小孔节流方式对静压气体球轴承工作特性的影响
动压、静压、动静压轴承的工作原理及装配知识
动压、静压、动静压轴承的工作原理及装配知识 一、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。 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. 利用润滑油的粘性和轴颈的高速旋转，把润滑油带进轴承的楔形空间建立起压力油膜隔开。这种轴承称为动压滑动轴承。靠液体润滑剂动压力形成液膜隔开两摩擦表面并承受载荷滑动轴承。液体润滑剂是被两摩擦面相对运动带入两摩擦面之间。产生液体动压力条件是﹕两摩擦面有足够相对运动速度﹔润滑剂有适当黏度﹔两表面间间隙是收敛。 二、动压滑动轴承的安装 动压轴承结构图 1 装配前的准备 （1）准备所需的量具和工具。 （2）按照图纸要求检查轴套和轴承座的表面情况及配合过盈是否符合要求，然后按轴颈
空气轴承的工作原理
空气轴承的工作原理 压缩空气进入由空气轴承支撑的动力轴，被分成两个通道，一个通道用以驱动动力轴，另一个通道用于轴承座支撑动力轴。其中的自旋转动力轴和空气轴承座都是经精密的机械加工，两者间保持0.02mm的间隙，（根据载荷与转速设计就有不同的数据）。 产品特性 压缩空气进入自旋轴，采取将其分成两个通道，去驱动与支撑动力轴，使其最高转速达 350,000r/min。（目前我们能做的轴承可以达到20万转/分，在国内已经算是顶尖水平，要在提升技术，要等有钱了，更换一些高档的设备才能做到。国际上能做到35万转/分，但报废率非常高，应用也不广。） 由几个空气轴承支撑着的动力轴，能够安装在车床的卧式刀架上，分别以纵向静态安装和动态驱动刀具两种状态进行加工。 空气轴承结构本身存在着的刚性差和引起的不同心，不但没有影响加工精度，反而由于可使刀具稍微浮动，因而提高了零件的加工精度，而且还具有切削力小，机床消耗功率小等优点。即使对于较低转速(60,000r/min)加工，机床消耗的最大切削功率只为40W。在机床主轴上能安装0.1mm小的钻头。（目前我们自己组装的一台机器能够钻到0.1mm的小孔。） 1.采用空气动静压气浮轴承，运转“平稳”。 2.结构简单，性能稳定可靠。 3.采用防卡技术，提高了防过载和防误操作的能力。空气静压气浮轴承，运转“平稳”。 4.轴承表面特殊处理，提高轴承的使用寿命。 5.优化设计，性能稳定可靠，耗气量小。 6.对于高精加工应用非常好，特别是磨削加工。（目前我们正在研究把他应用到弹簧夹头内 孔研磨上，可以实现0.2um以内的同心度，用国家弹簧夹头检验标准可以实现摆动3um 以内。） 7.可以利用这个工作原理开发一系列的产品出来，主要考虑应用高精密设备。 产品用途 目前我们生产的轴承用于PCB钻孔用的电主轴里面，我们的产品用德国的检测设备检测可以做到同心度1um,内孔圆度0.3um，垂直度2um。与国际加工水平相当。
角接触球轴承
角接触球轴承打滑行为的非线性动态模型 Qinkai Han , Fulei Chu.The State Key Laboratory of Tribology, Tsinghua University, Beijing 100084, China. 摘要： 用一个三维非线性动态模型来预测复合载荷组合条件下角接触球轴承的打滑行为。该模型考虑了钢球的自转和公转引起的离心力和陀螺效应、钢球与内外圈之间的赫兹接触变形、钢球与保持架之间的非连续接触以及弾流动体润滑。通过对试验结果的比较，验证了该动态模型正确性。在此基础上，讨论了在复合载荷作用下，轴承钢球滑动速度随时间和位置的变化规律。该模型表明，径向载荷的变化将使钢球在内外圈之间的的滑动速度产生波动，对低负载区域的钢球影响更大。增加径向负荷将大幅增加滑移速度的幅度和范围，使打滑更加严重。当钢球在低载区时，大的滑动速度会使轴承和润滑油的温度升高，加剧轴承磨损，缩短轴承的使用寿命。因此，在旋转工件的设计和检测中应考虑径向载荷。 1.导论： 角接触球轴承是许多旋转机械的核心支撑部件，其动态特性对整个设备的使用性能、运行可靠性和使用寿命起着决定性的作用。轴承在运行过程中，滚道应为钢球提供足够大的摩擦力和摩擦力矩，以确保钢球处于纯滚动状态。否则，滚动体和内、外滚道之间可能会出相对滑移。随着现代旋转机械的高速化、重载化，轴承的滑动将使轴承和润滑油的温度升高，从而加速轴承磨损。如果轴承早期就开始打滑，它可能会导致轴承寿命减少，甚至更严重的事故。 因此，当前准确预测滚动轴承的打滑行为并提出防滑设计准则是很重要的问题。哈里斯[1,2]已经在这方面做了开创性的工作。基于沟道控制理论和准静态学，哈里斯[1,2]建立了用于高速角接触球轴承的滑行预测模型。该模型考虑了滚动体的各种受力情况（包括：接触力，摩擦力，流体力和离心力等），还考虑了轴向载荷、旋转速度、滚动体的数量对打滑的影
