液体静压双向止推轴承的设计与分析
液体静压轴承由于具有一系列优点而被广泛应用于各种精密及重型机械中。分析研究了液体静压止推轴承的结构形式及其工作原理；根据实际应用需求，在一台大型立式车床的主轴系统上，采用小孔节流及周向回油槽等结构形式，设计了液体静压双向止推轴承的结构，并设计计算了其主要参数。
标签：液体静压轴承 结构 工作原理 设计
0 引言
液体静压止推轴承的主要特点是静摩擦系数极小，承载能力高并且和转速无关，转盘的启动转矩小，使用寿命长，而且由于液体油膜有非常好的阻尼特性，使得切削时产生的振动较小，主轴回转精度较高。正是由于具有上述一系列优点，液体静压止推轴承被广泛应用于各种精密机床的运动部件中。而作为机床设备中的主要部件，其
性能的优劣直接关系到设备的加工质量和运行效率。
1 液体静压止推轴承的结构及工作原理
根据油腔的结构形式的不同，静压止推轴承的结构形式分为环形油腔静压止推轴承、多油腔静压止推轴承。对于
环形油腔静压止推轴承，这种结构形式结构简单、加工方便，但是只能够承受通过轴心的轴向载荷，无支承倾覆力矩的能力，因此必须与径向静压轴承一起使用。本文中设计的液体静压止推轴承为外部定量供油轴承。因为轴承与主轴间的润滑油膜压力主要由外部供油系统供给，借助改变流量补偿轴承载荷的变化来保持主轴的稳定性能的。因此，静压轴承必须有一套液压供油系统。供油系统输出的压力油经过节流器或定量阀输送到轴承油腔。由于油腔四周的封油面与轴径间的配合间隙很小，形成了出流液阻，油腔内形成压力油膜，将受载主轴浮起并实现液体润滑。
2 液体静压止推轴承的结构设计
双向止推轴承是两个单向止推轴承的组合，其承载能力是两个单向止推轴承承载能力之差，而刚度与流量分别是两个单向止推轴承刚度与流量之和。根据要求，加工过程中，主轴系统的总负载约为10000N，因此，为了增加承载能力及提高主轴的定心能力，在止推轴承上、下幅板分别设计八个相同的扇形油腔，两油腔中间设计轴向回油槽，防止油腔内的回流现象，增加系统的稳定性。
第３１卷第３期 ２００７年６月 南京理工大学学报 Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｎａｎｊｉｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｖ０１．３１ Ｎｏ．３ Ｊｕｎｅ ２００７
自主静压气体轴承参数优化及静态性能分析
葛卫平，齐乃明，刘 暾
（哈尔滨工业大学航天学院，黑龙江哈尔滨１５０００１）
摘要：该文提出一种位置反馈自主控制静压气体轴承技术原理，能有效提高轴承的支撑刚度
及回转精度。通过有限元数值计算法，按气体轴承刚度最大准则优化了固有节流轴承参数。在
此基础上，给出了三种主动节流方式下的承栽能力特性。计算结果表明：轴承固有节流参数优
化是合理的，它能为自主控制轴承实现无穷刚度提供良好的负载范围。三种主动节流方式也为
自主控制气体轴承提供了多样性选择。
关键词：自主控制；参数优化；有限元；无穷刚度
中图分类号：ＴＨ １３３．３６ 文章编号：１００５—９８３０（２００７）０３—０３０８—０４
Ｐａｒａｍｅｔｅｒ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ａｎｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｆ Ｓｔａｔｉｃ Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ
ｆｏｒ Ａｃｔｉｖｅ Ａｅｒｏｓｔａｔｉｃ Ｂｅａｒｉｎｇ
ＧＥ Ｗｅｉ—ｐｉｎｇ，ＱＩ Ｎａｉ—ｍｉｎｇ，ＬＩＵ—Ｔｕｎ
（Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｓｔｒｏｎａｕｔｉｃｓ，Ｈａｒｂｉｎ Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ ｏｆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｈａｒｂｉｎ １ ５０００ １，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａ ｓｃｈｅｍｅ ｏｆ ａｃｔｉｖｅ ａｅｒｏｓｔａｔｉｃ ｂｅａｔｉｎｇ ｗｉｔｈ ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ ｆｅｅｄｂａｃｋ ｉｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ．Ｉｔｓ ｓｔｉｆｆ－
