴承。顺便提一下，国外引进的无心磨床，其砂轮主轴除了用上述两种轴承外，还有用精密的滚子轴承作为主轴轴承的，如瑞典、法国和日本等。第五节无心磨床常见故障与排除无心磨床在使用过程中，会出现某些故障，必须及时排除，才能继续正常工作。现将常见故障介绍如下：

导轮倒拖,在实际生产中经常发生，主要原因往往是磨削用量超过某一数值后，砂轮作用在工件的切削力克服了工件与托板、工件与导轮间的摩擦力，工件即反过来带动导轮旋转，出现导轮的倒拖现象。倒拖现象出现，不仅影响工件加工质量，而且使导轮电动机处于卸荷状态，有时甚至造成事故。

3.静力润滑的滑动轴承工作原理

采用静力润滑的滑动轴承称为静压轴承。静力润滑与动力润滑原理不同，静压轴承由外部的润滑油泵提供压力油来形成压力油膜，以承受载荷。虽然许多动压轴承亦用润滑油泵供给压力油，但其性质是不同的，最明显的是供油压力不同，静压轴承的供油压力比动压轴承高的多。

静压轴承的主要特点之一，是在完全静止的状态下，也能建立起承载油膜，能保证在启动阶段摩擦副两表面也没有直接接触，这在动压轴承是绝对不可能的。

因此，启动采用静压轴承的转子时，必须先启动静压润滑系统。

静压轴承在运转中，由于摩擦副有相对运动，故亦可能产生动压效应，当动压效应达到一定份额时，轴承成为动静压混合轴承。

静压轴承的优点是：

1.启动和运转期间摩擦副均被压力油膜隔开，滑动阻力仅来自流体粘性，摩擦因数小、工作寿命长。

2.静压轴承有“均化”误差的作用，能减小制造中不精确性产生的影响，故对制造精度的要求比动压轴承低。

3.摩擦副表面上的压力比较均匀，轴承的可靠性和寿命较高。

4.可精确地获得预期的轴承性能。

5.轴承的温度分布较均匀，热膨胀问题不如动压轴承严重。

静压轴承适应的工况范围极广，从载荷以克计的精密仪器到载荷达数千吨的重型设

备都有采用静压轴承的

滑动轴承（sliding bearing），在滑动摩擦下工作的轴承。滑动轴承工作平稳、可靠、无噪声。在液体润滑条件下，滑动表面被润滑油分开而不发生直接接触，还可以大大减小摩擦损失和表面磨损，油膜还具有一定的吸振能力。但起动摩擦阻力较大。轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。为了改善轴瓦表面的摩擦性质而在其内表面上浇铸的减摩材料层称为轴承衬。

轴瓦和轴承衬的材料统称为滑动轴承材料。常用的滑动轴承材料有轴承合金（又叫巴氏合金或白合金）、耐磨铸铁、铜基和铝基合金、粉末冶金材料、塑料、橡胶、硬木和碳-石墨，聚四氟乙烯（PTFE）、改性聚甲醛（POM）、等。

滑动轴承种类很多。①按能承受载荷的方向可分为径向（向心）滑动轴承和推力（轴向）滑动轴承两类。②按润滑剂种类可分为油润滑轴承、脂润滑轴承、水润滑轴承、气体轴承、固体润滑轴承、磁流体轴承和电磁轴承7类。③按润滑膜厚度可分为薄膜润滑轴承和厚膜润滑轴承两类。④按轴瓦材料可分为青铜轴承、铸铁轴承、塑料轴承、宝石轴承、粉末冶金轴承、自润滑轴承和含油轴承等。⑤按轴瓦结构可分为圆轴承、椭圆轴承、三油叶轴承、阶梯面轴承、可倾瓦轴承和箔轴承等。

滑动轴承在工作时由于轴颈与轴瓦的接触会产生摩擦，导致表面发热、磨损甚而“咬死”，所以在设计轴承时，应选用减摩性好