一种轧辊磨床砂轮主轴薄膜节流动静压轴承
专利汇可以提供一种轧辊磨床砂轮主轴薄膜节流动静压轴承专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 提出了一种 轧辊 磨床 砂轮 主轴 薄膜 节流动 静压 轴承 。所述轴承其包括呈对称布置的上静压腔和下静压腔；所述上静压腔和下静压腔连有外部进油孔，通过油路与双面薄膜节流器连接；其还包括前静压腔和后动压腔；所述前静压腔连有外部进油孔，通过油路与单面薄膜节流器连通。本发明解决了轧辊磨床砂轮主轴薄膜节流动 静压轴承 设计难题。相比传统的毛细管节流动静压轴承而言，薄膜节流动静压轴承在启动的静压条件下具有很高的 刚度 ；同时在主轴高速旋转动静压混合条件下薄膜节流动静压轴承具有高的承载能 力 、较高刚度和低温升，符合现代轧辊磨床发展的高效率、高刚性、高 精度 等要求。，下面是一种轧辊磨床砂轮主轴薄膜节流动静压轴承专利的具体信息内容。
1.一种轧辊磨床砂轮主轴薄膜节流动静压轴承，包括对置的上静压腔（1）和下静压腔（2），以及位于上静压腔（1）和下静压腔（2）之间，相对设置的前静压腔（3）和后动压腔（4），上静压腔（1）、下静压腔（2）和前静压腔（3）均设有连通油孔，其特征在于：双面薄膜节流器（5）的两个端口分别同上静压腔（1）和下静压腔（2）的连通油孔对应连通；单面薄膜节流器（6）的端口同前静压腔（3）的连通油孔相连通。
2.根据权利要求1所述轧辊磨床砂轮主轴薄膜节流动静压轴承，其特征是，所述前静压腔（3）为矩形，该矩形前静压腔的有效承载面积由以下方法确定：
a. 通过单面薄膜节流矩形前静压腔的液阻比公式
求出液阻比 ；
b.计算出矩形前静压腔有效承载面积 ：
其中， rc1为单面薄膜节流器圆台进油孔半径，rc2为
单面薄膜节流器圆台半径；h0为轴承半径间隙，hc0为设计载荷或空载时单面薄膜节流器节流间隙；L为矩形油腔长度，B为轴承宽度， 为轴向封油边长度，为矩形油腔周向封油边长度。
3. 根据权利要求2所述轧辊磨床砂轮主轴薄膜节流动静压轴承，其特征是，所述单面薄膜节流器（6）中薄膜厚度由以下方法确定：
a. 通过公式
求出空载下前静压腔(3)的压力 ；其中Ps为轴承供油压力；
b.根据前静压腔单面薄膜节流无穷大刚度条件公式
变形得出薄膜变形系数公式：
求出薄膜变形系数K，Cc为薄膜控制系数，即薄膜的最大相对变形；
c.通过单面薄膜节流器中薄膜厚度计算公式：
计算出单面薄膜节流器薄膜厚度 ；其中 为薄膜材料的弹性模量，m为泊松比。
4.根据权利要求2所述轧辊磨床砂轮主轴薄膜节流动静压轴承，其特征是，所述前静压腔（3）的工作参数由以下方法确定：
a.根据前静压腔承载力公式：
，
在规定范围内选取 和 值求得油腔承载力 ；其中 的取值大于等于
1MPa； 为承载能力系数，其取值必须满足 F外载荷X， W2为前腔静压
承载力；F外载荷X为轴承在X向外载力；
b.根据设计载荷下前静压腔的润滑油流量公式：
前静压腔在设计外载荷下的润滑油流量 ；其中 为润滑油粘度；
c.前静压腔泵功耗NP
；
d.矩形前静压腔的摩擦功率Nf：
，
其中，n为主轴转速，D为轴承内径； 为矩形前静压腔的摩擦面积，其计算公式为；
e.前静压腔的润滑油温升T：
其中 为总功耗，计算公式为 。
一种轧辊磨床砂轮主轴薄膜节流动静压轴承
技术领域
背景技术
承的载荷和刚度与润滑油的粘度及温升无关；三是轴承容许间隙的制造误差大一些，容许
轴承的工作温度变化大。但设计出来的轴承存在以下问题：一是油膜刚度不是很大，这样砂
轮主轴加工精度不能提高；二是轴承高速条件下油膜温度还比较高，这样轴承会由于温度
分布的不均而产生很大的热变形，进而影响到主轴轴承间的间隙，最后影响到机床的加工
精度。
耗等目的，这是一直需要解决的难点和重点。
获得更高的轴承油膜刚度与相对较低的温升和功耗。但是薄膜节流器以前都用在结构对称
