новости

Что такое воздушный подшипник?

 

НесущийДумаю, всем знаком наш широко используемый подшипник качения, ведь он является важной частью современной техники и оборудования. Так что же такое воздушный подшипник?

 

ГазоподшипникПодшипник скольжения, использующий газ в качестве смазки. Чаще всего в качестве газовой смазки используется воздух, но при необходимости могут также использоваться азот, аргон, водород, гелий или углекислый газ.

 

В газовых компрессорах, расширителях и циркуляционных насосах рабочая среда часто используется в качестве смазки.

 

Воздушный подшипник — это подшипник, который поддерживает нагрузку за счет воздушной пленки, образующейся между поверхностями скользящей пары подшипника, причем поверхности скользящей пары полностью разделены этой воздушной пленкой во время работы.

 

Воздушные подшипники относятся к гидравлическим подшипникам скольжения, которые при работе смазываются жидкостью, а смазывающей средой является воздух.

 

Классификация воздушных подшипников

В зависимости от механизма образования воздушной пленки под давлением, воздушные подшипники в основном делятся на две категории: аэродинамические подшипники и аэростатические подшипники.

 

Воздушная пленка аэродинамического подшипника образуется за счет подачи воздуха в зону схождения поверхностей скользящих пар посредством их взаимного движения, и эта воздушная пленка имеет приблизительно клиновидную форму. Поскольку аэродинамические подшипники не требуют внешнего источника воздуха, их также называют «самодействующими подшипниками».

 

Воздушная пленка под давлением в аэростатическом подшипнике образуется за счет подачи сжатого воздуха извне через дроссель между поверхностями скользящей пары. Аэростатические подшипники требуют подачи чистого внешнего воздуха.

 

Характеристики воздушных подшипников

(1) Чрезвычайно низкое сопротивление трению

 

Поскольку вязкость газа значительно ниже вязкости жидкости, вязкость воздуха при комнатной температуре составляет лишь 1/5000 от вязкости механического масла № 10, а сопротивление трения подшипника прямо пропорционально вязкости, поэтому трение в газовых подшипниках ниже, чем в подшипниках с жидкостной смазкой.

 

(2) Широкий диапазон применимых скоростей

 

Сопротивление трению газового подшипника низкое, повышение температуры незначительное, и повышение температуры не превышает 20–30 °C при скорости вращения до 50 000 об/мин, а при скорости вращения даже до 1,3 миллиона об/мин. Гидростатические подшипники также могут использоваться при очень низких скоростях, вплоть до нулевой скорости.

 

(3) Широкий диапазон применимых температур

 

Газ остается газообразным в широком диапазоне температур, а его вязкость минимально зависит от температуры (вязкость незначительно увеличивается при повышении температуры, например, от 20°C до 100°C вязкость воздуха увеличивается на 23%), поэтому газовые подшипники могут использоваться в диапазоне температур от -265°C до 1650°C.

 

(4) Низкая несущая способность

 

Несущая способность гидродинамического подшипника прямо пропорциональна вязкости, а несущая способность пневматического подшипника составляет лишь несколько тысячных долей от несущей способности гидродинамического подшипника того же размера. Из-за сжимаемости газа существует предел несущей способности газодинамического подшипника, и нагрузка на единицу площади проекции может быть увеличена только до 0,36 МПа.

 

(5) Высокие требования к точности обработки

 

Для повышения несущей способности и жесткости воздушной пленки газовых подшипников обычно используется зазор (менее 0,015 мм), как у подшипников с жидкостной смазкой, и, соответственно, необходимо повысить точность деталей.

 

Применение воздушных подшипников

Воздушный подшипник — это новый тип подшипника, в котором упругая потенциальная энергия воздуха играет опорную роль.

 

Единственной используемой смазкой является воздух; поэтому технология воздушных подшипников идеально подходит для заготовок, которые должны быть свободны от загрязнений, или для рабочих условий.

 

В воздушных подшипниках шарики заменены воздушными подушками. Пожалуй, одним из наиболее известных применений воздушных подшипников являются суда на воздушной подушке.

 

Огромный вентилятор нагнетает воздух под судно на воздушной подушке, блокируя выход воздуха через эластичную резиновую «юбку». Высокое давление воздуха, создаваемое под судном, поддерживает вес корпуса и, таким образом, позволяет ему плавать на воздушной подушке.

 

Применение газовых подшипников становится все более широким и интенсивно изучается. В настоящее время газовые подшипники могут использоваться в текстильном оборудовании, кабельном оборудовании, инструментальных станках, гироскопах, высокоскоростных центробежных сепараторах, стоматологических бормашинах, холодильниках, работающих при низких температурах, расширителях водорода и газоциркуляторах, работающих при высоких температурах.