空气轴承的原理与应用
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空气轴承的工作原理空气轴承是一种利用气体动力学原理来支撑和定位旋转轴的装置。
它通过在轴承间形成气膜来减少摩擦和磨损,从而实现高速、高精度和长寿命的旋转运动。
空气轴承的工作原理基于气体动力学的基本原理,主要包括气体润滑、气体薄膜支撑和气体密封。
首先,空气轴承利用气体润滑来减少摩擦。
当轴承转动时,气体在轴承间形成气膜,气膜与轴承表面接触,减少了实际接触面积,从而减小了摩擦力和磨损。
气体润滑不仅可以提供良好的润滑效果,还可以降低能量损耗和噪音。
其次,空气轴承通过气体薄膜支撑来实现轴的定位。
当轴承转动时,气膜的厚度和压力分布会发生变化,从而产生支撑力。
通过控制气膜的厚度和压力分布,可以实现轴的稳定定位和动态平衡。
气薄膜支撑不仅可以提供高精度的定位,还可以承受较大的载荷和冲击。
最后,空气轴承通过气体密封来防止外界物质进入轴承内部。
气体密封可以有效地阻止灰尘、液体和其他杂质的进入,从而保护轴承的正常运行和寿命。
空气轴承的工作原理还与气体的性质和流动特性密切相关。
常用的气体包括压缩空气、氮气和惰性气体等。
气体的压力、温度、流速和流动方式都会对空气轴承的性能产生影响。
因此,在设计和使用空气轴承时,需要综合考虑气体的性质和工况要求。
空气轴承具有许多优点,如高速、高精度、长寿命、低摩擦、无润滑剂、无污染等。
它广泛应用于精密机械、仪器仪表、光学设备、航空航天等领域,为各种旋转设备提供可靠的支撑和定位。
总结起来,空气轴承的工作原理是通过气体润滑、气体薄膜支撑和气体密封来实现高速、高精度和长寿命的旋转运动。
它的工作原理基于气体动力学的基本原理,利用气体的性质和流动特性来实现轴的支撑和定位。
空气轴承具有许多优点,广泛应用于各个领域。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种无接触式的轴承,它利用气体压力来支撑和旋转轴承。
它的工作原理基于气体动压原理温和体润滑原理。
1. 气体动压原理:空气轴承利用气体动压原理来支撑和旋转轴承。
当轴承旋转时,由于旋转部件的离心力,周围气体被迫从轴承间隙中流过,形成气体薄膜。
这个气体薄膜产生了一个气体垫层,使得轴承与轴之间形成为了一个气体隔离层,从而实现了无接触的支撑。
2. 气体润滑原理:除了支撑轴承外,空气轴承还利用气体润滑原理来减少磨擦和磨损。
当轴承旋转时,气体薄膜在轴承与轴之间形成一个润滑层,减少了接触面之间的直接接触,从而降低了磨擦和磨损。
空气轴承的工作原理可以分为两种类型:气体静压轴承温和体动压轴承。
1. 气体静压轴承:气体静压轴承是通过气体的静压力来支撑轴承。
在气体静压轴承中,气体通过气体供应系统进入轴承间隙,形成气体薄膜,支撑轴承并减少磨擦。
气体供应系统通常由气体压缩机、气体滤清器温和体分配系统组成。
2. 气体动压轴承:气体动压轴承是通过气体的动压力来支撑轴承。
在气体动压轴承中,气体通过轴承旋转产生的离心力,从轴承间隙中流过,形成气体薄膜,支撑轴承并减少磨擦。
气体动压轴承通常由气体供应系统温和体排放系统组成。
空气轴承具有以下优点:1. 无接触:由于采用了气体支撑和润滑,轴承与轴之间没有直接接触,减少了磨擦和磨损,延长了轴承的使用寿命。
2. 高速运转:由于气体薄膜的支撑和润滑特性,空气轴承可以实现高速旋转,适合于高速机械设备。
3. 低噪音:由于无接触温和体的吸收特性,空气轴承的噪音水平较低,可以提供更肃静的工作环境。
4. 无污染:由于无需使用润滑油或者润滑脂,空气轴承不会产生润滑油或者润滑脂的污染问题,适合于对环境要求较高的场合。
5. 节能:由于减少了磨擦和磨损,空气轴承可以降低能量消耗,提高机械设备的效率。
空气轴承在许多工业领域中得到广泛应用,例如高速机电、风力发机电组、精密仪器等。
它们可以提供可靠的支撑和润滑,使机械设备具有更长的使用寿命和更高的运行效率。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种利用气体薄膜支撑和润滑轴承运动的装置。
它采用了气体动力学原理,通过在轴承间形成气膜来减小磨擦和磨损,提高轴承的工作效率和寿命。
下面将详细介绍空气轴承的工作原理。
1. 气体薄膜支撑空气轴承中的气体薄膜是实现轴承支撑的关键。
当轴承运转时,气体在轴承间形成一层薄膜,使轴承与轴之间形成一定的间隙。
这个间隙内的气体通过轴承的槽道进出,形成稳定的气膜。
2. 压力梯度效应空气轴承中的气体流动是由压力梯度驱动的。
气体从高压区域流向低压区域,形成为了一个气体流动的通道。
这种压力梯度效应使得气体在轴承间形成为了稳定的气膜,并且能够承受轴承的负荷。
3. 气体动压效应空气轴承利用气体动压效应来减小磨擦和磨损。
当轴承运转时,气体薄膜中的气体味产生动压力,这种动压力可以抵消轴承上的静压力,从而减小轴承的磨擦和磨损。
同时,气体动压力还能够提供轴承所需的支撑力,使轴承能够平稳运转。
4. 气体润滑效应空气轴承中的气体薄膜还具有润滑作用。
当轴承运转时,气体薄膜中的气体可以形成一个润滑层,减小轴承与轴之间的接触面积,从而减小磨擦和磨损。
这种气体润滑效应可以使轴承具有更长的寿命和更高的工作效率。
5. 温度控制空气轴承中的气体薄膜还可以对轴承的温度进行控制。
当轴承运转时,磨擦会产生热量,如果不及时散热,会导致轴承温度过高,影响轴承的工作效率和寿命。
因此,空气轴承通常会设计有散热装置,用于控制轴承的温度。
总结:空气轴承通过气体薄膜的支撑和润滑,利用压力梯度效应、气体动压效应温和体润滑效应,实现了对轴承的支撑和减摩功能。
同时,空气轴承还能够对轴承的温度进行控制,确保轴承在适宜的温度范围内工作。
空气轴承具有磨擦小、寿命长、工作效率高等优点,在工业生产中得到了广泛应用。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种常见的轴承类型,它利用气体的压力来支撑和减少摩擦,以实现轴与轴承之间的运动。
下面将详细介绍空气轴承的工作原理。
