液体静压动静压轴承设计使用手册

第1章　流体润滑基本理论 1

1.1　润滑油的物理性质 1

1.1.1 密度 1

1.1.2　润滑油的黏度 1

1.2　层流和紊流 5

1.3 牛顿定律 5

1.4　平行平板间隙内的黏性流体流动 6

1.5　小孔内黏性流体的流动 9

1.6　细长圆管内黏性流体的流动 10

1.7　流体流动的连续方程 12

1.8　雷诺方程 14

1.8.1　纳维-斯托克斯方程（Navier-Stocks Equations） 14

1.8.2　雷诺方程（Reynolds Equation） 15

第2章　液体润滑轴承的分类 19

2.1　全液体摩擦轴承 19

2.1.1　液体动压轴承 19

2.1.2　液体静压轴承 20

2.1.3　液体动静压轴承 21

2.2　干摩擦轴承 21

2.3　半液体摩擦轴承 21

第3章　液体静压技术 23

3.1　液体静压技术的发展 23

3.2　液体静压轴承的结构特点和工作原理 23

3.2.1　液体静压轴承的结构特点 23

3.2.2　液体静压轴承的工作原理 25

3.3　液体静压轴承的分类 27

3.4　液体静压轴承中常用的节流器 28

3.4.1　小孔节流器 29

3.4.2　毛细管节流器 29

3.4.3　缝隙节流器 31

3.4.4　反馈式节流器 32

3.5　有周向回油槽的径向液体静压轴承的结构参数设计 33

3.5.1　液体静压径向轴承的结构参数设计的内容 33

3.5.2　液体静压径向轴承的结构参数设计 34

3.6　液体静压止推轴承的结构参数设计 44

3.6.1　小孔节流单油腔静压止推轴承的结构参数设计 45

3.6.2　毛细管节流单油腔静压止推轴承的结构参数设计 46

3.6.3　静压止推轴承的验算 47

3.7　液体静压轴承的应用 48

3.7.1　金刚镗床上应用的静压轴承 48

3.7.2　C6140车床上应用的静压轴承主轴单元 52

3.7.3　静压轴承在平面磨床上的应用 52

3.7.4　静压轴承在内圆磨具上的应用 53

3.7.5　静压轴承在立式平面磨床上的应用 54

3.8　液体静压技术 55

3.8.1　液体静压导轨 55

3.8.2　液体静压丝杠 67

第4章　动静压轴承工作原理与理论计算 81

4.1　动静压轴承结构特点和工作原理 81

4.1.1　动静压轴承 81

4.1.2　动静压轴承分类 82

4.1.3　动静压轴承的工作原理 84

4.2　动静压轴承理论计算 85

4.2.1　数值计算的差分方法 85

4.2.2　轴承间隙计算公式 86

4.2.3　雷诺方程及其无量纲差分形式 87

4.2.4　雷诺方程的边界条件 89

4.2.5　电子计算机辅助计算 90

4.2.6　流量连续方程的差分形式 92

4.2.7　在4种工作状态下动静压轴承的理论计算 93

4.2.8　承载力及偏位角计算 95

4.2.9　流量计算 96

4.2.10　摩擦功耗计算 97

4.2.11　润滑油温升计算 99

4.2.12　动静压轴承理论计算流程框图 100

第5章　考虑轴承弹性变形的理论计算 102

5.1　动静压轴承巴氏合金层接触变形的计算 102

5.1.1　弹性力学中的平面接触问题 102

5.1.2　相对变形位移概念 104

5.1.3　用差分法计算巴氏合金层接触变形的公式 105

5.1.4　巴氏合金层的接触变形对轴承性能的影响 110

5.2　动静压轴承的轴的弯曲变形计算 110

5.2.1　全自位轴承 110

5.2.2　全不自位轴承 111

5.2.3　轴的挠度对轴承性能的影响 111

5.2.4　考虑轴的弯曲变形的动静压轴承计算过程 113

5.3　中空轴热弹性变形的计算 114

5.3.1　数学模型的建立 114

5.3.2　基本方程及边界条件 115

第6章　动静压轴承的动态特性 119

6.1　基本知识 119

6.2　计算动静压轴承油膜动态特性系数的方程 122

6.2.1　线性轴承油膜动力学数学模型 122

6.2.2　计算线性轴承油膜动态特性系数的优化方法 125

6.3　动静压轴承动态特性试验技术与所需设备 126

6.3.1　试验所需设备 126

6.3.2　锤击激振法的试验技术 128

6.4　油膜的动力稳定性 130

6.4.1 失稳问题 130

6.4.2　稳定性判别 131

第7章 动静压轴承的设计计算 134

7.1 动静压轴承的结构形式与特点 134

7.1.1　360°中央单油腔 134

7.1.2　360°轴向双油腔 135

7.1.3　360°四油腔 136

7.1.4　360°周向四油腔 137

7.1.5　120°中央单油腔 137

7.1.6　动静压推力轴承 138

7.2　动静压轴承基本参数的确定 138

7.2.1 载荷W 138

7.2.2　轴承的转速n 139

7.2.3 轴承的直径D、长度（又称宽度）L 139

7.2.4　初始半径间隙h0 139

7.2.5　油腔位置、深度 140

7.2.6　油腔尺寸的选定 141

7.2.7　动静压推力轴承静压腔的选定 142

7.2.8　润滑油的选择 143

7.2.9　润滑油计算温度的确定 145

7.2.10　供油压力 146

7.2.11　高压供油流量QR 149

7.2.12　验算 151

7.2.13　轴承尺寸公差 156

7.2.14　表面粗糙度 156

第8章　静压、动静压轴承供油系统的设计 158

