液体静压轴承的设计与应用

上传人:jiups****uk12 文档编号:38324556 上传时间:2018-04-30 格式:PDF 页数:91 大小:8.24MB
返回 下载 相关 举报
液体静压轴承的设计与应用_第1页
第1页 / 共91页
液体静压轴承的设计与应用_第2页
第2页 / 共91页
液体静压轴承的设计与应用_第3页
第3页 / 共91页
液体静压轴承的设计与应用_第4页
第4页 / 共91页
液体静压轴承的设计与应用_第5页
第5页 / 共91页
点击查看更多>>
资源描述

《液体静压轴承的设计与应用》由会员分享,可在线阅读,更多相关《液体静压轴承的设计与应用(91页珍藏版)》请在金锄头文库上搜索。

1、 黃華志黃華志/ITRI/9705051清華大學清華大學動機系動機系精密機械設計精密機械設計( (二二) )課程專題課程專題液靜壓軸承的設計與應用液靜壓軸承的設計與應用Design and Application of Hydrostatic Bearings工研院工研院機械所機械所 黃華志黃華志2008.05.05 黃華志黃華志/ITRI/9705052內容大綱內容大綱流體軸承的分類與發展流體軸承的分類與發展 液靜壓軸承的潤滑原理液靜壓軸承的潤滑原理 液靜壓軸承系統簡介液靜壓軸承系統簡介 液靜壓軸承的種類與構型液靜壓軸承的種類與構型 液靜壓軸承的設計考量液靜壓軸承的設計考量 液靜壓軸承的工業

2、應用例液靜壓軸承的工業應用例 黃華志黃華志/ITRI/9705053流體軸承的分類與發展流體軸承的分類與發展 黃華志黃華志/ITRI/9705054流流體軸承的分類體軸承的分類: 以作動原理區分以作動原理區分流體軸承流體軸承擠壓膜軸承擠壓膜軸承動壓軸承動壓軸承靜壓軸承靜壓軸承楔形間隙楔形間隙節流器節流器上下振動上下振動動壓型動壓型加壓流體加壓流體靜壓型靜壓型擠壓膜型擠壓膜型 黃華志黃華志/ITRI/9705055流流體軸承的分類體軸承的分類: 以供壓方式區分以供壓方式區分流體軸承流體軸承靜壓軸承靜壓軸承動壓軸承動壓軸承動靜混壓軸承動靜混壓軸承轉速為零時,有液體壓力轉速為零時,有液體壓力轉速為零

3、時,無液體壓力轉速為零時,無液體壓力承載力承載力:=動壓軸承動壓軸承+靜壓軸承靜壓軸承 黃華志黃華志/ITRI/9705056流流體動壓軸承的作用原理體動壓軸承的作用原理靜止狀態靜止狀態轉動狀態轉動狀態軸體軸體軸體軸體外外 罩罩外外 罩罩潤滑潤滑 油油油膜油膜在收斂潤滑油膜的速度分佈曲線在收斂潤滑油膜的速度分佈曲線壓力分佈曲線壓力分佈曲線轉動軸頸轉動軸頸潤滑油潤滑油 流向流向速度分佈速度分佈 曲線曲線固定軸承面固定軸承面 黃華志黃華志/ITRI/9705057液動壓軸承的應用與優缺點液動壓軸承的應用與優缺點主要應用主要應用: 高負載之渦輪發電機之油膜型動壓軸承高負載之渦輪發電機之油膜型動壓軸承

4、 硬碟機、光碟機及風扇之馬達的油膜型動壓軸承硬碟機、光碟機及風扇之馬達的油膜型動壓軸承優點優點: 高精度高精度 低噪音低噪音 抗震能力強抗震能力強 壽命長壽命長 不需供油系統不需供油系統缺點缺點: 啟動期間軸承性能差啟動期間軸承性能差 需不間斷連續運轉才需不間斷連續運轉才 可維持軸承的性能可維持軸承的性能 黃華志黃華志/ITRI/9705058什麼是靜壓軸承什麼是靜壓軸承? ?液靜壓軸承液靜壓軸承是藉由液壓系統強制的把高壓潤滑液是藉由液壓系統強制的把高壓潤滑液 送入軸體與軸承面的間隙之中,利用液體靜壓送入軸體與軸承面的間隙之中,利用液體靜壓 力來承擔負載的一種軸承。力來承擔負載的一種軸承。組成