1. 原理概述空气轴承利用气体的润滑特性,通过将气体注入轴承间隙中,形成气膜,使轴与轴承之间实现间隙分离,从而减少了摩擦和磨损。
气体的压力和流动性质使得轴承能够在高速旋转时保持稳定运行,并具有较低的摩擦系数和较高的转速。
2. 工作原理空气轴承的工作原理可以分为两种类型:气体静压轴承和气体动压轴承。
2.1 气体静压轴承气体静压轴承是通过气体压力来支撑轴承和轴的负载。
当轴承开始旋转时,由于气体的压力作用,形成了一个气膜,并将轴承与轴之间分离。
气膜的厚度和稳定性取决于气体压力和轴承的几何形状。
当轴承负载增加时,气膜厚度会增加以支撑更大的负载。
2.2 气体动压轴承气体动压轴承是通过气体的流动来支撑轴承和轴的负载。
当轴开始旋转时,气体在轴承内形成一个气膜,并通过轴承的几何形状和气体流动的速度来支撑轴承和轴的负载。
气体动压轴承通常具有较高的刚度和较低的摩擦系数,适用于高速和高精度要求的应用。
3. 优点和应用空气轴承具有以下优点:- 无需润滑剂:由于使用气体作为润滑介质,无需额外的润滑剂,避免了润滑剂对环境的污染和维护成本。
- 高速运行:气体的流动性质使得空气轴承适用于高速旋转的应用,如高速主轴。
- 负载能力强:气体静压轴承和气体动压轴承都能够承受较大的轴向和径向负载。
- 高精度:空气轴承具有较低的摩擦和较高的刚度,适用于高精度工作。
空气轴承广泛应用于以下领域:- 机床:用于高速主轴、滚动导轨等部件,提高机床的加工精度和效率。
- 制造业:用于高速风扇、压缩机等设备,提高设备的运行稳定性和寿命。
- 航空航天:用于飞机发动机、航空仪器等关键部件,确保飞行安全和可靠性。
总结:空气轴承利用气体的润滑特性,通过气膜的形成实现轴与轴承之间的间隙分离,从而减少摩擦和磨损。
它具有无需润滑剂、高速运行、负载能力强和高精度等优点,广泛应用于机床、制造业和航空航天等领域。
空气轴承的优点及应用范围介绍Sulli小苏:今天详细介绍下空气轴承。
空气轴承又称为气浮轴承,指的是用气体(通常是空气,但也有可能是其它气体)作为润滑剂的滑动轴承。
是利用空气弹性势能来起支承作用的一种新型轴承。
打开今日头条,查看更多精彩图片空气轴承又称为气浮轴承,指的是用气体(通常是空气,但也有可能是其它气体)作为润滑剂的滑动轴承。
由轴承内圈和外圈,外圈上有空气的进出口孔,内圈上有喷嘴。
空气比油粘滞性小,耐高温,无污染,因而可用于高速机器、仪器及放射性装置中,但其负荷能力比油低。
空气轴承是利用空气弹性势能来起支承作用的一种新型轴承。
空气轴承分为三大类:空气静压轴承、空气动压轴承和挤压膜轴承。
在一般工业中,空气静压轴承用得较广泛。
空气静压轴承,是以压缩空气通过节流器进入轴承形成压力气膜来起支承作用的。
其承载原理与液体静压轴承基本类同。
基于润滑剂性能方面的差异(液体是不可压缩流体,粘度一般比空气的大2~3个数量级),两者的设计理论、结构、应用场合自然各不相同。
空气静压轴承的特点空气静压轴承与液体膜轴承相似,空气静压轴承气膜形成与轴转速无关,而空气动压轴承则气膜形成完全靠轴转速。
它与其它类型轴承比具有如下的特点:(1)空气的粘度很低,因此摩擦损耗小,发热与变形也极小,这对精密机床是特殊重要的,因为机床的热变形对加工精度的影响极为有害。
在空气静压轴承中,空气通过轴承的压力降引起的冷却效应,以及空气粘度极低,无论工作间隙如何小,封气面如何大.也能保持很小的温升。
这对于高速磨床主轴轴承,高速透平机来说,特别有价值。
空气静压轴承在超精密和超高速主轴中的应用大有前途。
除空气的粘度几乎可忽略不计外,它的清洁,化学上的惰性和稳定性,以及在地球上取之不尽的优点,使它成为十分诱人的润滑剂。
(2)与滚动轴承相比,空气静压轴承振动小,如用于砂轮主轴,砂轮形状保持性好,砂轮的修正次数和磨损可减少1/3~1/4:加工工件的表面粗糙度也低。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种常见的轴承类型,它利用气体的压力来支撑和减少磨擦力,实现轴与轴承之间的运动。
它广泛应用于高速旋转设备、精密仪器和精密机械等领域。
本文将详细介绍空气轴承的工作原理。
一、空气轴承的基本结构空气轴承由内外套、轴承座、气体供应系统和密封系统等组成。
内外套之间形成一个气膜,气体通过气体供应系统进入气膜,形成气膜支撑轴的运动。
二、气体供应系统气体供应系统是空气轴承的核心部份,它通过压缩空气或者气体泵将气体送入轴承内部形成气膜。
气体供应系统通常由气源、气体管道、调压阀、过滤器和流量控制器等组成。
1. 气源:气源可以是压缩空气或者其他气体,如氮气。
气源应具有足够的压力和流量,以满足轴承的工作要求。
2. 气体管道:气体管道将气源与轴承连接起来,确保气体能够顺利流入轴承内部。
3. 调压阀:调压阀用于控制气体的压力,确保气膜的稳定性和可靠性。
4. 过滤器:过滤器用于过滤气体中的杂质和颗粒物,防止其进入轴承内部,影响轴承的工作效果和寿命。
5. 流量控制器:流量控制器用于调节气体的流量,以满足轴承的工作需求。
三、空气轴承的工作原理空气轴承的工作原理基于气体的润滑性和压力平衡原理。
当气体通过气体供应系统进入轴承内部时,形成一个气膜,气膜的厚度决定了轴与轴承之间的间隙。
当轴开始旋转时,气膜的压力会产生一个向上的力,支撑轴的运动,并减少轴与轴承之间的磨擦力。
空气轴承的工作原理可以分为两种类型:静压型和动压型。
1. 静压型空气轴承静压型空气轴承是通过气体的压力来支撑轴的运动。
当轴开始旋转时,气膜的压力会产生一个向上的力,支撑轴的运动。
静压型空气轴承的优点是能够承受较大的负载和较高的转速,但对气膜的稳定性温和体供应系统的精度要求较高。
2. 动压型空气轴承动压型空气轴承是通过气体的压力和动压力来支撑轴的运动。
当轴开始旋转时,气膜的压力会产生一个向上的力,同时气体的动压力也会产生一个向上的力,支撑轴的运动。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种常见的工业设备,它采用气体作为润滑介质,实现机械零件的无接触运动。
它具有摩擦小、寿命长、无需润滑等优点,在许多工业领域得到广泛应用。
