樊 涛， 李树森LED路灯外壳
（ 东北林业大学，黑龙江 哈尔滨 !"##$#）
摘 要：介绍了静压气体轴承的特点、工作原理及其理论的发展概况和发展趋势。
关键词：铝合金；静压气体轴承；发展趋势 中图分类号：%&!’
文献标识码：(
文章编号：!##!)$$*（+ +##$）!!)###,)#+
气体轴承是一种以气体作为润滑剂的滑动轴承。 它是随着原子能、航天技术、微电子学、信息技术及 生 物工程等新兴科学技术的发展而发展起来的一门新技 术。气体静压轴承有以下几方面的特点：!气体黏度极 低，因而摩擦阻力小，可在极高及极低转速下转动："运 转平滑、精度高、低速转动无爬行；#耐高、低温性能好；
$清洁度高，不污染环境；%磨损小；&噪音、振动小。其
电视机天线制作主要缺点是承载能力低和刚度小。它在精密工程、超精
密工程、微细工程、空间技术、电子精密仪器、医疗器械 及核子工程等领域中，有着十分广阔的应用前景。
图 !
体从节流孔流入气膜后会产生一定压力降-在轴与轴套 同心时，它们间的间隙（ 气膜厚度）处处相等，气体自 每一节流孔以相似的方式向轴承中间和两端流动，最 后流入大气。由于结构的对称，流动也完全对称。此时 压力的合力为零，即轴或轴套没有支承外载荷的能力。 但当轴在轴套内沿铅垂线产生一偏心量，轴与轴套间 的间隙就要发生变化。这时由于气膜厚度的不同， 造成 的气流阻力也不一样。气膜厚度大时阻力小，
半焊板式换热器
而气膜厚 度小时阻力就大。因而当气体向孔后流动时，
轴承上部 阻力小流动变快，使流经上部节流孔的气流压力降变 大，所以上半部孔后压力与无偏心时相比有不同程度
的下降，
从而引起气膜内的压力相应下降。而下半部与 之相反使气膜内的压力有不同程度的增高。气体轴承
的承载能力来源于轴承上下两半压力分布的差别，
但 仅有气膜的变化还是不够，节流孔的存在是另一关键
所在。由于节流孔与气膜的配合，
使气膜减薄处压力上 升，
气膜厚度增加处压力下降，从而造成整个气膜中气 体压力的重新分布，
形成承载能力。气膜产生的总浮力 与负载相平衡时，气体支承才能工作在一定平衡位置， 实现气体润滑。
气膜浮力越大其承载能力就越大。气体 的可压缩性导致气膜厚度随负载增大而减小；
反之，当 负载减小时，气膜厚度就增大。工程上要求气膜厚度随 负载的变化尽可能小，即气膜刚度要大。若气体润滑不 ! 静压气体轴承工作原理
静压气体轴承是利用气体作为运动副润滑剂的一 种新型轴承，其工作原理比较简单。气体从外部气源设 备供给，经过小孔进入润滑间隙，形成气膜压力，以支 承负载。它具有较大的承载能力和刚度，在高速、低速、 以至零速时均能正常工作。工作时，由于润滑间隙自始 至终充满着压力气体，在支承件的起动或停止工作时 无固体接触，因此无固体磨损。气体静压润滑的适应性 强，应用广泛，其突出缺点是要配备一套较为复杂的气 源设备。气体静压轴承按其节流机制的不同可分为多 供气孔轴承、狭缝式节流轴承、多孔质和表面节流轴承 等。其中多供气孔轴承是气体静压轴承使用最广泛的 一种结构形式。下面我们主要介绍最典型的双排多供 气孔轴承的工作原理。
如图 ! 所示，轴承上有两排绕轴承圆周等距排列 的进气孔-压缩空气经进气孔中的节流器进入轴和轴承 套之间的间隙-然后沿轴向流至轴承端部排入大气。气
收稿日期：+##$)#.)’#
不良图片过滤
=
7 F
铆压机
究了动压润滑在惯性导航陀螺仪上的应用，&:3# 年国 产的 AB ?C& 型圆度仪上成功地使用了空气静压轴承。 目前国内气体轴承主要研究单位有：哈尔滨工业大学、 清华大学、西安交通大学、北京机床研究所、广州机床 所、长春光机所和航空部精密机械研究所等。而且发表 了许多有实用价值的学术论文，在理论分析、实验研 究、设计计算、新型结构、节流控制方式和轴承材料等 方面取得了新的成果。例如：长春光机所研制的空气静 压 轴 承 的 回 转 精 度 达 到 #,#&$! D ，导 轨 的 运 动 精 度 #,#)! D !&’#DD 。北京机床研究所、航空部 ’#’ 所分别 成功地研制了超精密车床、超精密镗床，其主轴采用空 气静压轴承，回转精度达到 #,#$! D 。哈尔滨工业大学 研制了双轴陀螺测试台，单轴、三轴惯性系统测试台， 加速度计测试台和高光盘刻划机等惯性导航设备，以 及大型圆度仪等测试装置。其中转动部分质量大于 ’E 的设备回转精度优于 #," 角秒，径向振摆优于 #,)! D ， 达到了同类设备的国际先进水平。
稳定，则支承无法工作，因此，稳定性是气体润滑的重 要问题之一。总而言之，承载能力、气膜刚度、稳定性是 气体润滑必须解决的基本问题，是极为重要的技术指 标。
新型化粪池近年来为提高气体润滑轴承的性能，在气体轴承 节流方式上探讨了表面节流的结构形式。目前，国外就 不同槽形结构对气体轴承性能影响的研究曾给予了高 度重视，并研究出了矩形“、 ! ” 形、和三角形等槽型 （ 如图 " 所示），进一步改善了轴承性能。
图 !
