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氣體潤滑技術

發布日期:2014-03-03 08:25:21
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氣體潤滑技術的特點

   氣體潤滑軸承是一種以氣體作為潤滑劑的滑動軸承。自20世紀60年代以來,隨著核技術、航天技術、微電子、信息技術以及生物工程等新興科學技術而發展起來,加工、檢測精度從毫米、微米到亞微米,目前已經發展到納米水平,并向著原子晶格尺寸(亞納米)水平邁進,所有這些進步都依賴于超精密加工和超精密檢測技術水平的不斷提升,現階段科學技術的發展對超精密加工和超精密檢測技術提出了更高的要求,如:高精度、大載荷、高剛度、低流量、高分辨率、高穩定性、低振動、低爬行、低成本等。
 
  在超精密加工和超精密檢測領域,氣體潤滑技術以其巨大的優勢得到了廣泛的應用。氣體潤滑技術主要有如下優點:
 
  1)摩擦阻力校例如,在15℃耀20℃條件下,空氣的動力黏度是機油黏度的1/40,是水和煤油的1/60和1/10,黏滯阻力極校
 
  2)運行平穩,無爬行。由于黏滯阻力小,氣體潤滑軸承可以在極低的轉速下平穩運行。
 
  3)磨損小,壽命長。采用靜壓氣體潤滑技術,可以做到非接觸,無磨損,從而大幅度提高軸承壽命。
 
  4)精度高。美國More公司的金剛石車床采用靜壓氣體潤滑軸承,其回轉精度軸向達到0.075μm、徑向達到0.05μm;日本東芝公司的超精密車床采用靜壓氣體潤滑軸承回轉精度軸向達到0.01μm、徑向達到0.05μm;我國長春光機所研制的靜壓氣體潤滑軸承,回轉精度達到0.015μm、水平靜壓氣體潤滑導軌導向精度達到0.04μm/130mm;哈爾濱工業大學研制的“基準型圓柱度儀”中,靜壓氣體潤滑主軸回轉精度達到0.013μm、Z向靜壓氣體潤滑導軌導向精度達到0.040μm/50mm;
 
  5)高溫度穩定性。在1atm(101.325kPa)下,當溫度從20℃升高到80℃,機油的黏度減小到原來的1/14,而空氣的黏度增大16%,在多數潤滑軸承工作條件下,可以認為氣體的黏度與壓力無關。由于氣體的這一特性,使氣體潤滑軸承能夠在較寬的溫度范圍內可靠運行,實際應用溫度范圍為13K耀873K。
 
  6)與液體相比,氣體能夠在很寬的溫度范圍內保持較高的化學穩定性,尤其是采用惰性氣體作為潤滑劑時更是如此。
 
  7)轉速高。氣體潤滑軸承能夠在較高的轉速下穩定工作,而溫升較小,日本成功應用實例達到了81萬r/min(軸徑4mm),這一特點是任何液體潤滑劑和固體潤滑劑無法比擬的。
 
  (8)氣體是無空穴現象的介質,采用氣體作為潤滑劑潤滑膜沒有中斷現象,而液體潤滑劑則相反。
 
  氣體潤滑也存在著一些缺點和不足,主要表現在以下幾方面。
 
  1)承載能力低,剛度校承載能力主要取決于潤滑劑的黏度,而剛度主要受氣體可壓縮性影響。低轉速下,靜壓氣體潤滑軸承的承載能力約為液體潤滑軸承的1/20。
 
  2)氣體潤滑工作面要求較高的加工精度。氣體黏度小,為了限制氣體潤滑的耗氣量、提高承載能力和剛度,必須形成很小的氣膜厚度,通常在幾微米到幾十微米,因此要求制造精度很高
 
  3)氣體的可壓縮性容易引起不穩定現象。參數設計不當,靜壓氣體潤滑可能出現氣錘不穩定現象,而動壓氣體潤滑可能出現渦動失穩。

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