液体静压轴承原理
液体静压轴承 靠外部供给压力油、在轴承内建立静压承载油膜以实现液体润滑的滑动轴承。液体静压轴承从起动到停止始终在液体润滑下工作,所以没有磨损,使用寿命长，起动功率小，在极低（甚至为零）的速度下也能应用。此外，这种轴承还具有旋转精度高、油膜刚度大、能抑制油膜振荡等优点，但需要专用油箱供给压力油，高速时功耗较大。 简史 1862年，法国的L.D.吉拉尔发明液体静压轴承,指出摩擦系数可小至1/500。1917年，英国科学家瑞利发表求解液体静压推力轴承的承载能力、流量和摩擦力矩方程。1938年，美国在大型天文望远镜上应用液体静压轴承，承载总重量500吨,每昼夜转动一周，驱动功率仅1/12马力。1948年法国开始把液体静压轴承用于磨床上。现代液体静压轴承已成功地用于重型、精密、高效率的机器和设备上。 分类液体静压轴承分径向轴承、推力轴承和径向推力轴承(图1[液体静压轴承的类型] )。它有供油压力恒定和供油流量恒定两种系统。供油压力恒定系统较为常用。
作用原理图2 [供油压力恒定系统的液体静压轴承]为供油压力恒定系 统的液体静压轴承和轴瓦的构造。外部供给的压力油通过补偿元件后从供油压力降至油腔压力，再通过封油面与轴颈间的间隙从油腔压力降至环境压力。多数轴承在轴不受外力时,轴颈与轴承孔同心,各油腔的间隙、流量、压力均相等，这称为设计状态。当轴受外力时轴颈位移，各油腔的平均间隙、流量、压力均发生变化，这时轴承外力与各油腔油膜力的向量和相平衡。补偿元件起自动调节油腔压力和补偿流量的作用，其补偿性能会影响轴承的承载能力、油膜刚度等。供油压力恒定系统中的补偿元件称为节流器，常见的有毛细管节流器小孔节流器滑阀节流器、薄膜节流器等多种。供油流量恒定系统中的补偿元件有定量泵和定量阀补偿元件不同,轴承载荷-位移性能也不同（图3[不同补偿元件液体静压径向轴承的载荷-位移性能比较] ）由于轴的旋转,在轴承封油面上有液体动压力产生,有利于提高轴承的承
高速空气静压主轴承性能分析
高速空气静压主轴性能分析 高速空气静压主轴承性能分析 Cheng-Ying Lo ,Cheng-Chi W ang ,Yu-Han Lee 摘要： 气动轴承设计的问题的解决方法是先压力分布和轴承轮转方向的精确度。目前，本文研究出了一个详细的理论分析轴承性能的方法，其中气动轴承最初是由无量纲简化的纳维——斯托克斯方程的形式来表达。利用轴承之间的间隙和孔口中的质量连续流动的假设，可以推导出非线性无量纲雷诺方程，然后利用牛顿方法进行离散。最后，修改后的雷诺方程可以利用循环迭代的方法来解决。目前的数值模型可以有效的油膜压力分布，摩擦力影响，承载能力，刚度，润滑气体流量，和静止状态偏心率和动态气动轴承压力包括高偏心率部分，高速非圆形线部分，推力轴承，滑块轴承等内容的分析。这个被使用的分析模型提供了宝贵的分析方式来研究高精度的静态和动态旋转的气体轴承的性能，并使其成为可以得到的最优化设计。 1．简介 气体轴承的特点是旋转时低噪音和低摩擦损失。因此，它们经常被应用于各种精密仪器中，在空负荷高速电动马达驱动的情况下，它们产生摩擦量为零。相比于传统的油轴承，气体轴承具有产生的热量低，少污染，和较高的精度的优点。然而，它们的主要缺点是，它们的运行往往相当不稳定，这往往限制其允许使用的范围。 1961年，格罗斯和扎克[1]首先开发，并应用了微扰的方法来解决：稳定，自行形成，可认为无限长的平面楔形油膜问题。使用的这种微扰的方法可以有效的分析所有的几何参数范围，并得到高度精确的结果。1975年，马宗达[2]提出一种理论方法，考虑到三维流多孔材料对轴承的影响，推导出稳态固定和旋转性能特点。我们知道气动轴承的主要承载能力受气膜的空气动力学影响，其中气膜的刚度，阻尼系数，和稳定的范围值是主要的影响参数。多数的轴承设计都是为了运转稳定，因此需要掌握最基本的有关稳定性的知识。所以，马宗达[3]构建了一个多孔矩形的推力轴承，在外部施压，利用可压缩润滑液的条件下的理论模型。1985年，金价和特尔[4] 利用有限元方法和有限差分法评价的相对精密的问题中近似研究了一个稳定，等粘度的，不可压润滑剂的模型。在他们的研究中，提出了一个复杂的耦合的问题的解法可以转化成一系列有顺序的简单，非耦合的稳定的问题的解法。轴承的二维计算表明，有限差分方法计算结果的相对误差比用有限元方法得到的结果略小。此外，结果表明，用有限差分的方法进行近似计算比有限元的方法要快，在相同的电脑处理器下，用有限差分法用0.15s而有限元需要0.17s。 1992年，斯洛克姆[5]进行的实验研究而为小孔节流的气动轴承制定全面的设计程序。最近，表面粗糙度对轴承的性能影响已被调查[6][7]。结果显示：普遍持有表面粗糙度在层流流动时，对气动轴承的影