一、空气轴承的基本原理空气轴承的工作原理基于气体动力学和流体静压原理。
当气体通过轴承间隙时,由于气体的压力差,产生了气体动压力,使轴承与轴之间形成一层气膜,从而实现了无接触运动。
二、气体动压效应气体动压效应是空气轴承工作的关键。
当轴承转动时,气体在轴承间隙中形成了一个气膜,气膜厚度决定了轴承的稳定性和摩擦阻力。
气膜厚度越大,摩擦阻力越小,轴承越稳定。
气膜厚度的大小取决于气体的压力差、轴承间隙和转速等因素。
三、气体供给系统为了保证轴承正常工作,需要一个气体供给系统。
气体供给系统通常包括气源、减压阀、过滤器和调节阀等组件。
气源可以是压缩空气或氮气,通过减压阀调节气源压力,过滤器用于过滤气体中的杂质,调节阀用于调节气体流量。
四、轴承间隙调节轴承间隙的大小对空气轴承的工作稳定性和摩擦阻力有着重要影响。
间隙过大会导致气膜厚度不稳定,容易产生振动和噪音;间隙过小会增加摩擦阻力,降低轴承的寿命。
因此,轴承间隙的调节非常重要,可以通过调整轴承座的位置或使用间隙调节垫片来实现。
五、应用领域空气轴承广泛应用于高速旋转设备,如离心压缩机、离心风机、离心泵等。
它们在工业生产中起到了重要的作用。
空气轴承还被应用于精密加工设备、光学仪器等领域,用于保证设备的高精度和稳定性。
六、优缺点空气轴承相对于其他类型的轴承具有一些优点。
首先,它们具有摩擦小、寿命长的特点,能够有效减少能量损耗和维护成本。
其次,空气轴承无需润滑,可以避免润滑油对环境的污染。
然而,空气轴承也存在一些缺点,如对轴承间隙的要求较高,容易受到外界环境的影响。
总结:空气轴承是一种采用气体作为润滑介质的设备,通过气体动压效应实现机械零件的无接触运动。
它的工作原理基于气体动力学和流体静压原理。
气体供给系统、轴承间隙调节等方面都是确保空气轴承正常工作的关键。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种利用气体动力学原理实现支撑和传递载荷的轴承。
它与传统的滚动轴承相比,具有更低的摩擦、更高的转速和更长的使用寿命。
空气轴承的工作原理基于气体动力学的两个基本原理:气体膜支撑和气体压力平衡。
首先,气体膜支撑是指在轴与轴承之间形成一个气体膜,使轴能够悬浮在轴承上,从而实现支撑和传递载荷的功能。
当轴转动时,由于离心力的作用,气体膜会形成一个压力高、厚度薄的区域,这种气体膜的形成使得轴与轴承之间形成了一个稳定的支撑系统。
其次,气体压力平衡是指通过控制气体的进出量,使得气体膜的厚度保持在一个稳定的范围内。
当轴承承受载荷时,气体膜的厚度会发生变化,为了保持气体膜的稳定性,需要通过控制气体的进出量来调节气体膜的厚度。
通常,空气轴承会配备一个气体供应系统,通过控制气体的压力和流量来实现气体膜的厚度调节。
空气轴承的工作原理可以简单总结为以下几个步骤:1. 气体供应:通过气体供应系统提供气体,通常使用压缩空气作为气体源。
2. 气体进入轴承:气体进入轴承内部,经过特定的通道进入气体膜区域。
3. 气体膜形成:由于轴的旋转,气体在轴承内部形成一个压力高、厚度薄的气体膜。
4. 轴的支撑:气体膜的形成使得轴能够悬浮在轴承上,实现支撑和传递载荷的功能。
5. 气体压力平衡:通过控制气体的进出量,保持气体膜的厚度在一个稳定的范围内,以保证轴承的稳定性和工作效果。
空气轴承的工作原理使得它具有许多优点。
首先,由于没有接触面,空气轴承具有极低的摩擦和磨损,从而减少能量损耗和维护成本。
其次,空气轴承能够实现高速旋转,因为气体膜的形成可以有效减少离心力对轴的影响。
此外,空气轴承还具有较长的使用寿命和较好的耐腐蚀性能。
总结起来,空气轴承利用气体动力学原理实现了轴的支撑和传递载荷的功能。
通过气体膜的形成和气体压力平衡的控制,空气轴承具有低摩擦、高转速和长寿命的特点,广泛应用于各种工业领域。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种利用气体动压原理来支撑和定位轴的机械元件。
它具有无磨擦、无磨损、高速运转、低噪音、长寿命等优点,在工业生产中得到广泛应用。
下面将详细介绍空气轴承的工作原理。
1. 气体动压原理空气轴承的工作原理基于气体动压原理,即利用气体的压力来支持和定位轴。
当气体在轴承内部流动时,由于流动速度的增加,气体的压力会降低。
根据伯努利定律,气体的压力与速度成反比。
因此,当气体流动速度足够大时,气体的压力可以低于外部环境的压力,从而产生一个向上的力,支撑轴的分量。
2. 空气供应系统为了使空气轴承正常工作,需要一个稳定的空气供应系统。
该系统通常包括压缩机、过滤器、调压阀温和缸等组件。
压缩机将空气压缩后送入过滤器进行过滤,去除杂质和水分,然后通过调压阀调节气压,最后通过气缸将空气送入轴承。
3. 空气轴承结构空气轴承通常由两个主要部份组成:静压气体供应系统和轴承本体。
静压气体供应系统负责提供稳定的气体压力和流量,轴承本体负责支撑和定位轴。
轴承本体通常由轴承座、气体孔道温和体流道组成。
轴承座用于安装轴承,气体孔道用于将气体引入轴承,气体流道则负责将气体分配到轴承的各个部份。
4. 工作过程当气体进入轴承时,经过气体孔道进入气体流道。
气体流道内部通常由一系列的小孔组成,这些小孔被称为气体喷嘴。
当气体通过气体喷嘴时,由于流速的增加,气体的压力降低,从而产生一个向上的力。
这个力可以支撑轴的分量,并且由于气体的压力均匀分布,可以实现轴的平稳旋转。
5. 调节和控制为了确保空气轴承的正常工作,需要对气体的压力和流量进行调节和控制。
调节气体压力可以通过调整调压阀来实现,而调节气体流量则可以通过调整气缸的开口大小来实现。
通常,较大的气体流量可以提供更好的支撑力,但也会增加气体的消耗和噪音。
因此,在实际应用中需要根据具体情况进行调节和控制。
总结:空气轴承是一种利用气体动压原理来支撑和定位轴的机械元件。
它通过气体的流动和压力变化来产生支撑力,实现轴的无磨擦运转。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种利用气体动力学原理来支撑和导向旋转轴的装置。
