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气体润滑轴承的类型、特性、优点、缺点及应用

[ 关键词:气体润滑轴承 发表日期:2019-07-08 17:17:36 ]

  回收轴承业务中又遇新种类——气体润滑轴承,研究、查阅、总结,气体润滑轴承知识大全与您共享。

中文名称:气体润滑轴承
外文名称:Gas lubricating bearing
摩擦系数:0.03~0.20
导热系数:42W(m.K)-1
线膨胀系数:11x11-6K
使用温度:-195℃~+280℃
间断性运作:3.6N/mm2.m/s

  气体润滑轴承用气体作润滑剂的滑动轴承。最常用的气体润滑剂为空气,根据需要也可用氮、氩、氢、氦或二氧化碳等。气体润滑轴承形成承载气膜的机理与液体润滑轴承相同。

一、气体润滑轴承的类型

  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。气体润滑轴承形成承载气膜的机理与液体润滑轴承相同,故也分为气体动压轴承和气体静压轴承。按承受载荷的方向不同,又可分为气体径向轴承、气体推力轴承和气体径向推力组合轴承。气体动压轴承是利用气体在楔形空间产生的流体动压力来支承载荷的。常在轴颈或轴瓦的表面做出浅螺纹槽,利用槽的泵唧作用提高承载能力。

二、气体润滑轴承的特性

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。

三、气体润滑轴承的应用

  气体润滑轴承可用于纺织机械、电缆机械、仪表机床、陀螺仪、高速离心分离机、牙钻、低温运转的制冷机、氢膨胀机和高温运转的气体循环器等。

  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。