6类角接触球轴承的结构特性
6类角接触球轴承的结构特性(附图) 角接触球轴承极限转速较高，可以同时承受径向载荷和轴向载荷，也可以承受纯轴向载荷，其轴向载荷能力由接触角（载荷作用线与轴承径向平面之间的夹角）决定，并随接触角增大而增大。 此类轴承适用于支承间距不大、刚性好的双支承轴上。 角接触球轴承的主要结构形式有:单列角接触球轴承、双列角接触球轴承和成对安装的角接触球轴承、四点接触球轴承。 单列角接触球轴承有分离型和不可分离型两种。分离型角接触球轴承基本型为S70000型。SN70000型为内圈可分离型，其内圈和外圈可以分别安装，适用于安装条件受限制部位。不可分离型角接触球轴承的内圈和外圈不能分开安装，其接触角分别15o、25o、和40o三种，角接触球轴承锁日可分设在内圈或外圈上。锁口在内圈上轴承的极限转速高于锁口在外圈上轴承的极限转速。 单列角接触球轴承只能承受一个方向的轴向载荷，在承受径向载荷时，会引起附加轴向力，必须施加相应的反向轴向载荷，因此该种轴承一般都成对使用。 双列角接触球轴承能承受较大的以径向载荷为主的径向、轴向联合载荷和力矩载荷，它能限制轴或外壳的双向轴向位移，接触角为30o。 成对安装角接触球轴承是由两套相同规格的单列角接触球轴承以不同的组配方式构成，按其外圈端面的组合可以分为：串联配置(70000/DT）、背靠背配置(70000/DB）和面对面配置(70000/DF）三种型式。 该种轴承能承受以径向载荷为主的径向、轴向联合载荷，也可以承受纯径向载荷。串联配置只能承受一个方向轴向载荷。其它两种配置则可承受任一方向的轴向载荷。这种类型的轴承一般由生产厂商选配组合后成对提交给用户，安装后有预压过盈，套圈和钢球处于轴向预加载荷状态，因而提高了整组轴承作为单个支承的支承刚度和旋转精度。 四点接触球轴承为可分离轴承。其中QJ0000型（17600型）具有双半内圈，QJF00口型（116000型）具有双半外圈，接触角为35o，在无载荷和纯径向载荷作用时，钢球与套圈里四点接触。在纯轴向载荷作用下，钢球与套圈为两点接触，可承受双向轴向载荷。该种轴承还可以承受力矩载荷，兼有单列和双列角接触球轴承的功能。该种轴承只有形成两点接触时才能保证正常工作。
不可压缩与可压缩流体的静压强分布
不可压缩与可压缩流体的静压强分布 马健 （物理0801班，扬州大学物理系，扬州,225002） 【摘要】 由于静止流体中没有切应力，取微小元得出流体的平衡方程f -▽P=0(f 是体力密度)，根据压 强梯度垂直于等压面可知在静止流体中f 也垂直于等压面，一般情况下液体所受体力只是重力，因此，只要知道体力密度便可求得流体的静压强分布。 「关键词」 静止流体 体力密度 静压强分布 0 引言 对流体静力学的研究，在社会生产中具有重要的意义。通过研究流体的运动规律，可以在水利工程建筑中和船体建造中发挥很大的作用。 1.流体内一点的压强 在静止流体内任一截面两方之间没有切向作用力， 而只有由压强产生的正应力，我们任取点O,在其邻近划出 一个小四面体OABC ，如图1，设平面ABC 与OBC 、OAC 、OAB 的夹角分别为α、β、γ，平面ABC 、OBC 、OAC 、OAB 的面积为S 、S 1、S 2、S 3，作用在这些面上的压强分别为p 、p 1、p 2、p 3。 因为小四面体受力平衡，先考虑x 轴方向，作用在平 面ABC 上的压力为pS ，则在x 轴方向的分量为-pScos α， 于是得到沿X 轴方向的力平衡方程： -pScos α+ p 1S 1=0 因为 S= S 1cos α 所以 p= p 1 同理，在y 、z 轴方向上可得类似结果，因此 p= p 1 =p 2=p 3 （1） 这表示在流体内任意一点的压强与方向无关，也即是该点压强各向同性。前面的书上也已经讲到了,但这里方程式（1）的推导忽略了重力，原因是当长度趋于无穷小时小四面体的各面面积都是二阶无穷小量，而重力正比于体积，属于体积力，比起面积是高阶小量，所以可以忽略。（1）式对于流动的液体也成立。 2.流体的平衡方程 与上面的方法一样，在流体内划分出一个小体元，不过为了便于分析，这次取一个长方体，如图2，三棱边沿坐标轴方向，边长为dx 、dy 、dz 。同样先考虑x 轴方向，由于没有切应力，所以沿x 轴方向的合力为 图1 x 图2
空气静压轴承工作原理
