
氣體潤滑軸承是用氣體作為潤滑劑的滑動軸承。它利用氣體的傳輸性(擴(kuò)散性、粘性和熱傳導(dǎo)性)、吸附性和可壓縮性,使之在摩擦副之間,在流體動壓效應(yīng)、靜壓效應(yīng)和擠壓效應(yīng)的作用下,形成一層完整氣膜,具有支承載荷、減少摩擦的功能。
用氣體作潤滑劑的滑動軸承,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。
制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。
氣體潤滑軸承的類別
氣體潤滑軸承一般分為氣體動壓軸承、氣體靜壓軸承和氣體擠壓軸承3種類型。實(shí)際軸承的潤滑狀態(tài)常常以動、靜壓,動、擠壓,靜、擠壓及動、靜、擠壓混合潤滑狀態(tài)形式存在。
(1)氣體動壓軸承
氣體動壓軸承也稱為自作用軸承,一般常就地取材,采用幾乎無處不有的空氣作為潤滑劑。它的氣膜壓力是靠粘性剪切機(jī)理產(chǎn)生的,與液體動壓軸承油膜產(chǎn)生的機(jī)理類似。當(dāng)其中一個表面相對于另一表面運(yùn)動時,由于粘性作用,氣體在兩表面間形成氣楔,從而產(chǎn)生壓力??諝鈩訅狠S承是一種簡單而巧妙的軸承,完全自成系統(tǒng),不需要外壓力源或其它附設(shè),適用于高速運(yùn)轉(zhuǎn)場合。由于在陀螺和核工程中應(yīng)用而最早獲得進(jìn)展的就是這類軸承。
由于低速下動壓膜根本建立不起來,因此,在起動和停車時需格外注意,避免擦傷現(xiàn)象。另外,氣體動壓軸承還有自激渦動現(xiàn)象,盡量使渦動起始速度處于工作速度上限之外。
(2)氣體靜壓型
氣體靜壓軸承也稱為外部供壓軸承,是目前應(yīng)用最為廣泛的一種,它的氣膜壓力由外部氣源供給,一般常用空氣壓縮機(jī)提供。氣體經(jīng)過節(jié)流器進(jìn)入軸承間隙,然后連續(xù)地從軸承外緣排入大氣。與氣體動壓軸承相比,它具有較大的承載力和剛度,穩(wěn)定性也更容易控制一些,而且壓力的建立與工作表面之間的任何相對運(yùn)動無關(guān),可在各種速度下使用,特別是利于起動和停車。
軸承工作表面的精度要求也可適當(dāng)降低,但工作時必須保證足夠的節(jié)流器出口壓力。靜壓軸承有時會出現(xiàn)靜不穩(wěn)定現(xiàn)象,俗稱"氣錘"現(xiàn)象或"嘯叫"。由于供氣要連續(xù)消耗功率,當(dāng)流量過大時,選用這種軸承就很不經(jīng)濟(jì)。
一般氣體靜壓軸承的供氣壓力不超過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。
(3)擠壓膜型
與氣體動壓軸承類似,擠壓膜軸承也與外部氣源無關(guān),靠兩個工作表面在法線方向上相對振動而在表面間產(chǎn)生壓力。至今擠壓膜軸承還很少得到實(shí)際應(yīng)用。這在很大程度上是由于產(chǎn)生動壓膜壓力的運(yùn)動不是依靠軸承本身的功能,而只由另外的機(jī)構(gòu),如機(jī)電的,磁致伸縮的或壓電晶體的振動發(fā)生器等產(chǎn)生的,這就給軸承的實(shí)際應(yīng)用帶來很大的不便,自然也就很少有人問津了。
(4)混合軸承
是動、靜壓軸承的混合,即有外部氣源提供外壓,又有兩工作表面間的動壓效應(yīng),從而提高了承載能力和剛度。但這時要求軸承的間隙要適當(dāng)小些,在動壓軸承的間隙范圍以內(nèi)。
事實(shí)上,同一軸承-般能以三種模式工作,那就是:純靜壓式、純動壓式和混合式。如果靜壓軸承內(nèi)表面不開氣腔,那么當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速達(dá)到一定程度時,就會產(chǎn)生動壓效應(yīng),形成自然的混合軸承,僅當(dāng)主軸不轉(zhuǎn)或轉(zhuǎn)速極低的場合才能算是純靜壓軸承。
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;
按支承形式可分為兩種類型:剛性支承型和彈性支承型;
對于氣體靜壓軸示,按共節(jié)流形式可分為四類:小孔節(jié)流型、狹縫節(jié)流型、表面節(jié)流型、多孔質(zhì)材料節(jié)流型。