它通过在轴与轴承之间产生气体膜,实现轴与轴承之间的非接触运动,从而减少摩擦和磨损,提高轴的转动效率和寿命。
空气轴承主要由轴承本体、气体供给系统和控制系统三部分组成。
轴承本体是空气轴承的核心部分,通常由轴承座、轴承套和气体膜组成。
轴承座固定在机械设备上,轴承套则固定在旋转轴上。
当气体供给系统提供气体时,气体在轴承套和轴之间形成气体膜,使轴与轴承之间产生非接触运动。
气体供给系统是为了提供气体膜所需的气体压力和流量。
通常采用压缩空气作为气体源,通过管路和阀门将气体引导到轴承套与轴之间的间隙处。
气体供给系统需要保证气体的稳定性和流量的控制,以确保轴承的正常工作。
控制系统是为了控制气体供给系统的气体压力和流量。
通过传感器和控制器,实时监测轴承的工作状态,根据需要调整气体供给系统的参数。
控制系统可以根据轴承的负载、转速和温度等参数进行自动调节,以保证轴承的正常运行。
空气轴承的工作原理可以通过气体动力学原理来解释。
当气体通过轴承套与轴之间的间隙时,由于气体的粘性和速度梯度,产生了气体膜的压力。
这种气体膜的压力可以支撑轴的重量和负载,并提供旋转轴所需的支撑力。
同时,气体膜的压力也可以减少轴与轴承之间的接触面积,从而减少摩擦和磨损。
空气轴承相比传统的机械轴承具有许多优势。
首先,空气轴承的摩擦系数较低,能够减少能量损耗和热量产生,提高机械设备的效率。
其次,空气轴承的寿命较长,由于轴与轴承之间没有直接接触,轴承的磨损和疲劳损伤较小,可以延长设备的使用寿命。
此外,空气轴承还具有自动润滑的特点,不需要额外的润滑剂,减少了维护和保养的成本。
然而,空气轴承也存在一些局限性。
首先,由于气体的压缩性和可压缩性,空气轴承的刚度较低,容易产生振动和共振。
其次,空气轴承对气体的清洁度要求较高,如果气体中存在杂质和颗粒物,会影响轴承的工作效果和寿命。
此外,空气轴承的气体供给系统和控制系统需要额外的设备和维护,增加了设备的成本和复杂性。
空气轴承的工作原理引言:空气轴承作为一种重要的机械传动部件,广泛应用于各种机械设备中。
它不仅具有较高的承载能力和转动精度,还具有良好的抗摩擦性能和稳定性。
本文将详细介绍空气轴承的工作原理。
一、空气轴承的定义和分类空气轴承是以压缩空气为介质,在轴承的周边形成压气膜,使轴承获得承载能力的一种轴承形式。
根据不同的工作原理和结构特点,空气轴承可以分为气膜轴承和气体动压轴承两种类型。
气膜轴承主要依靠气膜的气体压力支承轴承负载;气体动压轴承则是通过定时供气使轴承空间形成气体压力来实现轴承支承能力。
二、气膜空气轴承的工作原理气膜空气轴承的工作原理是利用压缩空气在轴承轴颈表面形成的气膜,在气动力的作用下支承轴承运转。
具体而言,当压缩空气通过空气进气孔注入空气轴承时,由于轴颈的旋转,使内外环之间产生相对位移。
在轴承的外环和内环之间形成了一个薄膜,气膜的气体压力将轴承负载支撑起来,使轴承实现无接触转动。
三、气体动压空气轴承的工作原理气体动压空气轴承与气膜空气轴承不同,它通过定时供气来实现轴承的支持能力。
在气体动压空气轴承中,通过一个或多个进气通道将压缩空气引入轴承内部,然后通过气膜间隙进入轴承空间内,形成气体压力。
当压缩空气的流失达到一定水平时,通过进气通道定期补充气体,以保持气体动压轴承的正常工作。
四、空气轴承的优点1. 承载能力强:空气轴承具有较高的承载能力,能够满足各种重载和高速运行的需求。
2. 抗摩擦性能好:由于轴承表面之间没有直接接触,因此空气轴承的摩擦系数较低,可以有效减少磨损和能量损耗。
3. 稳定性高:空气轴承的支撑力由气体压力提供,其支撑力对轴向运动和径向运动都具有良好的稳定性。
4. 维护成本低:相比于传统的滚动轴承,空气轴承几乎没有磨损和接触热量,因此维护成本较低。
五、空气轴承的应用领域空气轴承广泛应用于各种工业设备中,如高速机床、精密仪器、机器人、风力发电设备等。
在这些设备中,空气轴承能够提供高速转动、高精度运动和低摩擦的性能,满足高要求的工作环境。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种基于气体动力学原理工作的轴承,它通过气体的压力和流动来支撑和减少轴与轴承之间的摩擦。
相比传统的润滑轴承,空气轴承具有更低的摩擦系数、更高的转速和更长的寿命。
空气轴承的工作原理主要包括气体薄膜支撑原理和气体动力支撑原理。
1. 气体薄膜支撑原理:空气轴承中的气体薄膜是通过高速旋转的轴产生的离心力将气体压缩,形成一层薄膜。
这层薄膜可以有效地支撑轴的重量,使轴与轴承之间的接触面积减小到最小,从而减少了摩擦和磨损。
2. 气体动力支撑原理:空气轴承中的气体通过轴承的进气口进入轴承腔体,在轴承腔体内形成气体动力支撑。
当轴旋转时,气体在轴承腔体内产生压力差,形成气体动力,使轴承与轴之间形成气体动力支撑层。
这种气体动力支撑层可以有效地减少摩擦和磨损,提高轴承的转速和工作寿命。
空气轴承的工作原理还与气体的性质和轴承的结构有关。
1. 气体的性质:空气轴承中常用的气体是空气或氮气。
气体的性质直接影响着轴承的工作效果。
一般来说,气体的压力越高,支撑能力越强,但摩擦和磨损也会增加。
气体的流量和速度也会影响轴承的工作效果。
2. 轴承的结构:空气轴承的结构包括轴承壳体、进气口、出气口和轴承腔体等。
轴承壳体通常由金属材料制成,具有良好的刚性和导热性能。
进气口和出气口的设计和位置会影响气体的流动和压力分布,从而影响轴承的工作效果。
轴承腔体的形状和尺寸也会影响气体的流动和压力分布。
空气轴承的优点:1. 无需润滑:空气轴承不需要润滑油或润滑脂,避免了润滑油污染环境和润滑脂老化的问题。
2. 高转速:由于空气轴承减少了摩擦和磨损,因此可以承受更高的转速。
3. 高精度:空气轴承具有较低的摩擦系数和较小的径向间隙,可以实现较高的定位精度。
4. 长寿命:由于减少了摩擦和磨损,空气轴承的寿命比传统润滑轴承更长。
5. 无污染:空气轴承不需要润滑油,因此不会产生油污染。
空气轴承的应用:空气轴承广泛应用于高速旋转设备,如机床主轴、风力发电机组、离心机等。
空气轴承的工作原理一、引言空气轴承是一种常见的轴承类型,它采用气体作为润滑介质,具有低磨擦、高精度、高转速等特点,被广泛应用于各种机械设备中。