空气静压气浮轴承工作原理气体静压轴承是滑动轴承形式当中的一种，其结构和工作原理与液体滑动轴承类似，不同的是采用气体(多为空气)作为润滑介质。当外部压缩气体通过节流器进入轴承间隙，就会在间隙中形成一层具有一定承载和刚度的润滑气膜，依靠该气膜的润滑支承作用将轴浮起在轴承中。对于气体静压轴承，采用外压供气是其基本工作方式，节流器是其结构的关键，而主轴工作时因自重和载荷出现的偏心则建立起轴承相应的承载和刚度加工中心机制。以径向供气的静压气浮轴承为例，径向孔式静压气体轴的气流通道主要由节流孔和轴承径向间隙两部分组成，节流孔是使外部加压气体进入轴承间隙前，产生节流效果、并使之形成具有一定承载能力及刚度的稳定润滑气膜的一种装置。而轴承径向间隙则是通过改变径向间隙，调整对气流的阻抗以达到改变空气流量，进而影响上游来流条件，改变节流孔出口压力Pr，在轴承腔内建立起新的平衡。两者的宏观表现均是对流体产生阻抗，使来流压力不断降低，因此，有类似电学欧姆定律的规律。将图4-1的气浮轴承模型类比图4-2的电阻模型。 压缩空气以供气压力只:由供气通道经节流小孔进入气腔，通过气膜流出，当通道横截面积减小时，气流速度加快，剪切速率会增加，由于气体的粘性，气体的内摩擦会消耗其动能，经过节流小孔后气体压力值减小，即气腔中压力Pr，小于供气压力凡。同理由于气膜厚度很小，空气在气膜中流动时的剪切速率很大，所以气体由气腔流经气膜时，压力会有再次损失，即环境压力Po低于气腔压力Pr。我们将节流小孔和气膜这些小截面通道对气流的阻碍作用称为阻抗，将节流小孔的阻抗记为Rg，记气膜的阻抗为Rh。那么，空气流动的过程与电流流经两个串联的电阻非常相似，其中，气流对应于电流，阻抗对应于电阻，气体压力对应于电压。未通压缩空气前，由于滑动件的自重与载荷的作用:支承件与滑动件相互贴合:气膜厚度h为零。此时气膜的阻抗Rh趋于无穷大，气腔压力只，趋近于供气压力Ps;当供气压力与气腔面积之乘积值超过载荷F时，滑动件浮起，气膜形成，气腔压力只，低于供气压力凡滑动件在气膜压力的支承下达到平衡。当外载荷F增大时，气膜厚度减小，气膜阻抗值R蹭大。根据图4-2，气膜上的压帜，会因此增加，支承力增加，以平衡增大的外载荷。反之，「减小，h增大，R*减小，只减小，从而支承力减小，这样可以和减小的外载荷平衡。以上就是静压润滑的基本原理。其原理图如图4-3,如果把多个图4-1这样的结构均布在环形圆周上，支承件换成轴，就形成了空气静压轴承结构，其示意图如4-4所示。
小孔节流静压气体球轴承自激振动现象的研究
小孔节流静压气体球轴承自激振动现象的研究! 郭良斌%#王祖温& !%5武汉科技大学城建学院#武汉#-44,4&&5大连海事大学机电与材料工程学院#大连%%/4&/" 摘要!分析了单供气孔小孔节流静压气体球轴承在不同供气压力下的动态刚度和阻尼特性)及轴承发生自激振动的频率范围-结果表明)承载质量$气膜系统是一个强非线性的振动系统)系统的动态参数随着扰动频率及工作点的变化而变化-从能量传输的角度看)气膜负阻尼可以理解为气膜非定常力对于承载质量在振动一个周期内作正功)使物体振动加剧)最终产生气锤自激振动- 关键词!静压气体球轴承*小孔节流*气锤自激 中图分类号!*+%--5-/77文献标识码!I77文章编号!%44%$-66%"&44/#6$4//$- 2I H G./1F1L H0NI J-$N00L E J1*SI L E1NQ Q.F E L D D H E J O L G2C P L E J-NQ(ND X L NE J1KD +J I P2J1KQ L>E J M J-L#/0C L1D NI J/1 P Y TU@D]
动静压轴承工作原理和设计
几种典型液体动静压轴承结构特点与应用 2007-1-23 来源： 本文介绍了几种典型的、使用场合较多的液体动静压轴承的结构及特点，并举了各种动静压轴承在机床上应用的实例及效果。 液体动静压轴承精度高、刚度大、寿命长、吸振抗震性能好，主要用于精密加工机械及高速、高精度设备的主轴。既可用于旧机床改造，也可用于新机床配套。采用动静压轴承可以完全恢复机床因主轴轴承问题而丧失的加工精度和表面粗糙度；提高机床主轴精度和切削效率；并可多年连续使用而不需维修。多年来我国一些企业采用动静压轴承为新机床配套和进行国产和进口旧机床设备改造，均获得了满意的使用效果和显著的经济效益。 液体动静压轴承综合了静压轴承的优点，消除了这两种轴承的不足。其特点是采用整体式轴承与表面深浅腔结构油腔轴承系统工作时主轴被一层压力油膜浮起，主轴为经电机驱动已悬浮在轴承之间发生机械摩擦与磨损，从而提高轴承寿命且有良好的精度保持性。当电机驱动主轴旋转时，轴承油腔内由于阶梯效应自然形成动静压承载油膜，轴承成为具有静压压力场的东压滑动轴承。与三块、五块瓦相比，动静压轴承为整体式使结构，轴承与箱体孔接触面积大，为刚性连接，是油膜刚度得到充分的发挥利用。主轴工作时，油膜刚度是轴承静态刚度与动态刚度的叠加，有很强的承载能力。压力油膜的“均化”作用可使主轴回转精度高于轴颈和轴承的加工精度。 一、静压轴承的几种典型结构及特点 液体动静压轴承所采用油腔结构、节流器与静压轴承相比均不相同。静压轴承采用的固定节流器有“小孔”、“毛细管”等，可变节流器大多设置在轴承外部的静止部位，结构复杂，使用时常因节流器出面截流面太小，油液杂质易堆积而发生堵赛。 早期设计的动静压轴承为浅腔结构，分有节流器和无节流器两种。图1为节流器的动静压轴承，深腔与浅腔形成静压腔，浅腔兼备节流功能。压力油ps 进入中间环槽后，流入深腔和浅腔，经两端的轴向封油面排出，当主轴在轴承中高速旋转时，由于浅腔同轴向封油面台阶及主轴中心的轴承中微小偏心，自然形成楔形油膜而产生动压承载油膜。主轴只能按图1所示W方向旋转。
