【正文】 =Q1 Rh1 =(1RhRPs? ) Rh1 =11 RhRcPs? (11) Pr3 =Q3 Rh3 =(3RhRcPs? )Rh3 =31 RhRcPs? (12) 當供油壓力 Ps一定（即定壓供油）時，如果節(jié)流器的節(jié)流液阻 Rc是相等的，同時軸承上對稱布置的四個油腔的結(jié)構(gòu)形式和尺寸也相等，那么，當沒有載荷作用（也忽略軸本身自重）時，軸便被軸承油腔中的壓力油浮在軸承中央。液體靜壓軸承的 承載原理： 上圖可簡化為下圖所示： 圖 液體靜壓軸承的承載原理 簡圖 圖 中 Rc 表示節(jié)流液阻， Rh1 表示油腔 1 的間隙液阻， Pr1 表示油腔 1 中的油壓， Rh3 表示油腔 3 的中油壓。由于軸與軸承之間的間隙甚小，形成很大的出油液阻，所以在軸承油腔中便得以保持液體壓力（即靜壓力）。其中節(jié)流器是壓力補償元件，是靜壓軸承系統(tǒng)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。 2)矩形園弧油腔 .適用于與矩形等深油腔相同 ,但園弧油腔便于加工 . 3)矩形槽式油腔 .這種結(jié)構(gòu)使用于主軸較重 ,尺寸較大的軸承 . 按油腔數(shù)目分 : 1)三油腔軸承 當軸承內(nèi)徑 D=40MM 時宜采用三油腔軸承 . 2)四油腔軸承 當軸承 D=40~500MM 時 ,均可采用四油腔軸承 ,因此它應(yīng)用最廣泛 . 3)多油 腔軸承 當軸承較大 ,載荷方向又是變化的 ,因此要求主軸回轉(zhuǎn)精度較高時 ,宜采用多油腔軸承其中以六油腔最多 . 4)單數(shù)油腔軸承的動態(tài)穩(wěn)定性好 . 液體靜壓軸承及其壓力補償方式的結(jié)構(gòu)形式較多，這里，以 MM7132 平面磨床的主軸軸承為例，來說明有關(guān)概念和工作原理。 徑向靜壓軸承基本分為兩類：有軸向回油槽的和無軸向回油槽的 . 按油腔形式分 : 1)矩形等深油腔。 7） 對軸承的材料要求不高，可節(jié)省價格較貴的軸承合金。 5） 油膜具有平均誤差作用，從而可以減少主軸和軸承本身制造誤差的影響。 3） 軸承中的靜壓油膜剛度大，支撐精度高，且具有吸振性。其特點： 1） 全液體潤滑，摩擦阻力小，效率高。 （二）液體靜壓軸承的工作原理。 與動壓和靜壓軸承相比較，它具有更大的承載能力和油膜剛度，工作十分可靠，壓力油膜動態(tài)穩(wěn)定性好，所需要的供油裝置的功率較小，其結(jié)構(gòu)也可簡化。 液體靜壓軸承是利用專用的供油裝置， 將具有一定的壓力油液，經(jīng)過壓力補償元件（節(jié)流器或定量閥）輸送到軸承中去，在軸承內(nèi)形成壓力油膜，將受載主軸浮起進而實現(xiàn)液體潤滑。它們都能實現(xiàn)液體潤滑，但它們的油膜形成條件是不同的。目前，軸承結(jié)構(gòu)形式主要分為兩大類，即滾動軸承和滑動軸承。 我們此次設(shè)計的重點即是在了解透平膨脹機的工作原理的基礎(chǔ)上，通過本次設(shè)計中，導(dǎo)師所教授的理論和方法，設(shè)計轉(zhuǎn)子系統(tǒng)的支撐部件和潤滑系統(tǒng)。同時，左端葉片旋轉(zhuǎn)由軸傳至右端葉輪，葉輪又可以作為吸氣的動力。 圖 透平機簡圖 。它與活塞式膨脹機相比，具有流量大， 結(jié)構(gòu)簡單，體積小，效率高及運轉(zhuǎn)周期長等特點。但其作用是為了獲得冷量。其性能的好壞直接關(guān)系著空氣設(shè)備能否正常運行，產(chǎn)品氣體的產(chǎn)量及能耗高低。它利用氣體膨脹時吸收熱量的特性制冷。 