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气体润滑轴承的类型及特性

作者:天津兹维克      时间:2015-06-16
气体润滑轴承是用气体作为润滑剂的滑动轴承。它利用气体的传输性(扩散性、粘性和热传导性)、吸附性和可压缩性,使之在摩擦副之间,在流体动压效应、静压效应和挤压效应的作用下,形成一层完整气膜,具有支承载荷、减少摩擦的功能。气体润滑轴承一般分为气体动压轴承、气体静压轴承和气体挤压轴承3种类型。实际轴承的润滑状态常常以动、静压,动、挤压,静、挤压及动、静、挤压混合润滑状态形式存在。 1.气体润滑的优点 (1)速度高  小型氦涡轮膨胀机转速已达650 000r/min,线速度为238m/s,按dn值计算已达到455x106mm·r/min。 (2)精密度高  气膜具有误差匀化作用,其精度比滚动轴承高两个数量级,而且振动小,噪声低。 (3)摩擦损耗小  气体粘度仅为润滑油粘度的千分之一,所以气膜内摩擦引起的摩擦转矩比油膜的低三个数量级。 (4)适用温度范围宽,能抗原子辐射  耐高温可达300—500℃,温度低到10K气体轴承仍能工作。 (5)无污染  润滑气体一般为空气或惰性气体,排放到大气不产生污染。轴承的振动小、噪声低,对环境也不构成污染。 (6)寿命长 气体静压轴承无金属直接接触,理论寿命为无限长。考虑其他条件限制,一般应在104h以上。动压气体轴承启停瞬间存在金属间摩擦,寿命受一定影响,但也在3000h以上。2.气体润滑轴承的缺点(1)承载能力低 气体润滑轴承与同类油润滑轴承比,承载能力约低1~2个数量级。按单位面积承载能力,油润滑轴承一般为(0.5~2)MPa,而气体润滑轴承则只有(0.02~0.04)MPa。 (2)可靠性差 一方面是气体润滑轴承容易失稳,出现常见的气锤振动及涡动不稳定现象。另一方面是气体润滑轴承卡滞、抱轴或咬死现象也时有发生。 (3)需要的制造精度高,造价昂贵 因气膜很薄,一般在几微米到几十微米之间,所以对零件制造精度要求较高,提高了造价。另外,有加工螺旋槽、节流小孔和多孔质材料等特殊工艺要求,增加了制造难度和费用。 (4)要求工作条件苛刻 气体润滑轴承需要高清洁度的工作环境及严格遵守操作规程,以确保轴承正常工作,不发生意外。为此,一定程度地限制了它的广泛应用和商品化。 二、气体润滑轴承的应用 气体润滑轴承在机床中的应用实例 气体润滑轴承在机床中主要用于主轴支承,包括工件轴、刀具轴、砂轮轴等。机床主轴轴承一般采用气静压轴承和动静压混合轴承两种。小型高速主轴也可采用波箔轴承。气体静压轴承在机床中应用最多,其中以小孔节流和环面节流轴承最为普遍。多孔质气体静压轴承近年来越来越多地被用于机床主动静压混合润滑轴承。浮环动静压气体轴承是近年来新开发的高速气体润滑轴承,用于高速主轴支承很有前景。 超高速空气轴承内圆磨头目前的磨削速度已可实现小孔和微小孔的精密磨削。采用空气轴承使机床的加工精度提高了2—3个数量级,可实现精密镜面加工。