静压导轨工作原理
静压导轨工作原理 静压导轨的工作原理与静压轴承相同。将具有一定压力的润滑油，经节流器输入到导轨面上的油腔，即可形成承载油膜，使导轨面之间处于纯液体摩擦状态。 优点：导轨运动速度的变化对油膜厚度的影响很小；载荷的变化对油膜厚度的影响很小；液体摩檫，摩檫系数仅为0.005左右，油膜抗振性好。 缺点：导轨自身结构比较复杂；需要增加一套供油系统；对润滑油的 清洁程度要求很高。 主要应用：精密机床的进给运动和低速运动导轨 静压导轨分类 按结构形式分：开式、闭式 开式静压导轨：压力油经节流器进入导轨的各个油腔，使运动部件浮起，导轨面被油膜隔开，油腔中的油不断地通过封油边而流回油箱。当动 导轨受到外载荷作用向下产生一个位移时，导轨间隙变小，增加了回油阻力，使油腔中的油压升高，以平衡外载荷。 闭式导轨：在上、下导轨面上都开有油腔，可以承受双向外载荷，保 证运动部件工作平稳。 按供油情况可分为定量式静压导轨和定压式静压导轨。 定压式静压导轨： 是指节流器进口处的油压压强ps是一定的，这是目前应用较多的静 压导轨。 定量式静压导轨
指流经油腔的润滑油流量是一个定值，这种静压导轨不用节流器，而是对每个油腔均有一个定量油泵供油。由于流量不变，当导轨间隙随外载荷的增大而变小时，则油压上升，载荷得到平衡。载荷的变化，只会引起 很小的导轨间隙变化，因而油膜刚度较高，但这种静压导轨结构复杂。 φ1.6米圆台立式磨床采用恒流静压导轨的研制 来源：机电在线发布时间：2009-4-16 8:59:44 1 引言 对于精密圆台立式磨床来说，要保证磨削工件的大平面粗糙度低、精度高，除了要求磨头好以外，还要求工作台的工作性能要好。目前国内外生产 的φ1.6米精密圆台立式磨床中，工作台导轨基本上采用滚动导轨，经调查，滚动体磨损后高精度易于丧失，抗振能力不强，在磨削高精度的大平面时， 粗糙度值也不理想。而静压导轨与它比较，具有更小的摩擦阻力，使用寿命长，动态特性好，运动刚度好，有一定的吸振能力，运动精度高。滚动导轨 难于与静压导轨媲美，且国产静压系统与进口大型特级平面滚动轴承在价格 上也相差不大。因此，我们在研制φ 1.6米精密圆台立磨(该项目为原机械 工业部1997年机械工业科学技术发展计划项目)中采用了静压导轨，效果好。下面对本课题中静压导轨的设计作一介绍。 2 静压导轨供油方式的确定 就供油方式而言，液体静压导轨目前分为恒压和恒流供油两大类。近年来德国、日本、美国等工业发达国家生产的机床，对液体静压导轨的供油方式，不是千篇一律采用某种方式，有采用恒流供油方式，也有采用恒压供油
简析NSK精密角接触球轴承的特性
简析NSK精密角接触球轴承的特性 NSK精密角接触球轴承，备有可根据不同用途选择最佳规格的各种系列产品，最适于机床主轴等旋转体振摆精度要求高、转速快之用途。 特点： 1、产品阵容包括从ISO规格的基本系列到以机床为对象的专用系列。 2、已填充润滑脂、带密封圈的角接触球轴承已形成系列化。 3、高功能系列Robust轴承，产品阵容强大，包括从高刚性系列到超高速系列产品。 系列： 1、精度角接触球轴承（标准系列） 这是ISO标准的NSK精密角接触球轴承的基本系列产品。 特点： 采用长寿命轴承钢（Z钢）作为标准材料。70系列、79系列产品，还可配上密封圈，使润滑脂寿命提高到1.5倍。根据类型的不同，备有两种保持架超高速角接触球轴承（Robust系列） 2、这是NSK集引以为豪的材料技术、评价技术及解析技术之精华研制出的支撑机床高性能的高功能系列产品。另外，带密封圈的系列产品，以其高性能与长寿命特点，可促进机床可靠性的提高，而且，环保性能好，并可为节能做出贡献。 特点： 低发热、高转速。使用耐热与耐摩磨损性俱佳的SHX材料生产的X型产品，实现了高转速、长寿命。根据不同用途，确立了不同接触角及滚珠材质规格的强大产品阵容。带宽幅密封圈，与开型轴承相比，润滑脂寿命增至1.7倍，实现了长寿命。超高速角接触球轴承（Robust系列SpinShotⅡ） 3、追求加油最佳化，在达到空前的静音的同时，实现了进一步的超高转速。 特点： 采用油气润滑，在NT#40级别上，实现每分钟40000转。与以往的油气润滑相比，降低噪音约3～5dB。仅用以往油气润滑的约一半的充气量，即达到了每分钟40000转的转速。超高精度角接触球轴承（BGR系列） 4、这是可对应内径低于30mm的高精度、超高速旋转的、使小型轴发挥高性能的高功能系列产品。 特点：
