Задумывались ли вы о том, что воздух может произвести революцию в подшипниковой технологии? Воздушные подшипники, в которых для устранения контакта между поверхностями используется тонкая пленка воздуха под давлением, обеспечивают беспрецедентно низкое трение, высокую точность и широкий диапазон рабочих температур. В этой статье мы рассмотрим уникальные характеристики и области применения воздушных подшипников - от судов на воздушной подушке до высокоскоростного оборудования. Узнайте, как эта инновационная технология устанавливает новые стандарты в машиностроении и что она означает для будущего механических систем.
Подшипник - это понятие, с которым знакомо большинство людей. Наиболее узнаваемым является, пожалуй, подшипник качения, который широко используется. Он является важнейшим компонентом современного механического оборудования. Но что такое воздушный подшипник?
Идея использования газа в качестве смазки была впервые предложена французом Ж.А. Йеном в 1854 году. Первый воздушный подшипник был представлен только в 1896 году.
Воздушный подшипник - это тип подшипника скольжения, в котором в качестве смазки используется газ. Чаще всего для этих целей используется воздух, но при необходимости могут применяться и другие газы, такие как азот, аргон, водород, гелий или углекислый газ. Газ часто используется в качестве смазки в компрессорах, расширителях и циркуляционных насосах.
Воздушный подшипник работает за счет давления воздушной пленки, воспринимающей нагрузку между поверхностями скольжения подшипника. Во время работы поверхности скольжения полностью разделены воздушной пленкой. Воздушные подшипники Относятся к категории жидкостных подшипников скольжения и используют жидкостную смазку, причем в качестве смазочной среды используется воздух.
Согласно механизму образования воздушной пленки под давлением, воздушные подшипники делятся на два типа: аэродинамические и аэростатические подшипники.
Воздушная пленка под давлением в аэродинамических подшипниках образуется за счет движения пары скольжения, которая втягивает воздух в зону сближения поверхностей. В результате образуется клиновидная воздушная пленка, как показано на рисунке 1. Аэродинамические подшипники называют "самодействующими", поскольку они не требуют подачи воздуха извне.
В отличие от этого, воздушная пленка под давлением в аэростатических подшипниках создается путем подачи сжатого воздуха из внешнего источника на поверхность пары скольжения через дроссель, как показано на рисунке 2. Важно отметить, что для аэростатических подшипников необходим чистый внешний источник воздуха.
Рис. 1 Принцип работы аэродинамического подшипника
Рис. 2 Принцип работы аэростатического подшипника
① Низкое трение
Газ имеет гораздо меньшую вязкость по сравнению с жидкостями: вязкость воздуха составляет лишь одну пятую вязкости механического масла № 10 при комнатной температуре. Трение в подшипнике прямо пропорционально его вязкости, поэтому трение в газовом подшипнике ниже, чем в подшипнике с жидкой смазкой.
② Широкий диапазон скоростей
Газовые подшипники имеют низкий коэффициент трения и выделяют мало тепла, даже при высоких скоростях до 50 000 об/мин, при этом температура повышается всего на 20-30 градусов Цельсия. Аэростатические подшипники также могут использоваться при очень низких скоростях или даже при нулевой скорости.
③ Широкий диапазон температур
Газ может оставаться газом в широком диапазоне температур, и его вязкость относительно не зависит от изменения температуры. Например, при повышении температуры от 20 до 100 градусов Цельсия вязкость воздуха увеличивается всего на 23%. Таким образом, газовые подшипники могут использоваться в диапазоне температур от -265 до 1650 градусов Цельсия.
④ Низкая несущая способность
Грузоподъемность гидродинамических подшипников прямо пропорциональна их вязкости. Грузоподъемность газового гидродинамического подшипника составляет лишь несколько тысячных долей от грузоподъемности жидкого гидродинамического подшипника того же размера. Сжимаемость газа также ограничивает грузоподъемность газогидродинамического подшипника: типичная максимальная нагрузка на единицу проектной площади составляет 0,36 МПа.
⑤ Высокая точность обработки
Для увеличения грузоподъемности и жесткости газовой пленки в газовых подшипниках используется меньший зазор в подшипнике (менее 0,015 мм) обычно используется по сравнению с подшипниками с жидкой смазкой. Это требует соответствующего повышения точности деталей.
Пневматические подшипники - это новый тип подшипника которые опираются на аэроупругую потенциальную энергию. В отличие от традиционных подшипников, воздушные подшипники используют воздух в качестве единственного смазочного материала и идеально подходят для применения в условиях, где не допускается загрязнение окружающей среды.
В воздушных подшипниках традиционный шарикоподшипник заменяется воздушной подушкой. Один из известных примеров использования воздушных подшипников в действии - корабли на воздушной подушке. Огромные вентиляторы нагнетают под судно на воздушной подушке воздух, которому не дает выйти наружу эластичная резиновая "юбка". Возникающее при этом высокое давление воздуха поддерживает вес корпуса, заставляя судно на воздушной подушке парить.
Начиная с 1950-х годов, газовые подшипники находят все более широкое применение и изучаются. Сегодня они применяются в различных областях, включая текстильное оборудование, кабельное оборудование, инструментальные станки, гироскопы, высокоскоростные центрифуги, стоматологические бормашины, низкотемпературные холодильники, водородные расширители и высокотемпературные газовые циркуляторы.
Как основатель MachineMFG, я посвятил более десяти лет своей карьеры металлообрабатывающей промышленности. Мой обширный опыт позволил мне стать экспертом в области производства листового металла, механической обработки, машиностроения и станков для обработки металлов. Я постоянно думаю, читаю и пишу об этих предметах, постоянно стремясь оставаться на переднем крае своей области. Позвольте моим знаниям и опыту стать преимуществом для вашего бизнеса.
RU 
EN 
AR 
DE 
ES 
FR 
IT 
JA 
NL 
PT 
PT_BR 
KO