Ležaji so bistveni sestavni del sodobnih strojev in večina ljudi pozna kotalne ležaje, ki so verjetno najbolj razširjena vrsta. Ti ležaji igrajo ključno vlogo v različnih strojih in mehanskih napravah. Toda kaj točno je anzračni ležaj?
Zračni ležaj(plinski ležaj): Zračni ležaj je vrsta drsnega ležaja, ki kot mazivo uporablja plin. Najpogostejši plin, ki se uporablja kot mazivo, je zrak, vendar se lahko glede na specifične potrebe uporabijo tudi drugi plini, kot so dušik, argon, vodik, helij ali ogljikov dioksid. V plinskih kompresorjih, ekspanderjih in obtočnih črpalkah delovni medij pogosto služi kot mazivo.
Zračni ležaj deluje tako, da uporablja zračni film pod pritiskom, ki se oblikuje med drsnimi površinami ležaja, da podpira obremenitev. Med delovanjem so drsne površine popolnoma ločene s tem zračnim filmom. Zračni ležaji so vrsta tekočih drsnih ležajev, kjer zrak deluje kot mazivo, zato se delovanje šteje za tekoče mazanje.
Na podlagi mehanizma za tvorjenje tlačnega zračnega filma so zračni ležaji v glavnem razdeljeni na dve vrsti:hidrodinamični zračni ležajiinstatične zračne ležaje.
Hidrodinamični zračni ležaji: V teh ležajih nastane zračni film pod pritiskom zaradi relativnega gibanja drsnih površin. To gibanje prinaša zrak v konvergentno območje med drsnimi površinami in ustvarja klinast zračni film. Hidrodinamični zračni ležaji ne potrebujejo zunanjega dovoda zraka, zato so znani tudi kot "ležaji brez samodejnega delovanja".
Statični zračni ležaji: Pri statičnih zračnih ležajih tlačni zračni film tvori zunanji stisnjen zrak, ki je skozi dušilno loputo usmerjen v prostor med drsnimi površinami. Statični zračni ležaji zahtevajo zunanji dovod čistega zraka.
Značilnosti zračnih ležajev
Izjemno nizko trenje
Zračni ležaji imajo znatno manjše trenje v primerjavi s tradicionalnimi ležaji, mazanimi s tekočino. To je zato, ker imajo plini veliko nižjo viskoznost kot tekočine. Pri sobni temperaturi je viskoznost zraka le ena pettisočinka mehanskega olja št. 10. Ker je trenje ležajev neposredno sorazmerno z viskoznostjo, je trenje zračnih ležajev veliko manjše kot pri ležajih, mazanih s tekočino.
Širok razpon delovne hitrosti
Zračni ležaji ponujajo širok razpon delovne hitrosti zaradi majhnega trenja in nizkega dviga temperature. Pri delovanju s hitrostjo do 50,000 vrt/min dvig temperature običajno ne preseže 20–30 stopinj. V nekaterih primerih lahko zračni ležaji delujejo pri hitrostih, ki presegajo 1,3 milijona vrt./min. Poleg tega lahko statični zračni ležaji delujejo tudi pri izjemno nizkih hitrostih, vključno z ničelno hitrostjo, zaradi česar so primerni za zelo specializirane aplikacije.
Široko temperaturno območje
Plini ohranjajo svoje plinasto stanje v širokem temperaturnem območju. Temperatura le malo vpliva na viskoznost plinov; na primer, viskoznost zraka se poveča samo za 23%, ko se temperatura dvigne z 20 stopinj na 100 stopinj. Zato lahko zračni ležaji delujejo v izjemno širokem temperaturnem območju, od -265 stopinj do 1650 stopinj, zaradi česar so zelo vsestranski za različna ekstremna temperaturna okolja.
Nizka nosilnost
Nosilnost hidrodinamičnih zračnih ležajev je neposredno sorazmerna z viskoznostjo plina. Vendar pa je v primerjavi s tekočimi hidrodinamičnimi ležaji enake velikosti nosilnost zračnih ležajev veliko nižja, običajno le delček. Poleg tega imajo zračni hidrodinamični ležaji zaradi stisljivosti plinov omejeno nosilnost. Običajno lahko obremenitev enote predvidene površine doseže le do 0,36 MPa.
Zahteve za visoko natančnost izdelave
Za izboljšanje nosilnosti in togosti zračnega filma v zračnih ležajih se običajno uporabljajo manjše reže med ležaji v primerjavi s tekoče mazanimi ležaji (pogosto manj kot 0,015 mm). To zahteva večjo natančnost pri izdelavi komponent, da se zagotovi pravilno delovanje in učinkovitost.
