Шпиндельные узлы металлорежущих станков начинают включать подшипники скольжения нового типа, в которых устранен ряд недостатков, присущих гидродинамическим опорам. В этом отношении определенные перспективы имеют гидростатические подшипники скольжения. Если в гидродинамических подшипниках вал, действуя как насос, затягивает масло в зазор и повышает давление в масляном слое до величины, уравновешивающей внешнюю нагрузку, то в гидростатическом подшипнике это давление создается специальным насосом. Поэтому при любой частоте вращения внешняя нагрузка уравновешена гидростатическим давлением в масляном слое. При реверсе и остановке шпинделя, а также при любых низких частотах вращения обеспечивается жидкостное трение. Срок службы гидростатических подшипников может быть неограниченно большим. Их недостатком является большой расход масла и необходимость в специальном насосе для его подачи.
Особенность конструкции гидростатических подшипников заключается в применении специальных карманов 1 для подачи смазки с разных сторон (рис. 1). Если сделать подшипник с одним входным отверстием для масла, то вал прижмется к противоположной стенке подшипника; если подвести масло с нескольких сторон, то оно будет вытекать со стороны большего зазора и гидростатического эффекта не будет. Поэтому выполняют специальные поддерживающие карманы, к которым масло подается через тонкие капиллярные трубки - дроссель 2. Так как карманов несколько, то обеспечивается устойчивое положение вала.
Рис. 1. Гидростатический подшипник шпинделя станка
Гидростатические подшипники рекомендуется применять для шпинделей как особо точных станков, так и тяжело нагруженных станков с низкой частотой вращения шпинделя, где затруднено образование масляного слоя за счет гидродинамического эффекта. Обычно выполняют четыре кармана, длину подшипника - равной его диаметру и ∆/d=0,0006÷0,00065, что обеспечивает высокую жесткость и устойчивость движения при окружных скоростях до 15 м/с.
Исследования показали, что гидростатические подшипники могут обладать высокой жесткостью и большой несущей способностью. Однако при высоких скоростях скольжения применение подшипников с жидкостным трением ограничивается как тепловыделением, так и возрастанием момента трения в смазочном слое. Уменьшение этого момента применяя шпиндель станка меньших диаметров приводит к снижению их жесткости и виброустойчивости. Использование смазок с малой вязкостью (например, керосина) расширяет область работы подшипников скольжения до скоростей порядка v=10 м/с.
В связи с этим большой интерес представляет применение подшипников с газовой смазкой (аэродинамических подшипников). Ее малая вязкость уменьшает момент трения и соответственно тепловыделение, поэтому не требуется специальных устройств для отвода тепла, кроме вентиляции. Температура и давление воздуха практически не влияют на его вязкость, что обеспечивает стабильность работы подшипника. В ЭНИМСе были разработаны электрошпиндели на аэродинамических опорах с частотой вращения до 2400 об/с.