本文将详细介绍空气轴承的工作原理。
二、空气轴承的基本结构空气轴承由轴承座、轴承套、气体供应系统和控制系统等组成。
轴承座固定在机械设备上,轴承套则固定在旋转的轴上。
气体供应系统通过喷嘴将气体注入轴承套内,形成气膜,控制系统则用于调节气体的流量和压力。
三、工作原理1. 气体润滑空气轴承的工作原理基于气体润滑。
当轴开始旋转时,气体供应系统中的气体被喷嘴喷射到轴承套内,形成气膜。
由于气体的粘性和压力,气膜会形成在轴承套和轴之间,起到润滑和支撑的作用。
气体润滑能够降低轴与轴承套之间的磨擦,减少能量损失和磨损,提高轴承的寿命和工作效率。
2. 气膜稳定性为了确保气膜的稳定性,控制系统会根据轴承的转速和负载条件,调节气体的流量和压力。
当轴承承受外部载荷时,气膜会产生变形,控制系统会通过传感器检测到变形,并及时调整气体的流量和压力,使气膜恢复到稳定状态。
这样可以保持轴承的正常工作状态,避免因气膜破裂或者过度膨胀而导致的故障。
3. 轴向刚度除了提供润滑和支撑作用外,空气轴承还具有一定的轴向刚度。
当轴承承受轴向力时,气体膜会产生相应的反作用力,使轴向力得到平衡。
这种轴向刚度可以保持轴的稳定运行,防止轴的偏移和振动。
四、应用领域空气轴承由于其高转速、高精度和低磨擦等特点,被广泛应用于各种机械设备中。
例如,高速机电、精密仪器、数控机床、风力发机电组等都采用了空气轴承。
在这些应用中,空气轴承能够提供稳定的支撑和润滑,保证设备的正常运行。
五、总结空气轴承是一种采用气体润滑的轴承类型,具有低磨擦、高精度和高转速等特点。
它通过气体形成的气膜提供润滑和支撑作用,并具有一定的轴向刚度。
空气轴承被广泛应用于各种机械设备中,可以提高设备的工作效率和寿命。
掌握空气轴承的工作原理对于正确使用和维护轴承具有重要意义。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种利用气体动压原理来支撑和定位旋转轴的装置。
它通过在轴承间形成气膜,减少磨擦和磨损,提高轴承的工作效率和寿命。
空气轴承主要由轴承壳体、气体供应系统和控制系统组成。
1. 轴承壳体轴承壳体是空气轴承的主要组成部份,它通常由金属材料制成,具有高强度和刚性。
轴承壳体内部有一系列的气孔,用于供气和排气。
气孔的数量和布局根据轴承的尺寸和要求进行设计,以确保气体能够均匀地进入和排出轴承。
2. 气体供应系统气体供应系统是空气轴承的重要组成部份,它负责向轴承提供气体,并控制气体的压力和流量。
气体通常是压缩空气或者氮气,通过管道和阀门输送到轴承壳体内部。
供气系统需要具备稳定的气体压力和流量控制能力,以确保轴承的正常工作。
3. 控制系统控制系统用于监测和调节空气轴承的工作状态,以保证轴承的稳定运行。
控制系统通常包括传感器、控制器和执行器。
传感器用于测量轴承的运行参数,如气体压力、温度和转速等。
控制器根据传感器的反馈信号,通过控制执行器调节供气系统,以维持轴承的稳定工作状态。
空气轴承的工作原理如下:1. 气膜形成当气体通过轴承壳体的气孔进入轴承间隙时,由于气体的压力差异,形成一层气膜。
气膜的厚度和稳定性决定了轴承的工作性能。
气膜的厚度通常由供气系统的气体压力和轴承间隙的大小决定。
2. 磨擦减少由于气膜的存在,轴承与轴之间的接触面积大大减小,从而减少了磨擦和磨损。
气膜的厚度越大,磨擦减少的效果越明显。
这使得空气轴承在高速旋转和重载工况下具有更好的性能。
3. 支撑和定位气膜不仅可以减少磨擦,还可以提供支撑和定位功能。
当轴承受到外部载荷时,气膜会产生反作用力,使轴承保持稳定的位置。
这种支撑和定位功能使得空气轴承在精密加工和高精度要求的应用中得到广泛应用。
空气轴承的优点:1. 无需润滑由于空气轴承是基于气体动压原理工作的,无需使用润滑油或者润滑脂,避免了润滑剂对环境的污染和维护工作的麻烦。
2. 高速运转空气轴承由于磨擦减少的效果好,可以在高速旋转的情况下工作,适合于高速机械设备和精密加工工艺。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种利用气体薄膜支撑和润滑的轴承,它的工作原理是通过气体的压力来支撑和减少轴承与轴之间的摩擦,从而实现高速旋转和低摩擦的效果。
下面将详细介绍空气轴承的工作原理。
1. 原理概述空气轴承是一种非接触式轴承,其工作原理类似于气体静压支承。
当轴承旋转时,由于转子和轴之间的气体压力差,形成了一个气体薄膜,使得轴承与轴之间实现了非接触式的支撑和润滑。
2. 压力平衡原理空气轴承的工作原理基于压力平衡原理。
当轴承旋转时,气体从高压区域流向低压区域,形成了一个气体薄膜。
这个气体薄膜的厚度决定了轴承与轴之间的间隙,从而决定了轴承的支撑和润滑效果。
3. 气体供给系统为了维持轴承工作的稳定性和可靠性,空气轴承通常需要配备一个气体供给系统。
气体供给系统通过控制气体的流量和压力,维持轴承薄膜的稳定性。
常见的气体供给系统包括气源、气体过滤器、气体调压阀等。
4. 工作过程空气轴承的工作过程可以分为启动阶段和稳定运行阶段。
(1)启动阶段:当轴承刚开始旋转时,气体薄膜的厚度较薄,轴承与轴之间的间隙较小。
此时,气体供给系统会提供足够的气体压力,以便形成一个稳定的气体薄膜,从而支撑轴承的旋转。
(2)稳定运行阶段:一旦轴承稳定旋转,气体薄膜的厚度也会相应增加。
此时,气体供给系统会根据轴承的工作条件和负载情况,调整气体的流量和压力,以维持气体薄膜的稳定性。
5. 优点和应用空气轴承具有以下优点:(1)高速旋转:由于轴承与轴之间几乎没有摩擦,因此空气轴承适用于高速旋转的应用,如风力发电机、离心机等。
(2)低摩擦:空气轴承的摩擦系数非常低,能够减少能量损耗和热量产生,提高轴承的效率和寿命。
(3)无需润滑:相比传统的润滑轴承,空气轴承不需要润滑剂,避免了润滑剂对环境的污染和维护的麻烦。
空气轴承的应用领域广泛,包括风力发电、航空航天、精密仪器等。
