氣體潤(rùn)滑軸承

氣體潤(rùn)滑軸承優(yōu)點(diǎn)

(1)速度高

小型氦渦輪膨脹機(jī)轉(zhuǎn)速已達(dá)650 000r/min，線速度為238m/s，按dn值計(jì)算已達(dá)到455x106mm·r/min。

(2)精密度高

氣膜具有誤差勻化作用，其精度比滾動(dòng)軸承高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，而且振動(dòng)小，噪聲低。

(3)摩擦損耗小

氣體粘度僅為潤(rùn)滑油粘度的千分之一，所以氣膜內(nèi)摩擦引起的摩擦轉(zhuǎn)矩比油膜的低三個(gè)數(shù)量級(jí)。

(4)適用溫度范圍寬，能抗原子輻射

耐高溫可達(dá)300—500℃，溫度低到10K氣體軸承仍能工作。

(5)無(wú)污染

潤(rùn)滑氣體一般為空氣或惰性氣體，排放到大氣不產(chǎn)生污染。軸承的振動(dòng)小、噪聲低，對(duì)環(huán)境也不構(gòu)成污染。

(6)壽命長(zhǎng)

氣體靜壓軸承無(wú)金屬直接接觸，理論壽命為無(wú)限長(zhǎng)。考慮其他條件限制，一般應(yīng)在104h以上。動(dòng)壓氣體軸承啟停瞬間存在金屬間摩擦，壽命受一定影響，但也在3000h以上。

氣體潤(rùn)滑軸承缺點(diǎn)

(1)承載能力低

氣體潤(rùn)滑軸承與同類油潤(rùn)滑軸承比，承載能力約低1～2個(gè)數(shù)量級(jí)。按單位面積承載能力，油潤(rùn)滑軸承一般為(0．5～2)MPa，而氣體潤(rùn)滑軸承則只有(0．02～0．04)MPa。

(2)可靠性差

一方面是氣體潤(rùn)滑軸承容易失穩(wěn)，出現(xiàn)常見(jiàn)的氣錘振動(dòng)及渦動(dòng)不穩(wěn)定現(xiàn)象。另一方面是氣體潤(rùn)滑軸承卡滯、抱軸或咬死現(xiàn)象也時(shí)有發(fā)生。

(3)需要的制造精度高，造價(jià)昂貴

因氣膜很薄，一般在幾微米到幾十微米之間，所以對(duì)零件制造精度要求較高，提高了造價(jià)。另外，有加工螺旋槽、節(jié)流小孔和多孔質(zhì)材料等特殊工藝要求，增加了制造難度和費(fèi)用。

(4)要求工作條件苛刻

氣體潤(rùn)滑軸承需要高清潔度的工作環(huán)境及嚴(yán)格遵守操作規(guī)程，以確保軸承正常工作，不發(fā)生意外。為此，一定程度地限制了它的廣泛應(yīng)用和商品化。

氣體潤(rùn)滑軸承是用氣體作為潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)軸承。它利用氣體的傳輸性(擴(kuò)散性、粘性和熱傳導(dǎo)性)、吸附性和可壓縮性，使之在摩擦副之間，在流體動(dòng)壓效應(yīng)、靜壓效應(yīng)和擠壓效應(yīng)的作用下，形成一層完整氣膜，具有支承載荷、減少摩擦的功能。

用氣體作潤(rùn)滑劑的滑動(dòng)軸承。最常用的氣體潤(rùn)滑劑為空氣，根據(jù)需要也可用氮、氬、氫、氦或二氧化碳等。在氣體壓縮機(jī)、膨脹機(jī)和循環(huán)器中，常以工作介質(zhì)作為潤(rùn)滑劑。氣體軸承可用于紡織機(jī)械、電纜機(jī)械、儀表機(jī)床、陀螺儀、高速離心分離機(jī)、牙鉆、低溫運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷機(jī)、氫膨脹機(jī)和高溫運(yùn)轉(zhuǎn)的氣體循環(huán)器等。

