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？
空氣軸承(gas bearing)：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(lái)的軸承，工作時(shí)滑動(dòng)副表面之間完全由氣膜分開(kāi)。空氣軸承屬于滑動(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(guò)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(jiàn)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”。
空氣靜壓軸承的壓力空氣膜是由外部的壓縮空氣通過(guò)節(jié)流器導(dǎo)入滑動(dòng)副表面之間形成，見(jiàn)圖2。空氣靜壓軸承需要潔凈的外部氣源。
空氣軸承分類、工作原理及應(yīng)用
圖1 空氣動(dòng)壓軸承工作原理
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(wàn)轉(zhuǎn)/分時(shí),其溫升不超過(guò)20～30℃，轉(zhuǎn)速甚至有高達(dá)130萬(wàn)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0.36兆帕。
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(lái)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(wú)污染的工件、或者工作環(huán)境來(lái)說(shuō)，空氣軸承技術(shù)是理想的。
在空氣軸承中，滾珠由氣墊代替。空氣軸承最為人熟知的應(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(guò)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(lái)，氣體軸承的應(yīng)用越來(lái)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。
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