=, 矩形槽； 7, ! 形槽； F, 三角形槽
! 静压气体轴承理论的发展概况
气体润滑技术是 "# 世纪中期迅速发展起来的一 项高新技术。气体轴承就是从这项技术开发出的核心 产品，它是利用气膜支承负荷或减少摩擦的机械构件。 气体轴承与滚动轴承和油滑动轴承相比，具有转速高、 精度高、功耗低和寿命长的优点。它使轴承转速提高了 $%&# 倍，支承精度提高了 " 个数量级，功耗降低了 ’ 个 数量级，而轴承的工作寿命则增长了数十倍。目前，在 润滑技术和支承形式方面，气体轴承在以下四个领域 里占有绝对的应用优势，即高速支承、低摩擦低功耗支 承、高精度支承和特殊工况下的支承。在这四个应用领 域中，滚动轴承和油滑动轴承往往难以胜任，或根本无 法实现。因此，气体润滑技术的发展潜力很大，应用前 景十分可观。
&($) 年，法国的希尔*+,-./01首次提出了空气作为 润滑剂的可能性。2((3 年，美国的金斯伯利（ 4,5.0678/9） 制成了一个空气润滑的径向轴承；&:&’ 年，英国的加里 森（ ;,<,-=//.6>0）在保留连续方程中的密度项，引用等 温假设的条件下导出了可压缩雷诺（ ?890>@6）方程，并 给出了无限长气体滑块和颈轴承的解，为气体动压润 滑技术奠定了理论基础。在实验研究及应用上，&:’" 年，美国在陀螺仪上第一次进行了气体轴承的试验； &:’: 年，德国为提高导弹精度而成功地将气体动压轴 承应用于惯性导航仪上；&:$: 年，气体动压轴承在美国 第一颗人造卫星上应用成功。
我国在气体润滑理论研究和工程应用方面起步也 比较早，从 "# 世纪 $# 年代末就开始进行研究工作，取 得了一些可喜成绩。如 "# 世纪 $# 年代后期就着手研
" 气体轴承技术的发展趋势
"随着气体润滑轴承在许多高新技术领域中的应 用日益扩大，一些传统的假设以及被忽略的因素必须加 以考虑。例如，在气膜厚度极小的情况下，必须考虑表面 粗糙度及气体分子平均自由程等因素的影响，也不能将 气体作连续介质对待；在高速流动情况下，对气体等温 流动的假设、气体惯性效应的影响、产生激波的可能性 以及气体层流流动的假设等，均须作仔细的分析。
#不断提高理论认识和分析方法的水平，向多维、 动态、推广应用计算机等方向发展。应用现代设计方法 分析气体润滑问题，使经验设计逐步向理论设计过渡。 开始采用有限差分法、有限元法、优化设计、计算机辅 助设计和绘图等现代设计方法。
$对动静压混合润滑的研究，特别是对气体轴承的 高速稳定性的理论计算和试验测试方法的探讨，更是 研究的重点。
%进一步改进气体支承的制造工艺，提高气体支承 的标准化、系列化，大大降低气体轴承的成本。
总之，减小间隙、提高刚性、改善精度，探索合理的 设计方法，甚至将气体轴承和自动控制技术结合
构成 一种特殊 的 机 电 一 体 的 元 器 件 是 今 后 研 究 的 发 展 趋 势。我国在气体轴承的润滑理论与应用方面同国外相 比起步较晚。特别是在应用方面和实验技术方面与工 业发达国家有一定差距。因此，在进行理论研究的同 时，应大力推广和应用这种先进的轴承技术。
综
述
豫公网安备41160202000603
站长QQ:729038198
关于我们
投诉建议