氣體潤(rùn)滑軸承一般分為氣體動(dòng)壓軸承、氣體靜壓軸承和氣體擠壓軸承3種類型。實(shí)際軸承的潤(rùn)滑狀態(tài)常常以動(dòng)、靜壓，動(dòng)、擠壓，靜、擠壓及動(dòng)、靜、擠壓混合潤(rùn)滑狀態(tài)形式存在。氣體潤(rùn)滑軸承形成承載氣膜的機(jī)理與液體潤(rùn)滑軸承相同，故也分為氣體動(dòng)壓軸承和氣體靜壓軸承。按承受載荷的方向不同，又可分為氣體徑向軸承、氣體推力軸承和氣體徑向推力組合軸承。氣體動(dòng)壓軸承是利用氣體在楔形空間產(chǎn)生的流體動(dòng)壓力來(lái)支承載荷的。常在軸頸或軸瓦的表面做出淺螺紋槽，利用槽的泵汲作用提高承載能力。圖1 [氣體動(dòng)壓螺旋槽推力軸承]為氣體動(dòng)壓螺旋槽推力軸承。氣體靜壓軸承(圖2 [氣體靜壓軸承])的供氣壓力一般不超過(guò)0.6兆帕。氣體通過(guò)供氣孔進(jìn)入氣室，然后分?jǐn)?shù)路流經(jīng)節(jié)流器進(jìn)入軸承和軸頸的間隙，再?gòu)膬啥肆鞒鲚S承，在間隙內(nèi)形成支承載荷的靜壓氣膜。氣體靜壓軸承的內(nèi)孔表面一般不開(kāi)氣腔，以增大氣膜剛度，提高穩(wěn)定性。

氣體潤(rùn)滑軸承可用于紡織機(jī)械、電纜機(jī)械、儀表機(jī)床、陀螺儀、高速離心分離機(jī)、牙鉆、低溫運(yùn)轉(zhuǎn)的制冷機(jī)、氫膨脹機(jī)和高溫運(yùn)轉(zhuǎn)的氣體循環(huán)器等。

早在1854年，法國(guó)人G.A.伊恩就提出過(guò)用氣體作潤(rùn)滑劑的設(shè)想。1896年第一個(gè)空氣軸承問(wèn)世。1913年英國(guó)人W.J.哈里森發(fā)表氣體潤(rùn)滑軸承流體動(dòng)力學(xué)分析的論文。50年代以來(lái)，氣體軸承的應(yīng)用逐步擴(kuò)大，并受到廣泛和深入的研究。

氣體軸承有以下特點(diǎn)。①摩阻極低：由于氣體粘度比液體低得多，在室溫下空氣粘度僅為10號(hào)機(jī)械油的五千分之一,而軸承的摩阻與粘度成正比,所以氣體軸承的摩阻比液體潤(rùn)滑軸承低。②適用速度范圍大：氣體軸承的摩阻低，溫升低，在轉(zhuǎn)速高達(dá)5萬(wàn)轉(zhuǎn)/分時(shí),其溫升不超過(guò)20～30℃，轉(zhuǎn)速甚至有高達(dá) 130萬(wàn)轉(zhuǎn)/分的。氣體靜壓軸承還能用于極低的速度，甚至零速。③適用溫度范圍廣：氣體能在極大的溫度范圍內(nèi)保持氣態(tài)，其粘度受溫度影響很小（溫度升高時(shí)粘度還稍有增加，如溫度從20℃升至100℃,空氣粘度增加23%）,因此,氣體軸承的適用溫度范圍可達(dá)-265℃到1650℃。④承載能力低：動(dòng)壓軸承的承載能力與粘度成正比，氣體動(dòng)壓軸承的承載能力只有相同尺寸液體動(dòng)壓軸承的千分之幾。由于氣體的可壓縮性，氣體動(dòng)壓軸承的承載能力有極限值，一般單位投影面積上的載荷只能加到0.36兆帕。⑤加工精度要求高:為提高氣體軸承的承載能力和氣膜剛度,通常采用比液體潤(rùn)滑軸承小的軸承間隙(小于 0.015毫米)，需要相應(yīng)地提高零件精度。

