氣體軸承
用氣體作潤滑劑的滑動(dòng)軸承。最常用的氣體潤滑劑為空氣﹐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)作為潤滑劑。氣體軸承可用於紡織機(jī)械﹑電纜機(jī)械﹑儀錶機(jī)床﹑陀螺儀﹑高速離心分離機(jī)﹑牙鉆﹑低溫運(yùn)轉(zhuǎn)的製冷機(jī)﹑氫膨脹機(jī)和高溫運(yùn)轉(zhuǎn)的氣體循環(huán)器等。
早在1854年﹐法國人G.A.伊恩就提出過用氣體作潤滑劑的設(shè)想。1896年第一個(gè)空氣軸承問世。1913年英國人W.J.哈里森發(fā)表氣體潤滑軸承流體動(dòng)力學(xué)分析的論文。50年代以來﹐氣體軸承的應(yīng)用逐步擴(kuò)大﹐并受到廣泛和深入的研究。
特點(diǎn) 氣體軸承有以下特點(diǎn)。摩阻極低﹕由於氣體黏度比液體低得多﹐在室溫下空氣黏度僅為10號(hào)機(jī)械油的五千分之一﹐而軸承的摩阻與黏度成正比﹐所以氣體軸承的摩阻比液體潤滑軸承低。適用速度范圍大﹕氣體軸承的摩阻低﹐溫昇低﹐在轉(zhuǎn)速高達(dá)5萬轉(zhuǎn)/分時(shí)﹐其溫昇不超過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於極低的速度﹐甚至零速。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)﹐其黏度受溫度影響很小(溫度昇高時(shí)黏度還稍有增加﹐如溫度從20℃升至100℃﹐空氣黏度增加23％)﹐因此﹐氣體軸承的適用溫度范圍可達(dá)-265℃到1650℃。承載能力低﹕動(dòng)壓軸承的承載能力與黏度成正比﹐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。由於氣體的可壓縮性﹐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。加工精度要求高﹕為提高氣體軸承的承載能力和氣膜剛度﹐通常採用比液體潤滑軸承小的軸承間隙(小於 0.015毫米)﹐需要相應(yīng)地提高零件精度。
類型 氣體潤滑軸承形成承載氣膜的機(jī)理與液體潤滑軸承相同﹐故也分為氣體動(dòng)壓軸承和氣體靜壓軸承。按承受載荷的方向不同﹐又可分為氣體徑向軸承﹑氣體推力軸承和氣體徑向推力組合軸承。氣體動(dòng)壓軸承是利用氣體在楔形空間產(chǎn)生的流體動(dòng)壓力來支承載荷的。常在軸頸或軸瓦的表面做出淺螺紋槽﹐利用槽的泵唧作用提高承載能力。圖1 氣體動(dòng)壓螺旋槽推力軸承 為氣體動(dòng)壓螺旋槽推力軸承。氣體靜壓軸承(圖2 氣體靜壓軸承 )的供氣壓力一般不超過 0.6兆帕。氣體通過供氣孔進(jìn)入氣室﹐然后分?jǐn)?shù)路流經(jīng)節(jié)流器進(jìn)入軸承和軸頸的間隙﹐再從兩端流出軸承﹐在間隙內(nèi)形成支承載荷的靜壓氣膜。氣體靜壓軸承的內(nèi)孔表面一般不開氣腔﹐以增大氣膜剛度﹐提高穩(wěn)定性。
製造氣體軸承的材料有工具鋼﹑青銅﹑鎢鈷鉬合金﹑粉末冶金多孔材料﹑陶瓷和工程塑料等。
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