24、生物工程与生物材料：接触轴承与等离子电解氧化技术解析

生物工程与生物材料：接触轴承与等离子电解氧化技术解析

1. 心室辅助装置（VAD）接触轴承设计要点

在心室辅助装置（VAD）的设计中，许多要求都与支撑转子的枢轴轴承类型密切相关。尽管工程领域有多种轴承可供选择，但VAD的设计要求将选择范围限制在三种基本类型：滚动轴承、接触轴承和磁轴承。

1.1 接触轴承设计特点

接触轴承，也被称为宝石轴承或枢轴轴承，具有独特的设计特点组合，使其在多种应用中具有吸引力。其主要优缺点如下表所示：
| 主要优点 | 主要缺点 |
| — | — |
| 低摩擦 | 低负载能力 |
| 能在恶劣环境中运行 | 对装配间隙敏感 |
| 刚性好 | 对冲击敏感 |
| 精度高 | |
| 小型化 | |
| 寿命长 | |
| 可进行振荡运动 | |

1.2 赫兹接触理论

软接触的工作原理基于赫兹接触的性质。赫兹接触理论是接触力学的经典理论，虽然该理论的推导相对困难，但最终解决方案是一组简单的解析方程，将接触物体的几何形状与负载、物体的材料特性以及接触区域的表面特征联系起来。该理论是在半空间方法下通过弹性理论方程的解析解推导得出的。根据这种方法，接触表面是无限大的半空间，压力分布假设接触物体的形状可以近似为抛物线、球体、椭圆或圆柱体。经典弹性理论的简化假设适用，这些假设考虑了接触区域的小弹性或弹塑性变形以及均匀材料。

1.3 摩擦副选择对接触变形的影响

表11.3展示了VAD中接触轴承的轴与底座之间赫兹接触的有限元分析结果。结果表明，摩擦副的选择对轴承的正常运行至关重要。使用硬度