Heb je er ooit bij stilgestaan hoe lucht een revolutie teweeg kan brengen in de lagertechnologie? Luchtlagers, die gebruik maken van een dun laagje lucht onder druk om contact tussen oppervlakken te elimineren, bieden een ongeëvenaarde lage wrijving, hoge precisie en een breed bedrijfstemperatuurbereik. Dit artikel duikt in de unieke kenmerken en toepassingen van luchtlagers, van hovercrafts tot hogesnelheidsmachines. Ontdek hoe deze innovatieve technologie nieuwe standaarden stelt in engineering en wat dit betekent voor de toekomst van mechanische systemen.
Een lager is een concept waar de meeste mensen wel bekend mee zijn. Het wentellager, dat veel gebruikt wordt, is waarschijnlijk het meest herkenbaar. Het is een cruciaal onderdeel van moderne mechanische apparatuur. Maar wat is nu precies een luchtlager?
Het idee om gas als smeermiddel te gebruiken werd voor het eerst voorgesteld door de Fransman G.A. Ian in 1854. Pas in 1896 werd het eerste luchtlager geïntroduceerd.
Een luchtlager is een type glijlager dat gas als smeermiddel gebruikt. Het meest gebruikte gas hiervoor is lucht, maar andere gassen zoals stikstof, argon, waterstof, helium of koolstofdioxide kunnen naar behoefte worden gebruikt. Gas wordt vaak gebruikt als smeermiddel in compressoren, expanders en circulatiepompen.
Een luchtlager werkt door de druk van een luchtfilm te gebruiken om de belasting tussen de glijvlakken van het lager op te nemen. Tijdens de werking worden de glijvlakken volledig gescheiden door de luchtfilm. Luchtlagers behoren tot de categorie vloeistofglijlagers en maken gebruik van vloeistofsmering, met lucht als smeermiddel.
Volgens het mechanisme van drukluchtfilmvorming, luchtlagers zijn onderverdeeld in twee types: aerodynamische lagers en aerostatische lagers.
De luchtdrukfilm in aërodynamische lagers wordt gegenereerd door de beweging van het glijpaar, waardoor lucht wordt aangezogen in het convergentiegebied tussen de oppervlakken. Dit resulteert in een wigvormige luchtfilm, zoals weergegeven in figuur 1. Aerodynamische lagers worden "zelfwerkende lagers" genoemd omdat ze geen externe luchttoevoer nodig hebben.
Daarentegen wordt de luchtdrukfilm in aerostatische lagers gecreëerd door perslucht van een externe bron via een restrictor in het oppervlak van het glijpaar te blazen, zoals getoond in figuur 2. Het is belangrijk op te merken dat aerostatische lagers een schone externe luchtbron vereisen.
Fig. 1 werkingsprincipe van aerodynamische lagers
Fig. 2 werkingsprincipe van aerostatisch lager
Lage wrijving
Gas heeft een veel lagere viscositeit dan vloeistoffen: de viscositeit van lucht is slechts een vijfde van die van mechanische olie nr. 10 bij kamertemperatuur. De wrijving van een lager is recht evenredig met zijn viscositeit, waardoor de wrijving van een gaslager lager is dan die van een met vloeistof gesmeerd lager.
Breed snelheidsbereik
Gaslagers hebben weinig wrijving en genereren weinig warmte, zelfs bij hoge snelheden tot 50.000 tpm, met een temperatuurstijging van slechts 20 tot 30 graden Celsius. Aerostatische lagers kunnen ook worden gebruikt bij zeer lage snelheden of zelfs zonder snelheid.
Breed temperatuurbereik
Gas kan een gas blijven over een breed temperatuurbereik en de viscositeit wordt relatief niet beïnvloed door temperatuurveranderingen. Wanneer de temperatuur bijvoorbeeld stijgt van 20 tot 100 graden Celsius, neemt de viscositeit van lucht met slechts 23% toe. Daarom kunnen gaslagers worden gebruikt in een temperatuurbereik van -265 tot 1650 graden Celsius.
④ Laag draagvermogen
Het draagvermogen van hydrodynamische lagers is recht evenredig met de viscositeit. Het draagvermogen van een hydrodynamisch gaslager is slechts een paar duizendste van dat van een hydrodynamisch vloeistoflager van dezelfde grootte. De samendrukbaarheid van gas beperkt ook het draagvermogen van een hydrodynamisch gaslager, met een typische maximale belasting per geprojecteerd oppervlakte-eenheid van 0,36 MPa.
Hoge bewerkingsnauwkeurigheid
Om het draagvermogen en de stijfheid van de gasfilm van gaslagers te verhogen, wordt een kleinere lagerspeling (minder dan 0,015 mm) wordt meestal gebruikt in vergelijking met vloeibaar gesmeerde lagers. Dit vereist een overeenkomstige verbetering van de nauwkeurigheid van de componenten.
Luchtlagers zijn een nieuw type lager die steunen op aëro-elastische potentiële energie. In tegenstelling tot traditionele lagers gebruiken luchtlagers lucht als enig smeermiddel en zijn ze ideaal voor toepassingen waarbij geen vervuiling is toegestaan.
Bij luchtlagers wordt het traditionele kogellager vervangen door een luchtkussen. Een bekend voorbeeld van luchtlagers in actie is in hovercrafts. Enorme ventilatoren blazen lucht onder de hovercraft die niet kan ontsnappen door een elastische rubberen "rok". De resulterende hoge luchtdruk ondersteunt het gewicht van de romp, waardoor de hovercraft op het luchtkussen zweeft.
Gaslagers worden sinds de jaren 1950 steeds meer gebruikt en bestudeerd. Tegenwoordig worden ze gebruikt in een groot aantal toepassingen, waaronder textielmachines, kabelmachines, instrumentmachines, gyroscopen, hogesnelheidscentrifuges, tandartsboren, koelkasten voor lage temperaturen, waterstofexpansiemachines en gascirculatiepompen voor hoge temperaturen.
Als oprichter van MachineMFG heb ik meer dan tien jaar van mijn carrière gewijd aan de metaalbewerkingsindustrie. Door mijn uitgebreide ervaring ben ik een expert geworden op het gebied van plaatbewerking, verspaning, werktuigbouwkunde en gereedschapsmachines voor metalen. Ik denk, lees en schrijf voortdurend over deze onderwerpen en streef er voortdurend naar om voorop te blijven lopen in mijn vakgebied. Laat mijn kennis en expertise een aanwinst zijn voor uw bedrijf.
NL 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
PT 
PT_BR 
RU 
KO