流体静压轴承的工作原理与优势

流体静压轴承的工作原理和流体静压导轨相似。流体静压轴承也分为液体静压轴承和气体静压轴承。

（1）液体静压轴承

图2-41是广泛采用的液体静压轴承轴套的结构。在轴套的内圆面上，对称地开有4个矩形油腔2和回油槽3，油腔和回油槽之间的圆弧面4称为周向封油面，轴承两端面和油腔之间的圆弧面1称为轴向封油面。主轴装进轴套后，轴承封油面和主轴之间有一个适量的间隙。

液体静压轴承系统的工作原理如图2-42所示，液体静压轴承系统包括四部分；静压轴承、节流器、供油装置和润滑油。油泵未工作时，油腔内没有油，主轴压在轴承上。油泵起动以后，从油泵输出的具有一定压力的润滑油通过各个节流器进入对应的油腔内，由于油腔是对称分布的，若不计主轴自重，主轴处于轴承的中间位置，此时，轴与轴承之间各处的间隙（h₀）相同，各油腔的压力（p_r）也相等。主轴表面和轴承表面被润滑油完全隔开，轴承处于全液体摩擦状态。

图2-41 液体静压轴承轴套的结构

1—轴向封油面 2—油腔 3—回油槽 4—周向封油面(www.xing528.com)

当主轴受到向下的外加载荷时，主轴向油腔1的方向产生微小位移e，这时油腔1的间隙减少，变为h₀-e，封油面上润滑油流动的阻力增大，从油腔1经封油面流出的流量减少。根据流量连续定律，从供油系统流经节流器1进入油腔1的流量也减少，因而流过节流器1时产生的压力降减少，油腔1的压力变大，从p_r1变为p′_r1。油腔3的间隙变大，变为h₀+e，从油腔3经封油面流出的流量增大。根据流量连续定律，从供油系统流经节流器3进入油腔3的流量也增大，因而流过节流器3时产生的压力降增大，油腔3的压力变小，从p_r3变为p′_r3。设油腔的有效承载面积为A_e，则油腔1和油腔3压差形成的合力A_e×（p′_r1-p′_r3）即为轴承的承载力，以平衡外加载荷。使主轴稳定在偏心量e的位置上，选择合适的轴承参数和节流器参数，可以使e的值很小，例如在几微米内就可产生足够大的承载力来平衡外加载荷。

（2）气体静压轴承

气体静压轴承的工作原理和液体静压轴承相同。液体静压轴承的转速不宜过大，否则润滑油发热较严重，使轴承结构产生变形，影响精度，而气体的黏度远小于润滑油，气体静压轴承的转速可以很高。并且空气具有不需回收、不污染环境的特点。气体静压轴承主要用于超精密机床、精密测量仪器、医疗器械等场合，例如牙医使用的牙钻，其转速高达4×10⁵r/min。

图2-42 液体静压轴承的工作原理