在风力发电中,空气轴承能够承受高速旋转和大负载,提高发电效率;在航空航天领域,空气轴承能够减轻重量、降低摩擦,提高航空器的性能;在精密仪器中,空气轴承能够提供高精度和高稳定性的支撑和润滑。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种利用气体动力学原理来支撑和旋转机械轴的轴承。
它采用气体薄膜的形式来减小接触面积,从而减少摩擦和磨损,提高轴承的工作效率和寿命。
下面将详细介绍空气轴承的工作原理。
1. 气体薄膜支撑原理空气轴承的工作原理基于气体动力学原理,利用气体薄膜在轴承内部形成气体垫层来支撑和旋转机械轴。
当轴承转动时,气体在轴承内部形成一个薄膜,该薄膜由气体的压力和速度决定。
气体薄膜的厚度越小,摩擦力越小,轴承的工作效率越高。
2. 气体供给系统为了形成气体薄膜,空气轴承需要一个气体供给系统。
该系统通常由气源、气体过滤器、气体调节阀和气体喷嘴组成。
气源可以是压缩空气或氮气,通过过滤器去除杂质后,通过调节阀调节气体的压力和流量,最后通过喷嘴将气体喷射到轴承内部形成气体垫层。
3. 气体薄膜稳定性为了保持气体薄膜的稳定性,空气轴承通常采用稳定器和控制系统。
稳定器可以根据轴承的负载和转速调节气体的压力,以保持气体薄膜的稳定性。
控制系统可以监测轴承的运行状态,根据需要调节气体的压力和流量,以确保轴承的正常工作。
4. 空气轴承的优点空气轴承相比传统的滚动轴承具有以下优点:- 无需润滑剂:空气轴承不需要润滑剂,减少了维护成本和环境污染。
- 高转速:由于气体薄膜的形成,空气轴承可以实现高速旋转,适用于高速机械设备。
- 低摩擦和磨损:气体薄膜减小了接触面积,减少了摩擦和磨损,延长了轴承的使用寿命。
- 高精度:空气轴承具有较高的轴向刚度和径向刚度,可以实现高精度的旋转运动。
5. 应用领域空气轴承广泛应用于需要高速、高精度和无需润滑的机械设备,如精密仪器、数控机床、高速电机等。
它们在航空航天、汽车制造、电子制造等领域发挥着重要作用。
总结:空气轴承利用气体动力学原理,通过气体薄膜的形成来支撑和旋转机械轴。
它具有无需润滑剂、高转速、低摩擦和磨损以及高精度等优点,广泛应用于高速、高精度和无需润滑的机械设备。
通过稳定器和控制系统的配合,空气轴承可以实现稳定的工作状态,提高轴承的工作效率和寿命。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种利用气体薄膜支撑和润滑的轴承,它可以在高速旋转的情况下减少磨擦和磨损,提高机械设备的效率和寿命。
空气轴承的工作原理基于气体动压效应和涡旋动力学。
1. 气体动压效应空气轴承利用气体动压效应产生支撑力。
当轴承旋转时,由于离心力的作用,轴承内的气体味形成一个气体薄膜,使轴承与轴之间形成间隙。
当轴承与轴之间的间隙足够小,气体薄膜会受到气体动压的作用,产生一个向上的支撑力。
这种支撑力可以有效地减少磨擦和磨损,使轴承能够顺畅地旋转。
2. 涡旋动力学空气轴承还利用涡旋动力学来增加支撑力。
当轴承旋转时,气体薄膜会形成涡旋。
涡旋的旋转运动会产生一个向上的力,称为涡旋力。
涡旋力可以增加轴承的支撑力,使轴承能够承受更大的负荷。
空气轴承的工作原理可以通过以下步骤来说明:1. 轴承安装:首先,将轴承安装在机械设备的轴上。
轴承通常由内外环组成,内环连接轴,外环连接机械设备。
2. 气体供应:通过气体供应系统向轴承提供气体。
气体供应系统通常包括气源、压力调节器温和体管道。
3. 气体进入轴承:气体从气源经过压力调节器调节后,通过气体管道进入轴承。
4. 气体薄膜形成:当轴承开始旋转时,由于离心力的作用,气体味形成一个气体薄膜,填充轴承与轴之间的间隙。
5. 气体动压效应:气体薄膜受到气体动压的作用,产生一个向上的支撑力。
这个支撑力可以减少轴承与轴之间的磨擦和磨损。
6. 涡旋形成:气体薄膜的旋转运动会形成涡旋。
涡旋的旋转运动可以增加轴承的支撑力。
7. 轴承运转:在气体动压和涡旋力的作用下,轴承可以顺畅地旋转,减少磨擦和磨损,提高机械设备的效率和寿命。
空气轴承具有以下优点:1. 无需润滑剂:由于空气轴承利用气体动压和涡旋力来减少磨擦,所以无需润滑剂,减少了对环境的污染。
2. 高速旋转:空气轴承可以承受高速旋转,因为气体薄膜的支撑力和涡旋力可以有效地减少磨擦和磨损。
3. 负荷能力强:由于涡旋力的作用,空气轴承可以承受较大的负荷。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种利用气体薄膜支撑和减摩的轴承,其工作原理基于气体动力学和流体力学的原理。
它由一个固定的轴套和一个旋转的轴组成,两者之间通过气体薄膜隔开,形成一个气体薄膜区域,使轴能够在无接触的情况下旋转。
空气轴承的工作原理可以分为两个方面:气体压力支撑和气体润滑减摩。
首先,气体压力支撑是空气轴承的基本工作原理。
当轴开始旋转时,由于旋转轴的运动产生了一个气体薄膜区域,气体在轴套和轴之间形成一个高压区和低压区。
由于气体在高压区的压力大于低压区,气体会从高压区流向低压区,形成一个气体薄膜,支撑轴的旋转。
这种气体压力支撑的作用使得轴能够在无接触的情况下旋转,减少了摩擦和磨损。
其次,气体润滑减摩是空气轴承的另一个重要工作原理。
当轴旋转时,气体薄膜会形成一个润滑层,减少了轴和轴套之间的接触,从而减小了摩擦和磨损。
气体润滑可以提供较低的摩擦系数和较高的旋转速度,使得轴承具有较高的工作效率和寿命。
空气轴承的工作原理还涉及到气体的供给和排放。
为了维持气体薄膜的稳定性,需要通过气体供给系统提供足够的气体压力和流量。
一般情况下,气体可以通过压缩空气或气体泵进行供给。
同时,为了保持气体薄膜的稳定性,需要通过气体排放系统排除气体薄膜中的过量气体,以维持气体薄膜的良好工作状态。
空气轴承的工作原理使得它具有一些优点。
首先,由于无接触旋转,空气轴承减少了摩擦和磨损,延长了轴承的使用寿命。
其次,由于气体润滑,空气轴承具有较低的摩擦系数和较高的旋转速度,提高了轴承的工作效率。
此外,空气轴承还具有较好的抗冲击和抗振动性能,适用于高速旋转和重载工况。
然而,空气轴承也存在一些限制。
首先,由于气体薄膜的稳定性对气体供给和排放的要求较高,需要配备相应的气体供给和排放系统,增加了设备的复杂性和成本。