8.1　供油系统的设计原则 158

8.2　供油系统的组成 158

8.3　液压元件的选择及设计 159

8.3.1　油箱的设计要求 159

8.3.2　油泵的选择原则 161

8.3.3　滤油器的选择 162

8.3.4　管道计算 164

8.3.5　其他液压件的选择 164

第9章　静压、动静压技术设计举例 170

9.1 设计水泥磨机中使用的120°部分瓦动静压轴承 170

9.1.1　给定参数 170

9.1.2　参数设计 170

9.2　静压轴承用于C6140车床 178

9.2.1　基本参数 178

9.2.2　计算节流小孔直径d0和轴承间隙h0 179

9.2.3　供油泵及供油泵电机 184

9.2.4　静压供油系统原理图（见图9-7） 185

9.2.5　液压元件选型说明 185

9.2.6　轴承功率消耗计算 186

9.3　毛细管节流开式静压导轨的计算 188

9.4　环面节流静压轴承的设计计算 194

9.4.1　轴承的结构设计 194

9.4.2　环面节流器的流量计算 194

9.4.3 不开周向回油槽的环面静压轴承 195

9.5　隧道式静压轴承的设计 196

9.6　不对称三油腔毛细管节流动静压轴承的设计计算 197

9.6.1 基本参数 198

9.6.2　验算方法 198

第10章　静压、动静压轴承在工业生产中的应用 201

10.1 动静压轴承在磨机上的应用 201

10.1.1　磨机常用滑动轴承的分析 201

10.1.2　磨机用动静压轴承 202

10.1.3 电气联锁要求 202

10.1.4　磨机应用动静压轴承的效果 203

10.2　动静压轴承在轧机上的应用 203

10.3　动静压轴承在导轨磨床上的应用 205

10.4　动静压轴承在外圆磨床上的应用 206

10.5 10000kW灯泡贯流发电机组上应用的动静压轴承 206

10.6　立式水轮发电机组上应用的动静压推力轴承 207

10.7　动静压轴承在线材轧机上的应用 208

10.8　S7450丝杠磨床上应用的静压丝杠螺母 208

10.9　YK53数字控制非圆齿轮插齿机上应用的静压丝杠螺母 210

第11章　静压、动静压轴承的试验研究 211

11.1　相似问题 211

11.1.1 力学相似的条件 212

11.1.2　静压、动静压轴承力学相似准则 213

11.1.3　动静压轴承力学相似准则的应用 221

11.2　试验装置和供油系统 223

11.2.1　试验装置的基本结构方案 223

11.2.2　供油系统 225

11.3　测试方法 226

11.3.1 油膜压力分布的测试方法 226

11.3.2　油膜厚度的测量 227

11.3.3　流量测量 232

11.3.4　温度测量 233

11.3.5　主轴回转精度的测试 234

第12章　静压、动静压轴承的制造和使用技术 243

12.1　轴承材料 243

12.1.1　锡基巴氏合金 243

12.1.2　铅基巴氏合金 243

12.1.3　机床用静压、动静压轴承材料 244

12.2　静压、动静压轴承的加工制造 244

12.2.1　油腔的加工 244

12.2.2　去毛刺 245

12.2.3　节流器的加工制造 245

12.3　静压、动静压轴承及供油系统在安装调试中应注意的问题 246

12.3.1　安装前要认真清洗 246

12.3.2　轴承的修刮 247

12.3.3　动静压轴承的自位 247

12.3.4　供油系统的安装 247

12.3.5　节流器的安装 248

12.3.6　溢流阀、安全阀的调整 248

12.3.7　压力继电器的调整 248

12.3.8　快速接头的安装 248

12.3.9　油泵的安装 249

12.3.10　接口不得有任何泄漏现象 249

12.3.11 检查单向阀的工作情况 249

12.4　静压导轨的加工和调整 249

12.4.1　油腔的加工 249

12.4.2　静压导轨的调整 250

12.5　静压、动静压轴承的使用技术 250

12.5.1　润滑油 251

12.5.2　供油压力的调节 251

12.5.3　滤油器发信装置与报警信号 251

12.5.4　电气联锁 251

12.5.5　润滑油的清洁度 252

12.5.6　润滑油状态 252

12.5.7　注意检查单向阀的工作情况 253

12.5.8　制冷油箱的润滑油的保护 253

12.5.9　润滑油的更换 253

12.5.10　滤油器滤芯的更换 253

12.5.11　静压、动静压轴承主轴单元的安装调试 254

12.5.12　保证皮囊式蓄能器的气压正常 255

12.6　静压、动静压轴承常见故障 255

12.6.1 主轴、轴承的拉毛和抱轴 255

12.6.2　油腔压力不稳定 256

12.6.3　轴承温度过高 257

12.6.4　回油不畅 258

第13章　静压、动静压轴承典型设计 259

13.1 水泥球磨机上应用的动静压轴承典型设计 259

13.1.1　水泥球磨机上应用的动静压轴承典型设计图 259

13.1.2　水泥球磨机上应用的动静压轴承的设计计算 260

13.2　机床上应用的静压、动静压轴承典型设计 261

13.2.1　小孔节流静压轴承的典型设计 261

13.2.2　毛细管节流静压轴承的典型设计 270

13.2.3　机床上应用的静压轴承静压供油系统的典型设计 274

附录A　常用液压元件的技术参数及外形尺寸 275

编后记 313