氣體潤(rùn)滑軸承形成承載氣膜的機(jī)理與液體潤(rùn)滑軸承相同，故也分為氣體動(dòng)壓軸承和氣體靜壓軸承。按承受載荷的方向不同，又可分為氣體徑向軸承、氣體推力軸承和氣體徑向推力組合軸承。氣體動(dòng)壓軸承是利用氣體在楔形空間產(chǎn)生的流體動(dòng)壓力來(lái)支承載荷的。常在軸頸或軸瓦的表面做出淺螺紋槽，利用槽的泵唧作用提高承載能力。圖1為氣體動(dòng)壓螺旋槽推力軸承。氣體靜壓軸承（圖2）的供氣壓力一般不超過(guò) 0.6兆帕。氣體通過(guò)供氣孔進(jìn)入氣室，然后分?jǐn)?shù)路流經(jīng)節(jié)流器進(jìn)入軸承和軸頸的間隙，再?gòu)膬啥肆鞒鲚S承，在間隙內(nèi)形成支承載荷的靜壓氣膜。氣體靜壓軸承的內(nèi)孔表面一般不開(kāi)氣腔，以增大氣膜剛度，提高穩(wěn)定性。

制造氣體軸承的材料有工具鋼、青銅、鎢鈷鉬合金、粉末冶金多孔材料、陶瓷和工程塑料等。

特殊生產(chǎn)工藝

由于特殊生產(chǎn)工藝的要求，工礦企業(yè)的某些關(guān)鍵設(shè)備在極為惡劣的工況下運(yùn)行。由于設(shè)備重、環(huán)境溫度高，粉塵大或空氣中含酸性腐蝕氣體CO，SO2等，對(duì)設(shè)備的潤(rùn)滑帶來(lái)很多問(wèn)題，摩擦磨損嚴(yán)重，國(guó)內(nèi)上述企業(yè)大部分仍沿用傳統(tǒng)的油、脂潤(rùn)滑，而事實(shí)上這些工礦條件已超出了油、脂潤(rùn)滑的范圍，極易發(fā)生軸承及其他摩擦副的咬傷或咬死，引起嚴(yán)重的零件磨損和損壞，經(jīng)常性地導(dǎo)致設(shè)備停運(yùn)。為了生產(chǎn)連續(xù)運(yùn)行，除在原始設(shè)計(jì)上要求安裝多臺(tái)設(shè)備輪修外，還須投入大量維修人員。嚴(yán)重地限制著生產(chǎn)率的提高，備品備件和能源消耗極大，已成為發(fā)展生產(chǎn)的重要障礙。汽車制造、水泥生產(chǎn)、石油化工等企業(yè)都提出了提供復(fù)雜工況條件下特種潤(rùn)滑材料要求。為此，對(duì)鑲嵌式自潤(rùn)滑復(fù)合材料研究，在材料配方和制備工藝上突出自身特色，材料性能已達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平，為企業(yè)解決了特殊工況下的潤(rùn)滑問(wèn)題，并帶來(lái)了明顯的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。但由于多種原因國(guó)內(nèi)更多的企業(yè)尚未采用，上述狀況依然存在。

關(guān)鍵技術(shù)原理

鑲嵌式自潤(rùn)滑軸承采用的復(fù)合材料是一種新型的抗極壓固體潤(rùn)滑材料，由金屬底材與嵌入底材的孔或槽中的固體潤(rùn)滑劑膏體構(gòu)成。在摩擦過(guò)程中金屬底材承擔(dān)了絕大部分負(fù)荷。經(jīng)摩擦，孔或槽中的固體潤(rùn)滑劑向摩擦面轉(zhuǎn)移或反轉(zhuǎn)移，在摩擦面上形成潤(rùn)滑良好、牢固附著并均勻覆蓋的固體轉(zhuǎn)移膜，大幅度降低了摩擦磨損。隨摩擦的進(jìn)行，嵌入的固體潤(rùn)滑劑不斷提供于摩擦面，保證了長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)對(duì)摩擦副的良好潤(rùn)滑。

水潤(rùn)滑軸承詳細(xì)參數(shù)