Uporaba zračnih ležajev
Zračni ležaji so nova vrsta ležajev, ki izkoriščajo elastično potencialno energijo zraka za zagotavljanje podpore. Edino uporabljeno mazivo je zrak, zaradi česar je tehnologija zračnih ležajev idealna za aplikacije, ki zahtevajo obdelovance brez kontaminacije ali čista delovna okolja.
Zračni ležaji nadomeščajo kotalne elemente z zračnimi blazinami. Ena najbolj znanih uporab zračnih ležajev je v plovilih na zračni blazini.
Pri plovilih na zračni blazini veliki ventilatorji pihajo zrak pod plovilo. Ta zrak se zadržuje v elastičnem gumijastem "krilu", ki mu preprečuje uhajanje. Visokotlačni zrak, ki nastaja pod plovilom na zračni blazini, podpira težo vozila in mu omogoča, da lebdi na zračni blazini.
Od petdesetih let 20. stoletja se je uporaba zračnih ležajev močno razširila in jih zdaj široko preučujejo in uporabljajo v različnih panogah. Zračni ležaji se uporabljajo na več področjih, kot so tekstilni stroji, kabelski stroji, natančna strojna orodja, žiroskopi, visokohitrostne centrifuge, zobni svedri, hladilni stroji, ki delujejo pri nizkih temperaturah, vodikovi ekspanderji in plinski krožniki, ki delujejo pri visokih temperaturah.
Ti ležaji so še posebej koristni v čistih okoljih, saj ne potrebujejo olja ali drugih tradicionalnih maziv, kar zmanjšuje tveganje kontaminacije. Zaradi tega so popolni za uporabo v občutljivih panogah, kot je proizvodnja polprevodnikov, vesoljska industrija in visoko natančna gradnja.
Na primer, zračni ležaji se uporabljajo vvisokohitrostna strojna orodja, kjer omogočajo gibanje brez trenja, kar vodi do minimalne obrabe. To izboljša natančnost in dolgo življenjsko dobo strojev. notrižiroskopi, zračni ležaji pomagajo zagotoviti stabilno vrtenje z minimalnim trenjem, kar zagotavlja zelo natančne podatke o orientaciji. notrinatančni merilni sistemi, zračni ležaji podpirajo občutljive instrumente in zagotavljajo, da delujejo z visoko natančnostjo, ne da bi nanje vplival mehanski stik.
Vtekstilna industrija, zračni ležaji se uporabljajo v visokohitrostnih predilnih strojih, kar omogoča nemoteno delovanje brez nevarnosti onesnaženja z oljem. Podobno vizdelava kablov, zračni ležaji pomagajo ohranjati gladko in učinkovito gibanje žic in kablov skozi stroje.
notriletalstvo, zračni ležaji se uporabljajo v turbinskih motorjih, kjer podpirajo gibljive dele brez povzročanja dodatne obrabe in trenja. Ti ležaji lahko prenesejo ekstremne temperature in pritiske v reaktivnih motorjih ter zagotavljajo dolgotrajno in zanesljivo delovanje.
Tudi medicinsko področje ima koristi od tehnologije zračnih ležajev. Na primer, vzobozdravstvena oprema, zračni ležaji se uporabljajo v vrtalnikih za visoke hitrosti, da se zagotovi gladko delovanje z minimalnim trenjem, kar izboljša natančnost opreme in udobje pacienta.
Poleg tega so bistveni zračni ležajinizkotemperaturni hladilni sistemi, kjer pomagajo ohranjati natančno gibanje komponent med delovanjem pri zelo nizkih temperaturah. notrivodikovi ekspanderjizračni ležaji se uporabljajo za podporo gibanja strojev na zelo učinkovit in čist način.
Končno, vvisokotemperaturne plinske obtočne črpalke, imajo zračni ležaji ključno vlogo pri zagotavljanju gladkega in stabilnega gibanja komponent v okoljih s temperaturami, ki bi uničile tradicionalna maziva.
Zaključek
Skratka, zračni ležaji so revolucionarna tehnologija, ki je razširila obseg uporabe ležajev v industrijah, od visokohitrostnih strojev do vesoljske in medicinske opreme. Njihova zmožnost delovanja brez tradicionalnih maziv, v kombinaciji z nizkim trenjem, širokim temperaturnim razponom in natančnim delovanjem, jih naredi idealne za številne specializirane aplikacije.
Čeprav imajo nekatere omejitve, kot je manjša nosilnost v primerjavi s tekoče mazanimi ležaji, so zaradi svojih prednosti v čistih, hitrih in visoko natančnih okoljih nepogrešljivi na mnogih sodobnih tehnoloških področjih. Ko se raziskave nadaljujejo, je verjetno, da bodo zračni ležaji našli še več aplikacij, kar še dodatno dokazuje njihovo vsestranskost in pomen pri razvoju naprednih strojev in opreme.
Če vas zanimajo zračni ležaji in sorodni izdelki, se obrnite na lydia@welongchina.com.