螺旋槽轴承

螺旋槽轴承（也称为步枪轴承）是自力式（轴颈和推力），或流体动力轴承，用于在不使用加压润滑剂的情况下减少摩擦和磨损。由于特殊的凹槽图案，它们具有这种能力。螺旋槽轴承是自作用式，因为它们自身的旋转会增加分离轴承表面所需的压力。因此，它们也是非接触式轴承。

凹槽的尺寸根据轴承的预期工作条件进行定制。如果凹槽表面的压痕太深，则润滑剂会显着泄漏。如果深度减小，泵效应将停止。还必须考虑轴承表面的旋转速度和尺寸精度。设计师和制造商计算最佳尺寸以获得xxx效率。凹槽由以下方法制成：

• 蚀刻
• 选择性蚀刻
• 机械开槽
• 焊接
• 激光加工

蚀刻是制造螺旋槽轴承的最简单方法。金属表面涂有耐蚀刻漆，然后用手去除凹槽的预定位置。这种方法中影响凹槽特性的因素有：

• 蚀刻时间
• 蚀刻液温度
• 金属在浴槽中的运动
• 蚀刻剂的循环

尽管这种方法很简单，但有一个明显的缺点：凹槽深度不均匀，因此相当不准确。

这种方法不同于常规蚀刻，因为在要开槽的表面上放置了两层，但只有上层暴露在蚀刻剂中，下表面受到保护。

当需要更精确和更均匀的凹槽时使用此方法。凹槽由电动直径刀具切割，圆盘表面旋转，刀具由导向环引导，使螺旋​​具有所需的对数形状。

这种方法的一个缺点是需要更专业的设备来精确切割更小的凹槽。（大约6厘米或更小）。

当其他制造方法不可用或不适用于给定情况时，使用焊接；例如，轴承对于蚀刻浴来说太大。获得蚀刻有凹槽的箔片，并将其焊接到平坦的轴承表面上。

该方法考虑的因素有：

• 轴承的使用温度
• 轴承尺寸
• 要连接的材料的性质。

现代激光器使精确凹槽的生产变得更容易且更实惠，但并非所有激光器和激光器公司都拥有所需的技术。一个好的供应商会在陶瓷或金属零件中生产精确的恒定深度凹槽，精度在几分之一微米以内，包括用于推力轴承的适当对数凹槽。

这些是螺旋槽轴承的主要类型。

带有螺旋槽人字形图案的圆柱型轴颈轴承使轴承具有出色的承载能力、抗气蚀性和出色的稳定性。

使用空气作为润滑剂的螺旋槽轴颈和推力轴承。

对称的人字形图案具有零流量，这降低了将灰尘带入轴承的可能性，但也发现螺旋槽轴颈轴承具有单一图案，可产生贯穿的润滑剂流。此功能已用于为恒流柴油泵计量系统产生已知体积的流量。

平面推力轴承是最常见的螺旋槽轴承，之所以如此命名是因为它由与槽面相对的平面组成。

这种类型的轴承的变化来自螺旋表面的性质和流体流动的类型。以下是不同类型的平面推力轴承的列表：

• 有横流
• 人字槽，无横流
• 部分开槽（向内或向外泵送）
• 不断限制横向流动。

用于低噪音风扇的半球形油脂润滑螺旋槽轴承。

球面（或更常见的半球形）推力轴承由一个球体组成，该球体在具有凹槽图案的球面杯中同心旋转。

该图显示了南安普敦大学气体轴承咨询服务中心的RonWoolley与BritishGas合作发明的油脂润滑螺旋槽半球轴承。

在这些轴承中，从圆柱轴的末端切出一个圆锥体。在圆柱部分旁边的锥体表面上，形成凹槽。

螺旋槽轴承是在英国发明的，最早发表的论文之一是Whipple的论文，最初将它们称为Whipple槽。在1960年代和1970年代期间，用于其设计的分析方法呈爆炸式增长，并尝试了许多应用。大部分历史都可以在国际气体轴承研讨会的出版物中看到

螺旋槽轴承最成功地用于飞机和船舶的惯性陀螺仪。在此应用中，螺旋槽轴承由碳化硼陶瓷制成，槽由ION束制造。轴承非常成功，MTBF值超过100,000小时，启停能力达到1,000,000次。

由于多项技术优势，推力轴承继续用于陀螺仪，例如哈勃望远镜。

在过去的20年中，压缩机和涡轮机利用无油、长寿命、低摩擦和清洁绿色特性出现了许多其他应用。

一个主要的应用领域是干气密封，其中螺旋槽推力轴承用于提升密封面分开，形成狭窄的密封间隙，防止接触和磨损。这些都非常成功，并已应用于许多工业压缩机。

螺旋槽轴承的另一个显着用途是在低温膨胀机中。它们在这里用于支持涡轮机的高速旋转，并xxx限度地减少由于低效造成的功率损失。低温膨胀机从进入它的气流中提取能量，导致温度迅速下降，所提取的能量用于旋转涡轮机。

下面列出了使用螺旋槽轴承相对于其他自作用轴承的优点。

• 与可倾瓦轴承相比，它们易于制造且成本低廉
• 它们在运行时零磨损并且可以运行很长时间
• 它们具有出色的稳定性（所有气体轴承都存在稳定性问题，螺旋槽轴承是xxx的）
• 它们可以用于较小的设备并保持效率
• 它们提供精确的运行位置，可实现精细的尖端间隙并提高效率
• 它们与气体或空气润滑剂一起运行良好，因此完全无油，非常适合清洁的绿色应用

市场上有一些用于不可压缩润滑剂（油、水）的电子表格设计方法，但对于可压缩气体润滑剂，必须求助于数值方法和专业设计公司。通常，螺旋槽轴承的分析需要一种求解雷诺方程的数值方法，尽管有一些最佳参数已公布。现代CFD方法不适用于一般设计工作，因为轴承周围和间隙上的元素数量太多，导致分析速度过慢。所有使用可压缩气体润滑剂的轴承的关键设计方面是稳定性，而对于不可压缩流体，负载和功率损失变得同样重要。