一，P117系列止推軸承成本低廉，強(qiáng)度耐磨性一般，適合做各種潛水電泵的上止推軸承。

二，COP系列止推軸成本價(jià)較低，適合做小功率低揚(yáng)程潛水電泵的下止推軸承（止推軸承外徑85mm以上，功率11km揚(yáng)程65m以下）

三，聚四氟乙烯系列止推軸承成本適中，是潛水電泵使用的主流產(chǎn)品，適合做中高揚(yáng)潛水電泵的下止推軸承。

四，S299高強(qiáng)度止推軸承成本較高，適合做大功率高揚(yáng)程潛水電泵的下止推軸承。

五，S299B高強(qiáng)止推軸承

六，S299G高耐磨高耐壓高科技產(chǎn)品

七，M120H系列石墨燒結(jié)軸承（石墨燒結(jié)浸漬環(huán)氧樹(shù)脂）成本較低，適合做18.5KW以下各種潛水電泵的導(dǎo)向軸承。

八，M120B系列石墨燒結(jié)軸承（石墨燒結(jié)浸漬巴氏合金）成本較高，18.5KW以上各種潛水電泵的導(dǎo)向軸承及各種大功率，高揚(yáng)程潛水電泵的下止推軸承。

九，M102B（石棉鐵）成本較高，適合做18.5KW以上潛水電泵的導(dǎo)向軸承。

①摩阻極低：由于氣體粘度比液體低得多，在室溫下空氣粘度僅為10號(hào)機(jī)械油的五千分之一,而軸承的摩阻與粘度成正比,所以氣體軸承的摩阻比液體潤(rùn)滑軸承低。 ②適用速度范圍大：氣體軸承的摩阻低，溫升低，在轉(zhuǎn)速高達(dá)5萬(wàn)轉(zhuǎn)/分時(shí),其溫升不超過(guò)20～30℃，轉(zhuǎn)速甚至有高達(dá)130萬(wàn)轉(zhuǎn)/分的。氣體靜壓軸承還能用于極低的速度，甚至零速。

③適用溫度范圍廣：氣體能在極大的溫度范圍內(nèi)保持氣態(tài)，其粘度受溫度影響很小(溫度升高時(shí)粘度還稍有增加，如溫度從20℃升至100℃,空氣粘度增加23%),因此,氣體軸承的適用溫度范圍可達(dá)-265℃到1650℃。

④承載能力低：動(dòng)壓軸承的承載能力與粘度成正比，氣體動(dòng)壓軸承的承載能力只有相同尺寸液體動(dòng)壓軸承的千分之幾。由于氣體的可壓縮性，氣體動(dòng)壓軸承的承載能力有極限值，一般單位投影面積上的載荷只能加到0.36兆帕。

⑤加工精度要求高:為提高氣體軸承的承載能力和氣膜剛度,通常采用比液體潤(rùn)滑軸承小的軸承間隙(小于0.015毫米)，需要相應(yīng)地提高零件精度。

氣體潤(rùn)滑軸承在機(jī)床中的應(yīng)用實(shí)例：氣體潤(rùn)滑軸承在機(jī)床中主要用于主軸支承，包括工件軸、刀具軸、砂輪軸等。機(jī)床主軸軸承一般采用氣靜壓軸承和動(dòng)靜壓混合軸承兩種。小型高速主軸也可采用波箔軸承。氣體靜壓軸承在機(jī)床中應(yīng)用最多，其中以小孔節(jié)流和環(huán)面節(jié)流軸承最為普遍。多孔質(zhì)氣體靜壓軸承近年來(lái)越來(lái)越多地被用于機(jī)床主動(dòng)靜壓混合潤(rùn)滑軸承。浮環(huán)動(dòng)靜壓氣體軸承是近年來(lái)新開(kāi)發(fā)的高速氣體潤(rùn)滑軸承，用于高速主軸支承很有前景。超高速空氣軸承內(nèi)圓磨頭的磨削速度已可實(shí)現(xiàn)小孔和微小孔的精密磨削。采用空氣軸承使機(jī)床的加工精度提高了2—3個(gè)數(shù)量級(jí)，可實(shí)現(xiàn)精密鏡面加工。

自潤(rùn)滑軸承（無(wú)油軸承）的優(yōu)勢(shì)，各個(gè)機(jī)械行業(yè)所用的軸承大部分還是滾珠、滾針之類，但小部分已采用自潤(rùn)滑軸承，相信在不久的將來(lái)自潤(rùn)滑軸承會(huì)成為軸承的主導(dǎo)。