其次,由于气体薄膜的稳定性受到外界环境的影响,如温度和湿度等因素,需要对环境条件进行控制,以确保轴承的正常工作。
总结起来,空气轴承是一种利用气体薄膜支撑和减摩的轴承,其工作原理基于气体动力学和流体力学的原理。
空气轴承工作原理
空气轴承是一种利用气体动压效应来支撑和旋转轴的轴承。
其工作原理如下:
1. 气体动压效应:当高速旋转的轴进入空气轴承中时,由于轴上方气体流速较大且气体压力较低,而轴下方气体流速较小且气体压力较高。
根据动压定理,气体流速越大,气体压力越低。
因此,在轴的上方形成一个气体低压区域,轴的下方则形成一个气体高压区域。
2. 气体支撑力:当高压气体在轴的下方形成时,由于压力梯度的存在,气体会向轴上方移动。
由于轴的旋转,空气被带到轴周围形成一层薄气膜。
根据质量守恒定律,气体在旋转轴上的流速会增加,从而降低了气体的压力,形成一种向上的气体支撑力。
这种气体支撑力可以使轴几乎脱离物理接触表面而悬浮在气体膜中。
3. 平衡与稳定:当气体流速和气体压力达到平衡时,气体支撑力与轴的重力相等,轴就可以平稳地悬浮和旋转在气体膜中。
同时,由于气体具有一定的黏性,可以有效消耗振动和冲击力。
空气轴承的优点包括摩擦小、寿命长、无需润滑和维护等。
然而,在高转速和负载较大的情况下,气体动压效应可能不足以支撑轴的运转,因此通常会与其他类型的轴承结合使用。
空气轴承的工作原理空气轴承是一种常见的轴承类型,其工作原理基于气体动力学原理。
它通过气体的压力和流动来支撑和减小摩擦,从而实现轴与轴承之间的分离和运转。
下面将详细介绍空气轴承的工作原理。
1. 原理概述:空气轴承的工作原理可以简单地概括为气体动压支承原理。
其基本原理是利用气体的压力来支撑轴与轴承之间的接触面,形成气体薄膜,从而实现轴的旋转。
通过控制气体的流动和压力,可以实现对轴承的支撑和控制。
2. 工作过程:空气轴承的工作过程可以分为两个阶段:启动阶段和稳定工作阶段。
启动阶段:当轴承停止运转时,气体薄膜消失,轴与轴承之间产生接触。
在启动阶段,通过外部力或机械装置将轴承和轴旋转起来。
当轴开始旋转时,气体开始流动,形成气体薄膜。
气体薄膜的形成使轴与轴承之间产生分离,减小了接触面积,从而减小了摩擦和磨损。
稳定工作阶段:一旦气体薄膜形成,轴承进入稳定工作阶段。
在这个阶段,气体的压力和流动控制在一定的范围内,以保持轴承的稳定运转。
气体的流动和压力通过供气系统进行控制。
通常使用压缩空气作为供气介质,通过调节供气压力和流量来控制气体薄膜的厚度和稳定性。
3. 工作特点:空气轴承具有以下几个显著的工作特点:(1)无润滑剂:与传统的润滑剂轴承不同,空气轴承不需要润滑剂,减少了润滑剂的使用和维护成本。
(2)无摩擦:由于轴与轴承之间形成气体薄膜,减小了接触面积,从而减小了摩擦和磨损,提高了轴承的寿命。
(3)高速度:由于气体的流动性和轻质特性,空气轴承适用于高速旋转的轴。
(4)低噪音:由于无接触和无润滑剂的特点,空气轴承的工作噪音较低。
(5)自调心性:空气轴承具有一定的自调心性,能够适应轴的偏心和不平衡。
4. 应用领域:空气轴承广泛应用于各种机械设备和工业领域,特别是对高速旋转和高精度要求的设备。
以下是一些常见的应用领域:(1)精密机床:如数控机床、磨床、车床等。
(2)电力设备:如发电机、涡轮机、风力发电机组等。
(3)航空航天:如飞机发动机、飞轮、陀螺仪等。
、 询
旃 i 、
空气轴承的原理与应用
湖南大学机械与汽车工程学院(41 0082) 郭力
空气轴承是利用空气弹性垫来起支承作
用的一种新型轴承。基于空气的固有属性(粘
度低且随温度变化小、耐辐射等),空气轴承
在高速、低摩擦、高温、低温及有辐射性的场
合,显示了独具的优越性。如在高速磨头、高
速离心分离器、陀螺仪表、原子反应堆冷却用
压缩机、电子计算机记忆装置等技术上,由于
采用了空气轴承,突破了使用滚动轴承或油膜
轴承所不能解决的困难。空气轴承分为三太
类:空气静压轴承、空气动压轴承和挤压膜轴
承。在一般工业中,空气静压轴承用得较广
泛。
空气静压轴承,是以压缩空气通过节流器
进入轴承形成压力气膜来起支承作用的。其承
载原理与液体静压轴承基本类同。基于润滑剂
性能方面的差异(液体是不可压缩流体,粘度一
般比空气的太2~3个数量级),两者的设计理
论、结构、应用场台自然各不相同。
空气静压轴承的特点
与液体膜轴承相似,空气静压轴承气膜形
成与轴转速无关,而空气动压轴承则气膜形成
完全靠轴转速。它与其它类型轴承比具有如下
的特点:
(1)空气的粘度很低,因此摩擦损耗小,发
热与变形也极小,这对精密机床是特殊重要
的 因为机床的热变形对加工精度的影响极为
有害。在空气静压轴承中,空气通过轴承的压
力降引起的冷却效应,以及空气粘度极低 无论
工作问隙如何小,封气面如何大 也能保持很小
的温升。这对于高速磨床主轴轴承,高速透平
机来说 特别有价值。 空气静压轴承在超精密和超高速主轴中 的应用太有前途。除空气的祜度几乎可忽略不 2000年第2期 彻 l 计外,它的清洁,化学上的惰性和稳定性 以及 在地球上取之不尽的优点,使它成为十分诱人 的澜滑剂。 (2)与滚动轴承相比,字气静压轴承振动 小,如用于砂轮主轴,砂轮形状保持性好,砂轮 的修正次数和磨损可减少l/3~1/4:加工工 件的表面粗糙度也低 (3)其缺点主要是承载能力低,刚性差。 二、空气静压轴承的典型结构 ll///l1V/ _| , 6 1 1r I l 4 / r//,llI/ f Q, ● (b J 图L空气静压轴承的典型结构 图l为空气静压轴承的两种典型结构。在
该图中,(a)为双列空气静压径向静承.(b)
为单列空气静压径向轴承。轴承的结构较苘
·67·
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单,在圆筒形轴套上钻有一列或双列绕轴承圆
周等距排列的进气孔。压缩空气由外气源送
到环绕轴承的储气槽。压力空气从储气槽经
节流器进入轴和轴承之间的间隙,然后沿轴向
流至轴承端部.排八大气。储气槽压力等于气
源压力P s。当压力空气通过节流器时.压力下
降.气流在间隙中压力继续下降直至轴向端面
