[科普中国]-空气静压轴承

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。

原理介绍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。

工作过程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。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，F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。1

优点1、启动和运转期间摩擦副均被压力油膜隔开，滑动阻力仅来自流体粘性，摩擦因数小、工作寿命长。

2、静压轴承有“均化”误差的作用，能减小制造中不精确性产生的影响，故对制造精度的要求比动压轴承低。

3、摩擦副表面上的压力比较均匀，轴承的可靠性和寿命较高。

4、可精确地获得预期的轴承性能。

5、轴承的温度分布较均匀，热膨胀问题不如动压轴承严重。

6、由于轴径的浮起是依靠外来油的压力来实现的，因此，在各种相对运动速度下，都具有较高的承载能力，速度变化对油膜刚度影响小。

实际应用领域静压轴承适应的工况范围极广，从载荷以克计的精密仪器到载荷达数千吨的重型设备都有采用静压轴承的。使用范围为经常需要在低速运行而又要求承载能力高，旋转要求精度高，高转速的领域。如各种重型机床，以及高精度的机床。结构上的润滑系统由油箱，润滑泵，过滤器，溢流阀，安全阀，蓄能器，节流器，油腔，封油面等 设计静压轴承时，只要选择合理的设计参数，如封油面尺寸、节流器形式、供油压力、节流比等，就能使轴承的承载能力、油膜刚度、温升等满足轻载到重载、低速到高速、小型到大型的各种机械设备的要求。2

本词条内容贡献者为:

王宁 - 副教授 - 西南大学