[发明专利]一种油垫可倾式双矩形腔静压推力轴承的油膜厚度计算方法

说明书

本发明公布了一种油垫可倾式双矩形腔静压推力轴承的油膜厚度计算方法，可有效解决油垫可倾式双矩形腔静压推力轴承的油膜厚度计算问题，本发明采用分步叠加计算的方法对油垫可倾式双矩形腔静压推力轴承的轴向倾斜、径向倾斜、弹性变形进行分别计算，然后叠加三种数值得出每一点的油膜厚度值，特征在于本发明采用分步叠加计算的方式进行油膜厚度的计算，通过理论计算得出油垫可倾式双矩形腔静压推力轴承的油膜厚度范围，在使用较少数量的位移传感器情况下，得到准确的静压支承压力油膜的厚度数值，能够减少所需布置的传感器数量和避免个别位置传感器难以安装的难题，有效节省硬件和时间成本。

技术领域

本发明涉及油垫可倾式双矩形腔静压推力轴承的油膜厚度计算方法，属于静压支承领域。

背景技术

油垫可倾式双矩形腔静压推力轴承的油垫在运转中能够产生一定角度的倾斜，满足动压形成条件，能够形成动压补偿静压损失，提高静压轴承在高速重载工况下的运转的稳定性，经常用于大型装备的加工，受到人们的广泛青睐。

由于油垫可倾式双矩形腔静压推力轴承能形成一定的倾角，使其每点油膜厚度并不均等，而研究油垫可倾式双矩形腔静压推力轴承时经常需要知道多个点或者某区域的油膜厚度，测量油膜厚度的传感器由于安装以及轴承运转等条件的限制，只能安装特定点上，进行特定点的测量，并不能进行随意点的测量，也不能进行大量位置点的油膜厚度的测量，因此，如何计算油垫可倾式双矩形腔静压推力轴承的油膜厚度，成为了当前需解决的问题。

发明内容

一种油垫可倾式双矩形腔静压推力轴承的油膜厚度计算方法，其特征在于本发明采用分步叠加计算的方式进行油膜厚度的计算，包括以下步骤：

(1)由于油垫可倾式双矩形腔静压推力轴承的油垫发生轴向和径向小角度倾斜以及一定程度弹性变形，所以油膜厚度包括中心支承处油膜厚度、绕中心支承处径向倾斜油膜厚度、绕中心支承处周向倾斜角度油膜厚度和弹性变形。

(2)油垫绕其中心支承处做小角度倾斜，但中心支承处油膜厚度不受径向和轴向倾斜的影响，也不受弹性变形的影响，不倾斜时双矩形腔静压推力轴承油腔流量可以用平行平板流量公式计算。由平行平板流量公式，推导得出流量与油膜厚度关系公式：

式中：Q为进油口总流量；P₁为油腔压力；h₀为油膜厚度；l为单个油腔长边长度；l₁为单个油腔长边封油边宽度，B为单个油腔短边长度；b₁为单个油腔短边封油边宽度；μ为液压油动力粘度。

(3)根据数学理论和弹性力学理论可得到

中心支承处油膜厚度：

h_z＝h₀

绕中心支撑处径向倾斜油膜厚度：

绕中心支撑处周向倾斜油膜厚度：

弹性变形公式：

油膜厚度为：

h＝h_z+h_r+h_θ+h_δ

整理得：

其中：