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什么是空氣軸承?

軸承,相信大家都不會(huì)陌生,我們常用的滾動(dòng)軸承應(yīng)該是最熟悉的,它是當(dāng)代機(jī)械設(shè)備中的重要零部件。那什么是空氣軸承呢?


在1854年,法國(guó)人G.A伊恩當(dāng)時(shí)提出用氣體做潤(rùn)滑劑的想法,終于在1896年,第一個(gè)空氣軸承問世了。


空氣軸承:用氣體作潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)軸承。最常用的氣體潤(rùn)滑劑為空氣,根據(jù)需要也可用氮、氬、氫、氦或二氧化碳等。在氣體壓縮機(jī)、膨脹機(jī)和循環(huán)器中,常以工作介質(zhì)作為潤(rùn)滑劑。

空氣軸承是指借助于軸承滑動(dòng)副表面之間形成的壓力空氣膜將負(fù)荷支承起來的軸承,工作時(shí)滑動(dòng)副表面之間完全由氣膜分開??諝廨S承屬于滑動(dòng)軸承中之流體滑動(dòng)軸承,工作時(shí)為流體潤(rùn)滑,其潤(rùn)滑介質(zhì)為空氣。

根據(jù)壓力空氣膜形成機(jī)理,空氣軸承主要分為兩類:空氣動(dòng)壓軸承和空氣靜壓軸承


空氣動(dòng)壓軸承的壓力空氣膜是通過滑動(dòng)副的相互運(yùn)動(dòng)將空氣帶入滑動(dòng)副表面之間收斂性的區(qū)域而形成的,氣膜大致為楔形,見圖1。由于空氣動(dòng)壓軸承不需要外部氣源,因此也稱為“自作用軸承”。

圖1 空氣動(dòng)壓軸承工作原理  

空氣靜壓軸承的壓力空氣膜是由外部的壓縮空氣通過節(jié)流器導(dǎo)入滑動(dòng)副表面之間形成,見圖2。空氣靜壓軸承需要潔凈的外部氣源。

圖2  空氣靜壓軸承工作原理 


空氣軸承特點(diǎn) 

① 摩阻極低
由于氣體粘度比液體低得多,在室溫下空氣粘度僅為10號(hào)機(jī)械油的五千分之一,而軸承的摩阻與粘度成正比,所以氣體軸承的摩阻比液體潤(rùn)滑軸承低。

② 適用速度范圍大
氣體軸承的摩阻低,溫升低,在轉(zhuǎn)速高達(dá)5萬轉(zhuǎn)/分時(shí),其溫升不超過20~30℃,轉(zhuǎn)速甚至有高達(dá)130萬轉(zhuǎn)/分的。氣體靜壓軸承還能用于極低的速度,甚至零速。

③ 適用溫度范圍廣
氣體能在極大的溫度范圍內(nèi)保持氣態(tài),其粘度受溫度影響很小(溫度升高時(shí)粘度還稍有增加,如溫度從20℃升至100℃,空氣粘度增加23%),因此,氣體軸承的適用溫度范圍可達(dá)-265℃到1650℃。

④ 承載能力低
動(dòng)壓軸承的承載能力與粘度成正比,氣體動(dòng)壓軸承的承載能力只有相同尺寸液體動(dòng)壓軸承的千分之幾。由于氣體的可壓縮性,氣體動(dòng)壓軸承的承載能力有極限值,一般單位投影面積上的載荷只能加到0.36MPa。

⑤ 加工精度要求高
為提高氣體軸承的承載能力和氣膜剛度,通常采用比液體潤(rùn)滑軸承小的軸承間隙(小于0.015毫米),需要相應(yīng)地提高零件精度。
 

空氣軸承的應(yīng)用

空氣軸承是利用空氣彈性勢(shì)能來起支承作用的一種新型軸承。唯一使用的潤(rùn)滑劑是空氣;因此,對(duì)于必須要求無污染的工件、或者工作環(huán)境來說,空氣軸承技術(shù)是理想的。

在空氣軸承中,滾珠由氣墊代替??諝廨S承最為人熟知的應(yīng)用之一或許是氣墊船。

巨大的風(fēng)扇在氣墊船下方吹動(dòng)空氣,通過彈性橡膠 “裙邊” 阻止空氣的逸出。氣墊船下方所產(chǎn)生的高氣壓能夠支撐船體重量,因而使其漂浮在氣墊上。


50年代以來,氣體軸承的應(yīng)用越來越廣泛,并且受到廣泛和深入的研究。目前氣體軸承可用于紡織機(jī)械、電纜機(jī)械、儀表機(jī)床、陀螺儀、高速離心分離機(jī)、牙鉆、低溫運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷機(jī)、氫膨脹機(jī)和高溫運(yùn)轉(zhuǎn)的氣體循環(huán)器等。

(來源:制造原理)



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