角接触轴承知识
角接触球轴承方面 一、工艺编制的原则： 1、质量原则。必须使按工艺加工的产品最终质量达到相关图纸或文件的要求。 2、效益原则。考虑生产安排的方便及提高生产率等。 3、经济原则。在满足要求的前提下，考虑尽可能降低成本。 4、同时要考虑操作者的劳动强度、环境保护等。 二、工艺编制的基本步骤： 1、熟悉产品图和相关企业标准及国家标准和客户的要求。 2、了解毛坯图纸各种要求。 3、拟定工艺路线，选择定位基准和安装方式。 4、选择加工余量，计算工序尺寸，确定条件及检验方法。 5、确定各工序加工设备。 工艺确定后，必须先进行工艺试验，验证其正确性、合理性、经济性等。同时，工艺具有暂时性和相对性，批量生产使用的工艺也会因一些客观条件的变化需做适当的调整。 三、角接触球轴承基本知识： 1、接触角：滚动体与滚道的接触点或接触线的中点的公法线与轴承的径向平面的夹角。一 种轴承可以有两个不同的接触角（如圆锥滚子轴承），一般所说的接触角指外接触角。 角接触球轴承可承受径向和单向轴向载荷，也可承受纯轴向载荷。随着接触角的增大，其所能承受轴向载荷也增大。极限转速高。 ①单列角接触球轴承。7000C（36000）系列，接触角15°；7000AC（46000）系列，接 触角25°；7000B（66000）系列，接触角40°。国外还有7000A系列，接触角30°。 ②分离型角接触球轴承。S70000（206000），其内圈、外圈可分别安装，适宜于安装条件 受限制的场合。 ③四点接触球轴承。双半内圈四点接触球轴承，QJ0000（176000）；双半外圈四点接触球 轴承，QJF0000（116000）。内外圈可分离，接触角35°。可承受双向轴向载荷。 ④双列角接触球轴承。一般接触角为30°，也有取25°的。同样的外型尺寸，有时根据 所要求承受载荷的不同，可设计成无装球缺口和有装球缺口两种。有装球缺口的能装较多的钢球，可承受较大的载荷，但使用转速较低。还有一种相对特殊的双列角接触球轴承，即所谓的第一代轮毂轴承，有两个内圈和一个外圈。 2、角接触球轴承精度等级。共分五级，0，6，5，4，2级，依次等级由低到高。一般标识于 轴承型号后面，前加字母P，并用“/”隔开，如7203C/P4，但P0级省略不标。不同的精度等级有不同的尺寸公差和旋转精度要求，等级越高，其成品要求也越高，因而其组成零件的各种要求也越高。 3、游隙。四点接触球轴承和双列角接触球轴承轴向游隙要求有国家标准。四点接触球轴承 轴向游隙分C2、C0、C3、C4四组，双列角接触球轴承轴向游隙分C2、C0、C3三组，C2组最小，C0组产品上不标识。也有一些游隙要求可以不按国标要求装配，主要依据客户特殊要求采用。单列角接触球轴承游隙没有统一规定，但为控制接触角的的公差，产品图一般都标明径向游隙要求。
空气轴承
空气轴承 空气轴承（又称为气浮轴承）指的是用气体（通常是空气，但也有可能是其它气体）作为润滑剂的滑动轴承。空气比油粘滞性小，耐高温，无污染，因而可用于高速机器、仪器及放射性装置中，但其负荷能力比油低。空气轴承分为三大类：空气静压轴承、空气动压轴承和挤压膜轴承。在一般工业中，空气静压轴承用得较广泛。 1 结构 由轴承内圈和外圈，外圈上有空气的进出口空，内圈上有喷嘴。具体见附图： 2 工作原理 空气轴承是利用空气弹性势来起支承作用的一种新型轴承。 3 优点 3.1.更高精度 空气轴承提供极高的径向和轴向旋转精度。由于没有机械接触，磨损程度降到了最低，从而确保精度始终保持稳定。
由于制造结构的不同，空气主轴旋转时的精确性是天生具备的。特殊的制造技术提高了这一精确性，能够提供极高的旋转和轴向精度。空气主轴的设计是，能够在轴向和径向同时获得小于0.1微米TIR的旋转精确性。由于旋转的转子和静态支撑部分之间没有机械接触，所以没有磨损产生，从而确保精度始终保持稳定——制造商使用统计学加工控制的一个重要特性。 典型的同步径向偏摆值：<10微米（PCB钻孔主轴，高速） 典型的非同步径向偏摆值：<0.025微米（磁盘测试主轴，低速） D1787高端PCB主轴的动态偏摆与转子速度之间的关系 D1640-05磁盘测试主轴的非同步径向偏摆与转子速度之间的关系 3.2. 高速 空气轴承内部的低剪切力，能够在提供极高转速的同时，将动力损失降到最低，并使产生的热量非常小。转速可以超过300,000转/分钟。 空气轴承阻力较低，允许较高的速度，并能同时保持较低的振动水平。摩擦对空气轴承旋转的阻碍非常小，并且，因此使得动力损失和热量产生也非常小。