44、旋转扫描仪轴承技术解析

旋转扫描仪轴承技术解析

一、空气静压径向轴承

1.1 工作原理

空气静压径向轴承由一个环形圆柱体构成，其中包含两组孔口或喷嘴，每组位于轴承的一端。喷嘴以压力 P5 供应气体，气体以压力 Pa 排放到大气中。

当轴上没有负载时（忽略轴自身质量），轴与轴承之间间隙的下游压力在任何圆周上都是相等的。气体从喷嘴平面流向轴承端部时，排放压力 Pd 会逐渐下降，直至达到大气压力 Pa。也就是说，在喷嘴平面与轴承端部之间存在恒定的气体流动，而喷嘴平面之间的区域保持恒定压力。

当轴受到径向负载时，轴会向力的方向位移，减小轴与轴承之间的间隙。局部气体流量会减少，导致压力升高（Pd1 > Pa），同时轴另一侧由于流量增加，压力会降低（Pds < Pa）。这种轴两侧的压力差会使轴抵抗施加的负载，防止两部分表面接触。当负载移除后，压力分布会使轴回到中心位置。

在实际应用中，由于每排喷嘴数量相对较少（通常为 8 - 12 个），分散效应会减小喷嘴排之间的有效压力区域。此外，轴承周围从高压区到低压区的周向流动也会略微降低负载能力。尽管有其他供气方法，如狭缝供气或使用多孔材料，但离散喷嘴孔口方法在该市场中最受欢迎。

1.2 负载能力

空气静压径向轴承的径向负载能力标准方程为：[此处原文档未给出完整方程]，其中 P5 为供应压力，Pa 为环境压力，L 为轴承长度，D 为轴承直径，C1 为无量纲负载系数。负载系数 C1 受多个参数影响，包括偏心率、下游压力 Pd、喷嘴数量（分散效应）以及喷嘴相对于轴承端部的位置。

设计师在估算实际最大负载能力时，需要决定轴在与轴承表面实际接触之前能够靠近的程度，