液體靜壓軸承的節(jié)流方式及其特點
2021.10.28液體靜壓主軸回轉精度的高低,直接受液體靜壓軸承剛度的制約。通常情況下,液體靜壓軸承的剛度越高,主軸旋轉過程中抵抗動不平衡力、切削載荷和外界擾動的能力越強,其回轉精度也越高。
對于同樣結構尺寸、油膜間隙、供油壓力和潤滑介質(zhì)的液體靜壓軸承來說,影響軸承剛度最大的因素是節(jié)流方式及其節(jié)流參數(shù)。
目前,液體靜壓軸承采用的節(jié)流方式主要可分為固定節(jié)流、可變節(jié)流和可控節(jié)流三類。
其中固定節(jié)流又包括毛細管節(jié)流、小孔節(jié)流、縫隙節(jié)流和多孔質(zhì)節(jié)流,可變節(jié)流包括薄膜反饋節(jié)流、PM節(jié)流、滑閥反饋節(jié)流和表面反饋節(jié)流(腔內(nèi)/腔外、三線槽/平臺)等。
固定節(jié)流器和可變節(jié)流器的設計大都遵循“最佳節(jié)流比”原則,即通過優(yōu)化節(jié)流器和液體靜壓軸承的參數(shù)獲得最佳剛度。但“最佳節(jié)流比”僅在特定轉速范圍和小偏心率范圍內(nèi)有效,一旦轉速范圍擴大導致油膜動壓效應顯著變化,或載荷變化引起偏心導致的封油邊液阻變化,“最佳節(jié)流比”就不再成立,所預期的“最佳剛度”就難以保證。
可變節(jié)流雖能夠實現(xiàn)比固定節(jié)流更高的油膜剛度,但仍存在著與固定節(jié)流共同的缺點,即節(jié)流特性“可變”但不“可控”。節(jié)流器一旦安裝到主軸上,其節(jié)流特性就不能人為調(diào)節(jié)控制,只能被動地隨軸承油腔壓力變化。
可控節(jié)流是針對固定節(jié)流和可變節(jié)流的不足,在可變節(jié)流的基礎上引入控制油腔壓力主動控制來實現(xiàn)不同載荷工況下均能實現(xiàn)剛度最大化的節(jié)流方法。工作時,進入節(jié)流器的潤滑油分為兩路,一路為工作油路,經(jīng)環(huán)面節(jié)流縫隙進入軸承油腔;另一路為控制油路,經(jīng)固定節(jié)流進入節(jié)流器端部的控制油腔。當油腔壓力增大時,階梯節(jié)流柱向上移動,環(huán)面節(jié)流間隙長度減小,節(jié)流液阻減小,進入軸承油腔的潤滑油流量增加;當油腔壓力減小時,反之。
可控節(jié)流不僅克服了傳統(tǒng)固定節(jié)流方式節(jié)流比固定、不可控的缺陷,而且由于載荷分級控制對可控環(huán)節(jié)的動態(tài)響應時間要求不高,避免了在線主動節(jié)流控制中控制系統(tǒng)動態(tài)響應滯后于靜壓軸承本身的動態(tài)響應的局限性。
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