机械工程学报

作者：熊万里, 原帅, 吴霜, 张翰乾, 叶颖, 汤秀清

单位：1. 湖南大学国家高效磨削工程技术研究中心 长沙 410082;2. 广州市昊志机电股份有限公司 广州 511356

关键词：液体静压轴承,液膜剪切模型,模型重构,超精密主轴；

基金：国家自然科学基金资助项目(52075155)

液体静压轴承由于具有精度高、刚度高、减振性好和无磨损等优点，在精密超精密机床主轴中获得了广泛应用。但现有的基于液膜牛顿剪切假设的液体静压轴承设计理论在实际应用中与测试结果存在显著的差别，难以满足液体静压主轴精确定量设计的需要。在对液体静压主轴长期研究并跟踪其实际应用发现，按照最佳节流比原则设计的液体静压主轴，理论上的节流间隙和轴承流量等参数往往与实际采用或测试的参数存在显著差异，部分案例的差异达到40%以上。为了建立更精确的液体静压轴承设计理论，有必要对其基本假设——液膜牛顿剪切模型，进行重新研究。利用滚动轴承电主轴和液体静压轴承作为动力源和测试对象，建立了带回油槽的4腔液体静压轴承原理性试验台，利用该试验台进行了不同液膜间隙、不同轴颈表面粗糙度、不同转速和供油压力等条件下的轴承流量等参数试验，发现了不同参数条件下理论设计值和实际测试值的偏离规律。在此基础上，逆向重构了与试验测试结果吻合度高的液体静压轴承液膜压力流量模型，进而反求得到了数学形式上可能的液体静压轴承液膜剪切新模型；进一步通过对各类新模型物理意义的解读，选择确认了轴颈表面带滑移的液膜剪切模型。研究工作为进一步建立可准确进行液体静压轴承设计的新理论奠定了模型基础。

来源：2022年第9期

《机械工程学报》期刊编辑部

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