以下是部分自潤(rùn)滑軸承的應(yīng)用特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：

無(wú)油潤(rùn)滑軸承系列

1、無(wú)油潤(rùn)滑或少油潤(rùn)滑，適用于無(wú)法加油或很難加油的場(chǎng)所，可在使用時(shí)不保養(yǎng)或少保養(yǎng)。

2、耐磨性能好，摩擦系數(shù)小，使用壽命長(zhǎng)。

3、有適量的彈塑性，能將應(yīng)力分布在較寬的接觸面上，提高軸承的承載能力。

4、靜動(dòng)摩擦系數(shù)相近，能消除低速下的爬行，從而保證機(jī)械的工作精度。

5、能使機(jī)械減少振動(dòng)、降低噪音、防止污染，改善勞動(dòng)條件。

6、在運(yùn)轉(zhuǎn)過(guò)程中能形成轉(zhuǎn)移膜，起到保護(hù)對(duì)磨軸的作用，無(wú)咬軸現(xiàn)象。

7、對(duì)于磨軸的硬度要求低，未經(jīng)調(diào)質(zhì)處理的軸都可使用，從而降低了相關(guān)零件的加工難度。

8、薄壁結(jié)構(gòu)、質(zhì)量輕，可減小機(jī)械體積。

9、鋼背面可電鍍多種金屬，可在腐蝕介質(zhì)中使用；已廣泛應(yīng)用于各種機(jī)械的滑動(dòng)部位,例如：印刷機(jī)、紡織機(jī)、煙草機(jī)械、微電機(jī)、汽車、摩托車與農(nóng)林機(jī)械等等。

邊界潤(rùn)滑軸承系列

1.承載好，耐磨性能良好。

2.適用于高載低速下的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)、搖擺運(yùn)動(dòng)及經(jīng)常在載荷下啟閉頻繁而不易形成流體動(dòng)力潤(rùn)滑的場(chǎng)合。

3.在邊界潤(rùn)滑條件下可長(zhǎng)期不加油保養(yǎng)，而在過(guò)層中加油使軸承使用壽命更長(zhǎng)。

4.表面塑料層在加工成型時(shí)可留一定的余量，裝配壓入座孔后可自行加工，以達(dá)到更好的裝配尺寸。

5.產(chǎn)品主要運(yùn)用于汽車底盤(pán)、冶金機(jī)械、礦山機(jī)械、水利機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)用機(jī)械、軋鋼設(shè)備等。

JDB 固體鑲嵌軸承系列

是通用的基礎(chǔ)產(chǎn)品，無(wú)論高壓、低壓、高溫、低溫、有油潤(rùn)滑、無(wú)油潤(rùn)滑還是水中潤(rùn)滑，都能適應(yīng)。產(chǎn)品的基體是高力黃銅，比一般的銅套硬度提高一倍，耐磨性能提高一倍以上。

廣泛應(yīng)用于：輕工機(jī)械、重工機(jī)械、建筑機(jī)械、冶金機(jī)械、輸送機(jī)械等，如：連鑄機(jī)、軋機(jī)、注塑機(jī)、造紙機(jī)、模具導(dǎo)柱、船舶、機(jī)床等等。

科技名詞定義

• 應(yīng)用學(xué)科：

• 機(jī)械工程（一級(jí)學(xué)科）；機(jī)械零件（二級(jí)學(xué)科）；滑動(dòng)軸承（二級(jí)學(xué)科）

• 用途：固體潤(rùn)滑軸承特別適用于無(wú)油、高溫、高負(fù)載、低速度、防污、防蝕、防輻射，以及在水中或真空溶液浸潤(rùn)而根本無(wú)法加潤(rùn)滑油膜的特殊工況條件下使用，固體潤(rùn)滑軸承廣泛應(yīng)用于冶金軋鋼設(shè)備，灌裝設(shè)備，水輪機(jī)，氣輪機(jī)，儀器儀表以及礦山機(jī)械，船舶機(jī)械，紡織機(jī)械，船舶工業(yè)，航天航海等領(lǐng)域，同時(shí)固體潤(rùn)滑軸承也越來(lái)越廣泛的使用在其它工農(nóng)業(yè)機(jī)械中。