5、結構有:組成結構有:供油系統,節流器,軸承,軸體供油系統,節流器,軸承,軸體 黃華志黃華志/ITRI/9705059靜壓軸承的工作原理靜壓軸承的工作原理當油腔內充滿液壓油後當油腔內充滿液壓油後,承載台將浮起承載台將浮起,形成最初間隙形成最初間隙h0,使得承載使得承載 台與軸承底座間有一層油膜隔開台與軸承底座間有一層油膜隔開。當承載台受到外部負載當承載台受到外部負載(荷重荷重)W 的作用下的作用下,將使油膜間隙變小為將使油膜間隙變小為h (h Pr),以抵抗外部負載以抵抗外部負載W 而保持承載台而保持承載台 處 於 受力 平 衡狀 態處 於 受力 平 衡狀 態, 使 軸承 處於 液 體摩 擦狀

6、態下 工 作使 軸承 處於 液 體摩 擦狀 態下 工 作。PrPi 黃華志黃華志/ITRI/97050510靜壓軸承的發展歷史靜壓軸承的發展歷史 1780 C.A. Coulomb: 發現磨擦力並發現磨擦力並提出動提出動、靜磨擦係數的概念。、靜磨擦係數的概念。 1854 G. A. Hirn:研究流體動壓潤滑,並研究流體動壓潤滑,並提出可用氣體作為軸承潤滑液的新觀念提出可用氣體作為軸承潤滑液的新觀念。 1862 L.D. Girard: 發明液靜壓軸承應用於火車車輪軸承雛形發明液靜壓軸承應用於火車車輪軸承雛形,磨擦係數為磨擦係數為0.002 (註註: 滾動軸承為滾動軸承為0.01,普通滑動軸承

7、為,普通滑動軸承為0.1) ,於於 1878年年巴黎工業博覽會全世界首次發表。巴黎工業博覽會全世界首次發表。 1883 N. Petrov:對流體潤滑之磨擦效應首先提出理論解。對流體潤滑之磨擦效應首先提出理論解。 1883 B. Tower:發現有外負載的油潤頸軸承對應的局部壓力遠高於其平均壓力,並指發現有外負載的油潤頸軸承對應的局部壓力遠高於其平均壓力,並指 出完全流體潤滑是可行的。出完全流體潤滑是可行的。 1886 O. Reynolds:在不知道在不知道N. Petrov理論情況下,提出分析層流之流體薄膜方程式,理論情況下,提出分析層流之流體薄膜方程式, 成功的解釋成功的解釋B. Tow

8、er的結果。的結果。 1932 H.W. Swift ,1933 W Stieber:提出針對提出針對Reynolds Eq.的流體邊界條件。的流體邊界條件。 1938: 美國加州美國加州Polomar山上山上200吋吋(5.08m)、重重445公噸之公噸之Hale天文望遠鏡天文望遠鏡,首次使用首次使用 六個六個28吋吋(71.1cm)正方形液靜壓平面軸承墊正方形液靜壓平面軸承墊(每墊有四個油腔每墊有四個油腔) ,油膜厚度為油膜厚度為0.127mm , 磨擦係數為磨擦係數為0.000004 , 旋轉時僅需旋轉時僅需1/12hp (62W)馬達作驅動。馬達作驅動。 1941 Christophe

9、rson:首先提出求解首先提出求解Reynolds Eq.的數值分析法。的數值分析法。 1947 D.D. Fuller:發表一系列靜壓軸承設計與計算論文與專書,因而推動其廣泛應用。發表一系列靜壓軸承設計與計算論文與專書,因而推動其廣泛應用。 1948: 法國工業界首先在工具機法國工業界首先在工具機磨床磨床上使用液靜壓軸承。上使用液靜壓軸承。 1930-1950: 應用於國防工業的陀螺儀,飛彈致動器與人造衛星之軸承。應用於國防工業的陀螺儀,飛彈致動器與人造衛星之軸承。 1960-:廣泛應用於渦輪發電機、牙科鑽頭、廣泛應用於渦輪發電機、牙科鑽頭、精密儀器與工具機之軸承。精密儀器與工具機之軸承。

