用氣體作潤滑劑的滑動軸承。最常用的氣體潤滑劑為空氣,根據需要也可用氮、氬、氫、氦或二氧化碳等。在氣體壓縮機、膨脹機和迴圈器中,常以工作介質作為潤滑劑。氣體軸承可用於紡織機械、電纜機械、儀錶機床、陀螺儀、高速離心分離機、牙鑽、低溫運轉的製冷機、氫膨脹機和高溫運轉的氣體循環器等。

  早在1854年,法國人G.A.伊恩就提出過用氣體作潤滑劑的設想。1896年第一個空氣軸承問世。1913年英國人W.J.哈裡森發表氣體潤滑軸承流體動動力學分析的論文。50年代以來,氣體軸承的應用逐步擴大,並受到廣泛和深入的研究。

  特點 氣體軸承有以下特點。①摩阻極低:由於氣體粘度比液體低得多,在室溫下空氣粘度僅為10號機械油的五千分之一,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,在轉速高達5萬轉/分時,其溫升不超過20~30℃,轉速甚至有高達130萬轉/分的。氣體靜壓軸承還能用於極低的速度,甚至零速。③適用溫度范圍廣:氣體能在極大的溫度范圍內保持氣態,其粘度受溫度影響很小(溫度升高時粘度還稍有增加,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-265℃到1650℃。④承載能力低:動壓軸承的承載能力與粘度成正比,氣體動壓軸承的承載能力隻有相同尺寸液體動壓軸承的千分之幾。由於氣體的可壓縮性,氣體動壓軸承的承載能力有極限值,一般單位投影面積上的載荷隻能加到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,通常采用比液體潤滑軸承小的軸承間隙(小於0.015毫米),需要相應地提高零件精度。

  類型 氣體潤滑軸承形成承載氣膜的機理與液體潤滑軸承相同,故也分為氣體動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。氣體動壓軸承是利用氣體在楔形空間產生的流體動壓力來支承載荷的。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0.6兆帕。氣體通過供氣孔進入氣室,然後分數路流經節流器進入軸承和軸頸的間隙,再從兩端流出軸承,在間隙內形成支承載荷的靜壓氣膜。氣體靜壓軸承的內孔表面一般不開氣腔,以增大氣膜剛度,提高穩定性。

  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。

參考書目

 J.W.鮑威爾著,丁維剛、林向群等譯:《空氣靜壓軸承設計》,國防工業出版社,北京,1978。(J.W.Powell,Design of Aerostatic Bearings,Machinery Publ.Co.,1970.