定義
潤滑劑氣體可以像油一樣地成為潤滑劑,適用於流體動力潤滑的物理定律,也可套用於氣體。氣體的粘度很低,意味著其膜厚也很薄。所以,流體動壓氣體軸承(氣體動壓軸承)只適用於高速、輕載、小間隙和公差控制得十分嚴格的情況下。由於這種緣故,一般較常用的是氣體靜力軸承,它能承受較高的載荷,對間隙和公差的要求不太苛刻,還能用於較低速度下,甚至於零速時。
氣體潤滑可以用在比潤滑油和潤滑脂更高或更低的溫度下。
可在-200℃--+2000℃範圍內潤滑滑動軸承,其摩擦係數低到測不出的程度,軸承穩定性很高。
在高速精密軸承中可獲得高剛度(例如醫用牙鑽和精密磨床主軸和慣性導航陀螺等),且沒有密封與污染問題。其缺點是承載能力很低,要求軸承的設計和加工難度很高。
在開車、停車瞬間極易損傷軸承表面。
常用氣體潤滑劑有空氣、氦、氮、氫等。要求清淨度很高,使用前必須進行嚴格的精製處理。
優缺點及套用
氣體潤滑軸承有氣體動壓軸承、氣體靜壓軸承和氣體擠壓軸承3種類型。
氣體潤滑軸承是指用氣體作為潤滑劑,並利用氣體的傳輸性(擴散性、粘性和熱傳導性)、吸附性和可壓縮性等特點,在摩擦時,在流體動壓效應、靜壓效應和擠壓效應的作用下,形成的一層完整氣膜使之支承載荷、減少摩擦。
氣體潤滑軸承的具有速度高,精密度高,摩擦損耗小,適用溫度範圍寬,能抗原子輻射,無污染,壽命長等優點。
氣體潤滑軸承的氣膜具有誤差勻化作用,其精度比滾動軸承高兩個數量級,而且振動小,噪聲低,更驚人的是氣體粘度僅為潤滑油粘度的千分之一,氣膜內摩擦引起的摩擦轉矩比油膜的低三個數量級。
潤滑氣體通常都是空氣或惰性氣體,排放到大氣中不但不產生污染,並軸承的振動小、噪聲低,對環境也不構成污染。氣體靜壓軸承無金屬直接接觸,理論壽命為無限長。
氣體潤滑軸承的缺點有四個方面,一是承載能力低,二是可靠性差,三是造價昂貴,四是工作條件苛刻。
氣體潤滑軸承和其他潤滑軸承相比,承載能力約低1~2個數量級。容易出現常見的氣錘振動及渦輪不穩定、卡滯、抱軸或咬死現象;氣膜很薄,對零件製造精度要求較高,提高了造價,需要高清潔度的工作環境及嚴格遵守操作規程。
氣體潤滑軸承在工具機中得到要廣泛套用,如用於主軸支承,包括工件軸、刀具軸、砂輪軸等。
通常,工具機主軸軸承有氣靜壓軸承和動靜壓混合軸承兩種。小型高速主軸也可採用波箔軸承。氣體靜壓軸承在工具機中套用最多,其中以小孔節流和環面節流軸承最為普遍。
近年來,多孔質氣體靜壓軸承很愛歡迎,主要用於工具機主動靜壓混合潤滑軸承。新開發的高速氣體潤滑軸承叫浮環動靜壓氣體軸承,在高速主軸支承方面很有前景。