的静压轴承上，在动静压轴承和结构不对称的静压轴承上没有设计先例，行业内存在技术
偏见。
发明内容
腔和后动压腔，上静压腔、下静压腔和前静压腔均设有连通油孔，双面薄膜节流器的两个端
口分别同上静压腔和下静压腔的连通油孔对应连通；单面薄膜节流器的端口同前静压腔的
连通油孔相连通。
动静压轴承从结构上来说有上面、下面和前面3个静压油腔以及一个动压油腔（即封油面）。
鉴于该轴承结构上的特殊性，采用两个传统静压轴承的双面薄膜节流器显然不合适，因为
一个双面薄膜节流器必须要连接2个对置静压油腔。考虑到该轴承仅有3个静压油腔，因
此可以采用一种新的混合薄膜节流方式来进行节流，即上、下静压油腔采用一个双面薄膜
节流器；前静压腔采用一个单面薄膜节流器。
难度极大，几乎没有技术人员尝试。
通过叠加法来计算出整个动静压轴承的性能参数。
三块。
器（基于轴承无穷大刚度）。在此要确定轴承承载后的轴承半径间隙h、薄膜厚度 、承载后的薄膜节流器的节流间隙hc、薄膜变形系数K等参数；之后还要计算出前腔的承
载力W、前静压油腔所对应的流量Q、摩擦功耗Nf、泵功耗Np、前腔温升T等性能参数值，
节流间隙；L为矩形油腔长度，B为轴承宽度， 为轴向封油边长度，为矩形油腔周向封油
边长度。
静压承载力；F外载荷X为轴承在X向外载力；
水平方向磨削力。把动压腔看成是一个部分动压轴承，因此可以采用业内通用的动压轴承
原理来分析好动压腔的承载能力等性能，采用动压滑动轴承性能分析Fluent软件编程，先
根据轴承整体的受力以及三个静压油腔的受力可以推导出动压面的受力情况，再根据动压
面的受力情况得出主轴旋转时的偏心率与偏位角，该偏心率以及偏位角即为整个轴承的偏
心率与偏位角，从而求出整个轴承的性能参数，可以得出动压腔温升T3。
了轧辊磨床砂轮主轴薄膜节流动静压轴承设计难题。相比传统的毛细管节流动静压轴承而
言，薄膜节流动静压轴承在启动的静压条件下具有很高的刚度；同时在主轴高速旋转动静
压混合条件下薄膜节流动静压轴承具有高的承载能力、较高刚度和低温升，符合现代轧辊
磨床发展的高效率、高刚性、高精度等的要求。
附图说明
具体实施方式
“上”、“下”“左”“右”字样，仅表示与附图本身的上、下、左、右方向一致，并不对结构起限定
作用。
面薄膜节流器5连接；其还包括前静压腔3和后动压腔4；所述前静压腔3连有外部进油
孔，通过油路与单面薄膜节流器6连通。上述上静压腔1和下静压腔2中心位于轴承垂直
线上。
腔4为轴承第三块。
再结合静压轴承前油腔上的单面薄膜式节流器。采用MATLAB软件来编写设计程序，来设计
好前腔对应的单面薄膜式节流器（基于轴承无穷大刚度），包括薄膜厚度 、薄膜变形系数K
等参数；之后还要计算出前腔的承载力W、前静压油腔所对应的流量Q、摩擦功耗Nf、泵功耗
Np、前腔温升T等性能参数值。
流间隙。
为矩形油腔周向封油边长度， 矩形前油腔结构如图3所示。
F外载荷X，由此可以选取在允许范围内的 值，W2为前腔静压承载力；F外载荷X
为轴承在X向外载力。
采用了本发明的设计方法；毛细管节流轧辊磨床砂轮主轴动静压混合轴承设计采用传统的
方法利用Fluent软件分析。已知：轴承外载荷FX=11736N ; FY=2455.7N。轴承供油压力
2MPa，润滑油动力粘度 Pa.s，主轴转速1200r/min。轴承直径和长度都是120mm，
轴承直径间隙是0.06mm。
时该轴承降低温升和功耗非常明显。同时轴承的外载荷大即承载能力高。采用薄膜节流的
轧辊磨床砂轮主轴动静压混合轴承的刚度较毛细管节流要高，这说明采用薄膜节流时轧辊
磨床砂轮主轴动静压混合轴承在较低供油压力（油泵功率小）条件下具有很高的刚度，自然
磨削加工精度也会提高。本发明具有很强的实用性。
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