ｎｅｓｓ ａｎｄ ｒｏｔａｔｉｏｎ ａｃｃｕｒａｃｙ ｉｓ ａｄｖａｎｃｅｄ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅｌｙ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅ—
２００７年４月 第３２卷第４期 润滑与密封
ＬＵＢＲＩＣＡＴＩＯＮ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ａｐｒ．２００７ Ｖ０１．３２ Ｎｏ．４
多供气孔静压圆盘止推气体轴承的参数设计
郭良斌
（武汉科技大学湖北武汉４３００７０）
擘 摘要：采用工程计算方法研究了按最大静刚度准则设计多供气孔环面节流静压圆盘止推气体轴承几何参数的基本过 程，详细讨论了供气孔数和供气孔直径参数对轴承静态性能的影响。随供气孔直径的增大，轴承消耗的体积流量增大， 承载力也随之增大，但小气膜高度时增加值较小，大气膜高度时增加值较大，且轴承的最大静刚度逐渐减小。大的供气ｌ ｌ孔直径
，可使轴承在更大的气膜高度下工作。供气孔数对轴承性能的影响与供气孔直径参数相似。理论优化的结果表ｌ ｌ
明，圆盘内径参数应尽量取小值，供气孔分布圆半径应取圆盘内外径的均方根。对不能采用理论优化的几何参数，在数ｔ’
ｔ值分析的基础上，给出其合理取值范围。供气孔直径应在ｏ．４—０．８ ｍｍ范围内取值，供气孔数应在５—８范围内取值。 Ｉ｝ 关键词：静压圆盘止推气体轴承；优化设计；静态特性
中图分类号：ＴＨ１３３．３６文献标识码：Ａ文章编号：０２５４—０１５０（２００７）４—１０８—３
Ｏｐｔｉｍｕｍ Ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ Ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙ Ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ Ｇａｓ Ｌｕｂｒｉｃａｔｅｄ Ｃｉｒｃｕｌａｒ
Ｔｈｒｕｓｔ Ｂｅａｒｉｎｇｓ、 ｔｈ Ｓｅｖｅｒａｌ Ｉｎｈｅｒｅｎｔ Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｏｎ Ｓｕｐｐｌｙ Ｈｏｌｅ
Ｇｕｏ Ｌｉａｎｇｂｉｎ
（Ｗｕｈａｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ Ｈｕｂｅｉ ４３００７０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｏｃｅｓｓ ｏｆ ｃｏｎｆｉｇｕｒａｔｉｏｎ ｐａｒａｍｅｔｅｒｓ ｏｆ ｅｘｔｅｒｎａｌｌｙ ｐｒｅｓｓｕｒｉｚｅｄ ｃｉｒｃｕｌａｒ ｔｈｒｕｓｔ ｇａｓ ｂｅａｒｉｎｇ ｗｉｔｈ ｓｅｖｅｒａｌ
气体静压轴承结构
气体静压轴承是一种利用气体静压作用力而实现支撑和旋转的轴承结构。它主要由轴承壳体、阻尼器、分隔气室和调节控制系统等组成。
1. 轴承壳体：气体静压轴承的主要部分是一个轴承壳体，其内部设有气体导流槽和通气孔，用于控制和调节气体压力和流动方向。
2. 阻尼器：阻尼器是由摩擦材料制成的圆环，安装在轴承壳体的两端。它能够在转子旋转时产生摩擦力，通过阻尼效应消耗能量，从而提高轴承的稳定性和减小振动。
3. 分隔气室：轴承壳体内部分隔成若干个气室，气室之间通过导流槽和通气孔连接。这些气室用于储存和调节气体，以提供静压力支撑和旋转力。
4. 调节控制系统：气体静压轴承的调节控制系统用于实时监测轴承的状态，调节和控制气体压力、流量和温度等参数，以满足不同工作条件下的要求，确保轴承的稳定性和可靠性。
气体静压轴承结构的优点包括高转速、低摩擦、低噪音、长寿命和自润滑等特点。它在各种高速旋转设备中广泛应用，如风力发电机组、航空发动机、切削机床等。