10、1970-1980:電腦與軟體程式大幅使用在靜壓軸承的設計與電腦與軟體程式大幅使用在靜壓軸承的設計與(最佳化最佳化)分析。分析。 1990-:因應精微加工之工具機需求大增,靜壓軸承再度成為眾所矚目之焦點。因應精微加工之工具機需求大增,靜壓軸承再度成為眾所矚目之焦點。 黃華志黃華志/ITRI/97050511Hale天文望遠鏡天文望遠鏡(1934(1934- -19481948年建造年建造) ) 黃華志黃華志/ITRI/97050512各種軸承的性能比較各種軸承的性能比較性性 質質軸軸 承承 分分 類類滾動軸承滾動軸承 液動壓軸承液動壓軸承液靜壓軸承液靜壓軸承 氣靜壓軸承氣靜壓軸承 磁浮軸承磁浮

11、軸承高高“d * n” 值值高耐久壽命高耐久壽命高承載力高承載力X高精度高精度高剛性高剛性高高阻尼阻尼性性X容易潤滑容易潤滑X低磨擦低磨擦XX低價格低價格X註註: 非常佳非常佳 佳佳 普通普通X 不佳不佳 黃華志黃華志/ITRI/97050513綜合加工機精度與年代演變綜合加工機精度與年代演變 黃華志黃華志/ITRI/97050514世界最精密的五軸加工機世界最精密的五軸加工機(1/3)(1/3)Machine Characteristics : Positioning scatter Ps 0.3 m Surface finish Ra 0.05 mAcceleration 10 m/s2

12、(1 g) Feed rate 30 m/min Milling in hardened steel (up to 64 HRC) KERN ARMORITH machine base giving optimum vibration dampening Hydrostatic axes guideways and hydrostatic drives Integrated central temperature management for constant cooling of spindle, hydraulic system, electrical cabinet and flood

13、coolant unit Temperature management of the central cooling tower within 0,25K 黃華志黃華志/ITRI/97050515世界最精密的五軸加工機世界最精密的五軸加工機(2/3)(2/3) 黃華志黃華志/ITRI/97050516世界最精密的五軸加工機世界最精密的五軸加工機(3/3)(3/3) 黃華志黃華志/ITRI/97050517工具機主軸的精度工具機主軸的精度比較比較P4 P4 級滾珠主軸級滾珠主軸液靜壓主軸液靜壓主軸阻尼效果阻尼效果動態迴轉精度動態迴轉精度 黃華志黃華志/ITRI/97050518液靜壓軸承的優缺點

14、液靜壓軸承的優缺點 軸承的承載力與軸的轉速無關軸承的承載力與軸的轉速無關- 低速或靜止時仍低速或靜止時仍 可使用。可使用。 靜壓軸承的油膜剛性高。靜壓軸承的油膜剛性高。 抗振性優於滾動軸承。抗振性優於滾動軸承。 油膜有誤差平均化效用,故主軸迴轉精度提高。油膜有誤差平均化效用,故主軸迴轉精度提高。 軸承的磨耗小、壽命長,一般不需維修與調整。軸承的磨耗小、壽命長,一般不需維修與調整。 高轉速時易升溫。高轉速時易升溫。 構造較複雜,需要一套供油設備。構造較複雜,需要一套供油設備。 成本較高。成本較高。 黃華志黃華志/ITRI/97050519( (氣或液氣或液) )靜壓軸承的選用原則靜壓軸承的選用原

15、則主要考慮的因素包括主要考慮的因素包括: 承載力需求承載力需求 剛性需求剛性需求 運轉速度需求運轉速度需求 操作環境操作環境 黃華志黃華志/ITRI/97050520液靜壓軸承的潤滑原理液靜壓軸承的潤滑原理 (Lubrication Theory) 黃華志黃華志/ITRI/97050521等寬度平行流道等寬度平行流道(1/3)剪應力 dydu dydu (1) 微元素之力平衡 dydxxPdxdyy(2) 1PdyydxxPP)(yuhxy2PdBhP 黃華志黃華志/ITRI/97050522等寬度平行流道等寬度平行流道(2/3)代(1)式入(2)式得 xP yu 22 積分兩次 212 21cycyxPu (3) (3)式變成 yhyxPu2 21 邊界條件:0uat0yandhy 黃華志黃華志/ITRI/97050523等寬度平行流道等寬度平行流道(3/3)流量 xPhBdAuQd 123壓差 30321121221hBQdxhBQPPdPdPPd 流阻(flow resistance) 3312 hhBQPRdwhere is res

展开阅读全文
相关资源
正为您匹配相似的精品文档
相关搜索

最新文档


当前位置:首页 > 行业资料 > 其它行业文档

电脑版 |金锄头文库版权所有
经营许可证:蜀ICP备13022795号 | 川公网安备 51140202000112号