目前，空氣分離的 基本原理是先對空氣制冷，然后利用各種組成成分的沸點不同的特點精餾分離?？諝夥蛛x是從空氣中分離其組分氧，氮，并提取氦，氖，氬，氪，氙的過程。圖表整潔，布局合理，文字注釋必須使用工程字書寫，不準用徒手畫 3）畢業(yè) 論文須用 A4 單面打印，論文 50 頁以上的雙面打印 4）圖表應(yīng)繪制于無格子的頁面上 5）軟件工程類課題應(yīng)有程序清單，并提供電子文檔 1）設(shè)計（論文） 2）附件：按照任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）次序裝訂 3）其它 大氣是我們賴以生存的自然環(huán)境。 ：任務(wù)書、開題報告、外文譯文、譯文原文（復(fù)印件）。 涉密論文按學(xué)校規(guī)定處理。 作者簽名： 日期： 年 月 日 學(xué)位論文版權(quán)使用授權(quán)書 本學(xué)位論文作者完全了解學(xué)校有關(guān)保留、使用學(xué)位論文的規(guī)定，同意學(xué)校保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交論文的復(fù)印件和電子版，允許論文被查閱和借閱。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均已在文中以明確方式標明。 作者簽名： 日 期： 學(xué)位論文原創(chuàng)性聲明 本人鄭重聲明：所呈交 的論文是本人在導(dǎo)師的指導(dǎo)下獨立進行研究所取得的研究成果。對本研究提供過幫助和做出過貢獻的個人或集體，均已在文中作了明確的說明并表示了謝意。 畢業(yè)設(shè)計（論文）原創(chuàng)性聲明和使用授權(quán)說明 原創(chuàng)性聲明 本人鄭重承諾：所呈交的畢業(yè)設(shè)計（論文），是我個人在指導(dǎo)教師的指導(dǎo)下進行的研究工作及取得的成果。盡我所知，除文中特別加以標注和致謝的地方外，不包含其他人或組織已經(jīng)發(fā)表或公布過的研究成果，也不包含我為獲得 及其它教育機構(gòu)的學(xué)位或?qū)W歷而使用過的材料。 作 者 簽 名： 日 期： 指導(dǎo)教師簽名： 日 期： 使用授權(quán)說明 本人完全了解 大學(xué)關(guān)于收集、保存、使用畢業(yè)設(shè)計（論文）的規(guī)定，即：按照學(xué)校要求提交畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版本；學(xué)校有權(quán)保存畢業(yè)設(shè)計（論文）的印刷本和電子版，并提供目錄檢索與閱覽服務(wù)；學(xué)校可以采用影印、縮印、數(shù)字化或其它復(fù)制手段保存論文；在不以贏利為目的前提下，學(xué)?？梢怨颊撐牡牟糠只蛉績?nèi)容。除了文中特別加以標注引用的內(nèi)容外，本論文不包含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫的成果作品。本人完全意識到本聲明的法律后果由本人承擔。本人授權(quán) 大學(xué)可以將 本學(xué)位論文的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或掃描等復(fù)制手段保存和匯編本學(xué)位論文。 