这使得转子能够以极高的表面速度运行。有些主轴中，较高的旋转速度会导致轴承硬度的增加——由空气动力学和回转加劲的特点导致的。 各个市场领域中目前最高速西风空气主轴的图示 3.3.增加刀具寿命 使用空气轴承意味着能够大大延长刀具的寿命。 较低的振动和较高的旋转精度，意味着钻头、刀具、砂轮、和钻探工具都会有更长的寿命——降低了保养和运行成本。特别地，在PCB钻孔行业中，目前使用的钻针直径更小至50微米，只有空气主轴才能以所需的速度运行，以确保刀具的寿命达到要求 砂轮寿命的典型增长：1.5倍～4倍，取决于应用领域和砂轮类型 直径0.01的PCB钻孔工具寿命与旋转速度之间的关系 3.4.提高表面光度 空气主轴精确的、可重复的运动，使得表明光度达到了非常出色的程度。 空气主轴的应用（如：半导体加工）提供了流畅的、精确的、可重复的运动——使得表面光度更佳。与滚珠轴承主轴不同，空气轴承提供了稳定的轴承硬度，能够确保所加工的硬质材料表面以下部分的破损程度最小。由于硬度是由贯穿轴承的、始终如一的空气流提供的，转子所经受的、来
静压强两个特性
C 静压强两个特性： 1.静压强沿受压面内法线方向（垂直指向性）； 2.静压强在任意点各方向大小相等（各向等值性）。 证明第二个特性： 取微四面体M-ABC 做受力分析。记?ABC 、?MBC 、?MAC 、?MAB 的面积依次为dA 、 x dA 、y dA 、z dA ，压强依次p ，x p ，y p ，z p ，三条边长dz MC dy MB dx MA ===,,。取ABC ?的高CD ，连接MD 则?CMD 为?Rt 。?ABC 上的压强为p ，法线方向为n 。 作用在流体上的力有表面力和质量力。 （1）表面力。（表面力有压力和切力，在这里，是静压强，因此只存在压力，因为如果存在切应力，流体的静止状态就会破坏。）微四面体四个面受到的压力分别为： 12x x x x dP p dA p dydz == 12y y y y dP p dA p dxdz == 12 z z z z dP p dA p dxdy == dP pdA = （2）质量力。质量力=单位质量力×质量，单位质量力在直角坐标上的分力分别
记为X ，Y ，Z 。因此： X 方向质量力：16 X dxdydz ρ Y 方向质量力：16 Y dxdydz ρ Z 方向质量力：16Z dxdydz ρ 因为流体处于静止状态，所以0F ∑= 0x F ∑= 0y F ∑= 0z F ∑= 对Z 方向进行受力分析0z F ∑=： 1cos(,)06 z z p dA pdA n z Z dxdydz ρ?-+= （1） （cos(,)pdA n z 是微元面ABC 上的压力在Z 方向的投影，与Z 方向相反，所以加“-”号） 由上图可知：1cos(,)cos()2 z dA n z dA dA dxdy γ===代入（1）式，得 1110226 z p dxdy p dxdy Z dxdydz ρ?-+= 103 z p p Z dz ρ?-+=（因为dz 趋近于0，相对于前两项忽略不计。这也是书本上没有写质量力的原因，因为取得是微四面体（趋向于点），忽略微四面体的质量。我在这里主要是为了说明清楚才写上的） z p p ?= 同理：x p p =，y p p = 所以：x y z p p p p === 对于你提到的为什么给的是比较特殊的四面体，是为了分析的简便（建立坐标系比较方便），要不然都要投影到坐标系的每个面进行受理平衡分析。而上图{
静压滑动轴承
§1３—7 静压滑动轴承简介 一、多油楔滑动轴承 单油楔滑动轴承的特点：承载能力大，但稳定性差（轴颈在外部干扰力作用下易偏离平衡位置），因此采用多楔滑动轴承的特点：稳定性好，承载能力稍低，承载能力等于各油楔承载力矢量。 多油楔滑动轴承类型,按瓦面是否可调分为:固定瓦轴承；椭圆轴承——双向回转，双油楔；错位轴承——单向回转 图13-16 双油契径向轴承示意图 可倾瓦轴承——可调节轴瓦与轴颈间间隙，稳定性好，但承载能力低于固定瓦轴承 图13-17 可倾瓦双油契径向轴承示意图
二、液体静压轴承 如下图所示，油泵把高压油送到轴承间隙，强制形成油膜，靠液体的静压平衡外载荷。 图13-18 静压轴承的工作原理 优点：1）摩擦系数很小，约0.0001～0.004，起动力矩小，效率高 2）磨损小（起动，停车时，轴颈与轴瓦也不直接接触），精度保持性好，寿命长 3）油膜不受速度限制，因此能在极低或极高转速下工作。 4）对轴承材料要求低，对间隙和表面粗糙度要求也不高。 5）油膜刚度大，具有良好的吸振性，运转平稳，精度高。 缺点：供油装置较复杂，且维护管理要求较高。
