[发明专利]一种考虑动压效应的斜面式双矩形油垫承载力计算方法

说明书

本发明公开了一种考虑动压效应的斜面式双矩形油垫承载力计算方法，为解决机床在高速重载的极端工况运行时极易引起边界润滑，形成干摩擦导致烧瓦的情况，本发明通过对斜面式静压轴承单个油垫润滑机理进行分析，推导并建立了斜面式静压轴承顺时针旋转时轴承承载能力的计算方法，该方法有效结合了动、静压轴承的优点。步骤A、确定了斜面式双矩形腔静压推力轴承承载力的计算方法；步骤B、分别推导了单个斜面式双矩形腔静压推力轴承静、动压承载力；步骤C、推导了斜面式双矩形腔静压推力轴承总承载力的计算公式。本发明适用于重型数控机床领域。

技术领域

本发明涉及斜面式静压推力轴承承载力的计算方法，尤其涉及一种考虑动压效应的斜面式双矩形腔静压推力轴承承载力的计算方法，属于重型机床技术领域。

背景技术

多油垫静压推力轴承是航空航天、军工、船舶等大、重型装备领域中的核心部件，轴承运行的最优状态是摩擦副间始终形成可润滑的流体膜，但由于机床加工时大多在高速重载的极端工况下运行，使得运行中有可能处于边界润滑，进而导致烧瓦的情况。基于此，本发明通过对斜面式静压轴承单个油垫润滑机理进行分析，确定斜面式静压轴承动压效应产生的重点区域，推导并建立斜面式静压轴承顺时针旋转时轴承的承载能力的计算方法，此发明的目的是为了探究斜面式静压轴承的承载能力，解决因轴承静压损失而导致的承载能力不足，极易引起润滑失效形成干摩擦的问题。

发明内容

本发明为解决上述关键问题，针对一种斜面式静压推力轴承，提出了一种考虑动压效应的斜面式双矩形油垫承载力计算方法，从而有效利用其楔形油膜形成的动压来补偿润滑油的静压损失。

一种考虑动压效应的斜面式双矩形油垫承载力计算方法按以下步骤实现：

步骤A、确定斜面式双矩形腔静压推力轴承承载力计算方法：

通过对油垫的润滑机理进行分析，带有动压效应的斜面式双矩形油垫承载力的计算应考虑工作台启动及稳定运行时油腔静压承载能力和工作台高速旋转时楔形油膜引起的动压承载能力两部分，公式如下：

W＝W_j+W_d (1)

式中：W为斜面式双矩形腔静压推力轴承总承载力；W_j为斜面式双矩形腔静压推力轴承静压承载力；W_d为斜面式双矩形腔静压推力轴承动压承载力。

步骤B、分别推导单个斜面式双矩形腔静压推力轴承静、动压承载力如下：

单个斜面式双矩形腔静压推力轴承静压承载力方程如下：

其中

A_e＝(L-l₁)(B-b₂-2b₁)

式中：λ为双矩形油垫结构参数；A_e为双矩形油垫有效承载面积；μ为动力粘度；h为最小油膜厚度；Q为单个油垫双矩形腔总流量，即为泵的输入流量；L为楔形油膜长度,B为楔形油膜宽度、l₁为左右两侧封油边宽度、b₁为径向两侧封油边宽度、b₂为油腔间距离；

单个斜面式双矩形腔静压推力轴承动压承载力方程如下：

W_d＝μω[A₁(C₁+C₂)+A₂C₃] (3)

其中