达到环境压力为止。
空载时.轴和轴承同心(忽略主轴自重)。
这时,轴承周向压力没有变化,节流后的压力
处处为P 0 作用于轴颈上的压力相互平衡。
当轴受到垂直向下的载荷时,轴向下产
生微小位移,轴承上半部的间隙增大,而轴
承下半部的间隙减小。轴承上半部对空气排
八大气的阻力减小,压力P o降至P 3;轴承下半
部对空气排八大气的阻力增大,压力则上升
到P这样就有压力差作用于轴上以平衡外载
荷。
显然,对双列孔轴承,轴向孔问压力基本
持平,在轴承几何尺寸、问隙及供给压力相同
的条件下、承载能力、刚性及流量都比单列
轴承大;而高速稳定性单列轴承则比双列的
好。
为避免空气的可压缩性引起的气锤振
动,空气静压轴承的节流器都设置在轴承体紧
接润滑气膜处 因此.轴承结构与其节流形式
有直接的关系。
三、气体静压轴承的节流形式
圆形进气孔是空气静压轴承常见的节流
器,因为它最容易加工。此外.还有沟槽,毛细
管,烧结轴承的多孔质以及表面节流等节流形
式。
同理,节流作用发生在通道的最小截面
上.当气流通过二个或数个面积大小相近的节
流面时,各节流面都起程度相近的节流作 用.故称之为二次节流和多次节流。 1.孔式节流 根据孔式最小截面积的形式.可分为环面 节流和小孔节流两种,见图2。当轴承半径间 68· … 国2孔式进气方式结构图 隙小于节流孔径的l/4时(即h。<d /4) 即 发生环面节流,其节流面积为一圆柱表面积 A= d。h,国2(a)所示。在图2(b)中有气 腔,当气腔深度6>d。/4.即发生小孔节流,无 论h为何值,节流面积均为A= d。/4。同 样.当(h+6)<d。/4,孔口与轴面表面间的环 面积A= d。(h+6)也发生环面节流。当 然,有时环面节流还可能发生在气腔口与轴表 面间构成的柱形或矩形表面积上,甚至出现多 次节流。环面节流承载能力较低,节流效果随 轴承的间隙变化而变化,其承载能力一般只有 小孔节流的2/3。矩形气腔的小孔节流比一 般圆形气腔的承载能力还大2 5%,但加工困 难。不过目前已有加工方孔的刀具。 2.沟槽节流 淘槽节流器结构形成与液体动静压中淘 槽节流器的形式完全一 致(具体见《液体动 静压轴承原理与应用》一文) 沟槽节流器是 孔式节流器的逻辑发展。其优点是轴承性能 与润滑剂物理特性无关。值得注意的是,沟槽 节流空气静压轴承的供气压力受到限制。当 供气压力高于某值时.沟槽节流和孔式节流一 样会出现所谓“阻塞”现象,再提高供气压力 不但浪费能源,而且对轴承性能不利。 3.表面节流 表面节流,更确切地说是表面微沟节流,
是阶梯节流的一种形式。如图3所示结构,其
原理是,浅的微沟对称均布于轴承的支承面
上.当气流流过微沟时.在其台阶处发生节流
作用 类似于浅油腔液体动静压轴承节流机
《磨床与磨削》
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沟
图3表面节流的结构
理。(见作者《液体动静压轴承原理与应
用》~文) 表面节流的主要优点是克服了
加工小孔的困难,使轴承间隙可做得更小,从
而获得承载能力和刚性更高的轴承 目
前,表面节流研究工作在国内外蓬勃开展。日
本在八十年代至九 年代一直发展表面节流空
气静压轴承工作,取得了不少成果。国内目前
也开展表面节流空气静压轴承研究,据报道目
前已开发一种由压电传感器作为控制元件的主
动控制表面节流器的空气静压轴承,其承载能
力和罔ll度比没有控制的高出三倍以上。表面节
流已成为空气轴承发展方向。
值得指出的是,空气静压轴承在高速、大
偏 £,情况下会产生很大的动压效应,因此严格
的说这时应叫空气动静压轴承。空气动静压轴
承分析方法参见文献[1]。
四、空气静压轴承的应用
空气静压主轴形式有电主轴、涡轮主
轴、及皮带和联轴节传动的机床主轴。
如一种空气静压电主轴、转速为每分钟
9万转,主要用于磨加工高压油泵的精密偶件。
种每分钟l 3万转的空气静压涡轮主
轴,主要用于喷油嘴偶件的磨加工。
般而言,空气静压涡轮主轴多用于磨削
柴油机油嘴零件或高速钻床。而空气静压电主 轴多用于磨削批量大,精度高的场合。磨削加 工微型轴承内径.沟道和滚道用的高速砂轮 轴,转速在L 5万转/分之内。 空气静压电主轴已在我国不少工厂和部 门应用。实践证明这种主轴精度高、寿命长、 温升低,很受欢迎。而沟橹节流宅气静压轴承 支承的电主轴,刚性大,高速稳定性好,已稳定 用于生产多年,效果较理想 可以预见,随着性 能优良的空气静压轴承开发(如表面节流空气 静压轴承),空气轴承在高速、高精度加工领 2000年第2期 域将有更广泛的怍用。 五、结束语 我们这次轴承技术讲座,向大家介绍了各 种轴承的原理与应用。为了使大家有一个总的 印象,在表1中列出了磨床砂轮主轴用各种轴承 性能的一般比较。 从表L中可看出滚动轴承的耐磨性在各类 轴承中最差。事实上,滚动轴承最突出的问题 是精度和寿命的闽题。 轴承的刚性、磨削性能等以电磁轴承为 最佳,液体静压,动静压轴承次之。 加工费用以电磁轴承为最高,所以选择轴 承时要周全考虑。 表l磨床砂轮主轴用各种轴承性能比较 液体静压 液体动压 空气静压 滚动轴承 电磁轴 轴承 轴承 轴承 承 径向刚性 良 由 劣 由 良 振动衰_威率 由 良 劣 由 良 耐磨性 良 稍劣 良 劣 良 使用速度范围 由 稍劣 良 中 良 加工费用 高 由 高 便宜 很高 使用成本 局 稍高 中 由 很高 瞎削性能 良 中 中 由 良 空转动力 中 劣 良 中 良 在对材料的要求上,静压轴承比动压轴承 要求低。动压轴承的间隙一般均比静压轴承的 小,在工作全过程又不可避免地会发生主轴与 轴承表面间的接触,除制造精度要求高外,还要
考虑材料的耐磨性以及配对材料的相容性,包
括沟槽界限和抗咬粘性。
此外,陶瓷轴承的高速性能很好,可以认真
考虑。
总之,在轴承的选用上,要根据实际情况综
合考虑,在满足使用条件下尽量选价格便宜的
轴承。
参考文献
[1]余鸿钧.流件动静压混合轴承及主轴.河北科学
技术出版社 1 99 3:1 0
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