三、气体轴承——空气作润滑剂 气体粘度是液体的四五千分之一，所以可在极高速下运转：几十万～百万转(n/min)，但承载能力较低。 气体轴承：气体动压轴承；气体静压静承。 应用：精密测量仪、超精密机床主轴与导轨、超高速离心机、核反应堆内支承等。 四、磁力轴承 利用磁场力使轴悬浮，故又称磁悬浮轴承，无需任何润滑剂，可在真空中工作，最高转速达38.4万转/S。 应用：超高速离心机、真空泵、精密陀螺仪及加速计、超高速列车、空间飞行器姿态飞轮、超高速精密机床等。
重力作用下流体静压强分布规律(教案讲稿)
授课 内容 重力作用下流体静压强分布规律课时安排1课时 教学目的要求1.掌握流体静力学基本方程； 2.掌握绝对压强、相对压强、真空度的概念及其相互关系。 教学重点难点1.流体静力学基本方程的应用； 2.不同压强表达方式之间的关系。 教学过程设计 （包括导入语、讲课主要内容、时间安排、提问或举例等） 教学方法与 手段导入语：(5min) 上节课我们讲到了流体平衡微分方程： 1 1 1 x y z p f x p f y p f z ρ ρ ρ ? -= ? ? -= ? ? -= ? 那么我们说欧拉平衡微分方程的全微分表达式是什么？ ) (dz f dy f dx f dp z y x ? + ? + ? =ρ 根据这个式子，我们推导得到不可压缩均质流体平衡微分方程 积分后的普遍关系式： 00 () p p W W ρ =+- 它表明不可压缩均质流体要维持平衡，只有在有势的质量力作 用下才有可能；任一点上的压强等于外压强p0与有势的质量力 所产生的压强之和。 实际工程中，我们经常遇到静止流体所受的质量力只有重 力的情况，所以有必要研究重力作用下流体静压强的分布规 律。这就是我们这节课要讲的主要内容。 提问
主要内容： 1．流体静力学基本方程（20min ） 重力作用下的静止流体至于直角坐标系Oxyz ，如图1。自由液面的高度为z 0，压强为p 0，求流体中任一点的压强p 。 图1 静止流体 该流体质量力只有重力，即： g f f f z y x -===,0,0 代入公式：)(dz f dy f dx f dp z y x ?+?+?=ρ，得 gdz dp ρ-= （1） 对均值流体，ρ为常数，积分得： c gz p '+-=ρ （2） c g p z =+ ρ （3） 对于静止流体中的任意两点，由式（3）可得： g p z g p z ρρ2211+=+ （4） 式（3）（4）为流体静力学基本方程的两种形式。它表明： 当质量力仅为重力时，静止流体内部任一点的g p z ρ和之和为常 数。 将边界条件00,p p z z ==代入（2）式得： 00gz p c ρ+=' 代入得： 讲授 z y p 0 h z z 0 p
流体静压强测定实验
3.1 流体静压强测定实验 一、实验目的 1. 掌握测量流体静压强的方法。 2. 熟悉微压计的原理及使用。 3. 熟悉利用静压强公式和等压面概念测定流体密度的方法。 二、实验装置： 图 1-1 如图1－1 所示，有一水箱，中间有层隔板，隔板右部与水箱盖密闭，下部不通到底，使水箱左右二部份相通，水箱右侧盖板上装一旋阀V ，水箱左侧放置一升降块，升降块调节后用一螺钉固定其位置，当旋阀开启时水箱左右二侧液面上均为大气压强，应为同一水平线。为旋阀关闭时，调节升降块位置使水箱右侧液面上气压增加或减少。 实验目的是要测箱壁A 点、箱底B 点出口处压强及两组U 型管不同液体的密度，为此在相应位置上引出测压管和U 型管。测管1－2装有未知密度的液体1ρ，测管3－4装有二种未知重度2ρ和3ρ的液体，利用等压面概念可求出三种液体的密度。测管5和6分别联到被测点A 与B ，测管7和水箱上下相通。 此外旋阀V 上端还可用一软管与微压计（或压力传感器等）相接，打开旋阀V 使水箱液面上气体与微压计相通，用微压计测量水箱液面上的压强可提高其精度。 三、实验原理 流体静压强计算公式 0p p gh ρ=+
其中：p 为待测点的压强2 (N m ) 0p 为水箱中液体上的压强2(N m ) ρ为待测液体的密度2(N m ) h 为液面与测压点垂直距离(c m)实验结果表明： 1. 当液面压强不变时，压强随测点位置不同而变化。 0p 2. 当测点位置不变时，压强随液面压强的不同而变化。 3. 当液面压强确定后，运用等压面概念可求出待测液体的密度。 4. 密度是液体的属性，不因液面压强改变而变化。 四、实验数据记录 测压点坐标位置 =A h cm =B h cm 当微压计中液体的比重为0.8时，校正系数=k 测压管读数记录 (单位cm) 测管编号 1 2 3 3-4 4 5 6 7 微压计读数 液面=大气压 液面>大气压 液面<大气压 五、思考题 1. 测管5与6液位高度相同，是否意味着A 、B 二测点压强相同，为什么？