作者簽名： 日期： 年 月 日 導(dǎo)師簽名： 日期： 年 月 日 注 意 事 項 （論文）的內(nèi)容包括： 1）封面（按教務(wù)處制定的標準封面格式制作） 2）原創(chuàng)性聲明 3）中文摘要（ 300 字左右）、關(guān)鍵詞 4）外文摘要、關(guān)鍵詞 5）目次頁（附件不統(tǒng)一編入） 6）論文主體部分：引言（或緒論）、正文、結(jié)論 7） 參考文獻 8）致謝 9）附錄（對論文支持必要時） ：理工類設(shè)計（論文）正文字數(shù)不少于 1 萬字（不包括圖紙、程序清單等），文科類論文正文字數(shù)不少于 萬字。 、圖表要求： 1）文字通順，語言流暢，書寫字跡工整，打印字體及大小符合要求，無錯別字，不準請他人代寫 2）工程設(shè)計類題目的圖紙，要求部分用尺規(guī)繪制，部分用計算機繪制，所有圖紙應(yīng)符合國家技術(shù)標準規(guī)范。同時，大氣中包含著豐富的資源，廣為應(yīng)用。隨著冶金，化工，火箭，原子能等工業(yè)的發(fā)展，空氣分離越來越 成為 一個重要的工業(yè)環(huán)節(jié)，空氣分離設(shè)備也不斷發(fā)展。制冷需要大量的冷量，我們此次設(shè)計的對象 —— 透平膨脹機，就是一種產(chǎn)生冷量的設(shè)備。透平膨脹機是空氣分離設(shè)備的關(guān)鍵配套機組。 透平膨脹機是空氣分離設(shè)備用來產(chǎn)生冷量的旋轉(zhuǎn)式葉片機械，它實質(zhì)上是一種用于低溫條件下的氣體透平。而不是機械功。目前主 要用于低壓空氣分離設(shè)備 。 透平膨脹機工作原理如圖所示： 壓縮氣體從 A口進入，在膨脹機中膨脹，吹動葉片轉(zhuǎn)動，膨脹后的氣體從 B口出，經(jīng)過濾設(shè)備，然后由 C口入，經(jīng)葉片，從 D口出， D口出來的氣體在外部經(jīng)二次壓縮，再如此循環(huán)，氣體得以循環(huán)利用。 透平膨脹機的主軸轉(zhuǎn)速是很高的，達到 38000 r/min 因此，滾動軸承難以承受如此高的轉(zhuǎn)速，必須設(shè)計一對滑動軸承來支撐。 2. 滑動軸承 （一）概述 軸承是機械設(shè)備的重要零件。液體靜壓軸承和動靜壓軸承以及動壓軸承。 液體動壓軸承是依靠主軸和軸承的相對運動，在軸承間隙中形成壓力油膜，將有載荷作用的主軸浮起來，而實現(xiàn)液體潤滑的。 液體動靜壓軸承是綜合了動壓和靜壓軸承的優(yōu)點而研制出的一種新型液體潤滑軸承。因此，動靜壓軸承在國內(nèi)外受到了普遍的重視，是一種很有發(fā)展前途的支撐元件。 液體靜壓軸承是利用專門的供油裝置，將具有一定壓力的油膜，經(jīng)過壓 力補償元件（節(jié)流器或定向閥）輸送到軸承中去，在軸承油腔內(nèi)形成壓力油膜，將受載主軸浮起而實現(xiàn)液體潤滑。 2） 所使用的范圍廣，在各種相對運動速度下都有液體潤滑作用，且具承載力。 4） 使用壽命長，精度保持性好。 6） 適用范圍廣，對輕載，重載，高速，低速均可使用。 缺點： 液體靜壓軸承需有一套壓力穩(wěn)定，過濾 嚴格的供油裝置，不僅增加 成本，而且增大機械設(shè)備的空間和重量。這種形式適用于轉(zhuǎn)速高，主軸自重較小的靜壓軸承。 圖 供油系統(tǒng)簡圖 如圖所示，來自油泵的壓力油，經(jīng)接流器流入軸承的各個油腔；粗，精濾油器的作用是嚴格過濾潤滑油的；液流閥是節(jié)流泵的輸出壓力的；單向閥的作 用是防止壓力油倒流，以配合儲能器的作用是與油泵突然停止供油時，保證有壓力油供應(yīng)到靜壓軸承內(nèi)，以實現(xiàn)安全停止。 靜壓軸承潤滑油的循環(huán)過程如下：來自油泵的潤滑油，經(jīng)過具有液阻的接流器流入軸承各個油腔內(nèi)，再通過軸與軸承封油面之間的較小間隙流出，最后集中起來經(jīng)管路流回油箱。液體靜壓軸承的工作原理是利用這個靜壓力和壓力補償元件的調(diào)壓作用，使軸浮在軸承中的。 理論與實踐證明：油路系統(tǒng)中的壓力，流量和液阻三者的關(guān)系與電路中的電壓、電流和電阻三者的關(guān)系相同。此時，油腔間隙相等，即h1 =h3 =h0 。 Pr1 = Pr3 = Pr0 當軸受一徑向載荷 Wc 包括軸自重，作用后，軸沿載荷方向向下移一個很小的距離e0 .由圖 2 可知；間隙由原來 h0 ，減小到 h0 e0 。這時由式（ 11）（ 12）可知油腔 3 中的油壓 Pr3 增高，油腔 1 中的油壓 Pr1 下降，于是便產(chǎn)生產(chǎn)生一個與載荷方向相反的壓力量 ? P= Pr3 Pr1 來支承載荷 W，以實現(xiàn)液體潤滑。 其中每個油腔必須要串聯(lián)一個節(jié)流器，軸承才有承載能力。比如軸承油腔 1， 3 沒有串聯(lián)節(jié)流器，即節(jié)流液阻 Rc=0,當軸承受載后，盡管油腔1， 3的間隙發(fā)生變化，相應(yīng)的間隙液阻 Pr1 ， Pr3 也變化，但由（ 11）、（ 12）可得： Pr1 =11 RhRcPs?=Ps Pr3 =31 RhRcPs?=Ps ? P= Pr3 Pr1 =0 因而軸承上下對置的油腔 1， 3 就不能產(chǎn)生壓力差來支撐載荷。 所以，作為定壓供油系統(tǒng)中的壓力補償元件的節(jié)流器，它的調(diào)壓作用是指：當主軸受載偏移后能使軸承在載荷方向的兩個油腔產(chǎn)生與載荷方向相反的壓力差，以支撐載荷，從而使靜壓軸承在液體潤滑狀態(tài)下具有承載能力。定量供油對軸承油腔所實現(xiàn)的調(diào)壓作用稱為恒流調(diào)壓。這時，上油腔間隙變大，間隙液阻 Rh1 減 小；下油腔間隙變小，其間隙液阻 Rh3 變大。 靜壓軸承結(jié)構(gòu)： 徑向靜壓軸承 目前，徑向靜壓軸承基本分 為兩類：有軸向回油槽的和無軸向回油槽的。這種軸承，油腔中的壓力油可同時從周向和軸向封油面流出，因此流量較大。由于油腔間隙有回油槽，油腔之間有內(nèi)流現(xiàn)象，這對軸承油膜剛度有不良影響。此外，這種軸承由于流量較小，適用于大型機床和機械設(shè)備上。 3. 多油腔推力靜壓軸承 圖 多油腔推力靜壓軸承 其結(jié)構(gòu)特點是可承受偏心載荷，抗傾覆力矩的性能好，但由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜 ，加工較困難，主要用于推力軸承，或環(huán)形靜壓導(dǎo)軌上。 為了使靜壓軸承部件結(jié)構(gòu)緊湊，可將徑向和推力軸承合并成一個軸承，從而出現(xiàn)了錐面和球面靜壓軸承。 動壓軸承 動壓軸承的工作原理 ： 流體動壓潤滑是依靠摩擦副的兩滑動表面之間作相對運動把油帶入兩表面之間，形成有足夠壓力油膜，從而將兩表面隔開。 如圖所示，作用在此微單元體右面和左面的壓力分別為 : P, (p+ xp?? dx),作用在單元體上，下面的剪切力分別為 ? 及（ ? +y???dy） ,根據(jù) x 方向的平衡條件，得： Pdydz+? dxdz(p+ xp?? dx)dydz(? +y???dy)dxdz=0 整理后得： xp?? = y??? 上式表明：在油膜內(nèi)，沿 x 軸方向的壓力變化率和沿 y 軸的剪切力的的變化率相等。 下面進一步介紹流體潤滑理論的基本方程： 1． 油層的速度分布為： 22yv??=?1 xp?? 對 y 積分后得： yv??=?1( xp?? )y