空气轴承的工作原理 结构 用途

空气轴承的工作原理：空气轴承是利用空气弹性势能来起支承作用的一种新型轴承。

空气轴承的结构：由轴承内圈和外圈，外圈上有空气的进出口孔，内圈上有喷嘴。

空气轴承的应用：基于空气的固有属性（粘度低且随温度变化小、耐辐射等），空气轴承在高速、低摩擦、高温、低温及有辐射性的场合，显示了独具的优越性。

如在高速磨头、高速离心分离器、陀螺仪表、原子反应堆冷却用压缩机、高速鼓风机、电子计算机记忆装置等技术上，由于采用了空气轴承，突破了使用滚动轴承或油膜轴承所不能解决的困难。

扩展资料：

气浮轴承主要类型有：动压气浮轴承、静压气浮轴承、压膜轴承和其它类型气浮轴承。

动压气浮轴承与液体动压轴承的支承原理相同，只是气体可以压缩，为可压缩流体润滑轴承。

静压气浮轴承的作用原理同样与液体静压轴承相同。常用的节流器有小孔、狭缝和多孔质轴衬。高承载时也使用可变节流器。供气压力、节流器参数和轴承间隙三者，若匹配得当，可得到承载高、剐度大、流量小和工作稳定的轴承。

当轴或轴承沿支承面的法向作高频振动时，其间隙内的气体不断受到挤压，形成一压力高于环境压力的气膜，由该气膜承受外载荷。这种轴承称为压膜轴承。压膜轴承的高频振动是由压电陶瓷或磁致伸缩材料制成的换能器产生。

压膜轴承的优点是：结构简单、紧凑、容易调整。缺点是：承载能力低、安装较复杂。

参考资料来源：百度百科——空气轴承

原理：常规的电机主轴是用轴承来支撑主轴的，转速越高，对轴承精度，润滑等要求越高，使用寿命越短。空气电主轴设法把主轴在空气中悬浮起来，并可以稳定地高精度地旋转，主轴、空气轴承加工工艺精度达到能完全实现转速12万转/分以上。
这种悬浮是轴承腔内导入的压力空气来实现的，泄压的缝隙极小，保证了转动轴的悬浮。

空气轴承的工作结构：由轴承内圈和外圈，外圈上有空气的进出口空，内圈上有喷嘴。

空气轴承的用途：基于空气的固有属性（粘度低且随温度变化小、耐辐射等），空气轴承在高速、低摩擦、高温、低温及有辐射性的场合，显示了独具的优越性。如在高速磨头、高速离心分离器、陀螺仪表、原子反应堆冷却用压缩机、高速鼓风机、电子计算机记忆装置等技术上，由于采用了空气轴承，突破了使用滚动轴承或油膜轴承所不能解决的困难。

空气轴承，顾名思义，运用气体做润滑剂的轴承*常用的气体润滑剂为空气，根据需要也可用氮、氩、氢、氦或二氧化碳等。在气体压缩机、膨胀机和循环器中，常以工作介质作为润滑剂。空气轴承材料的选用上，主要有工具钢、青铜、钨钴钼合金、粉末冶金多孔材料、陶瓷和工程塑料等。空气轴承的结构：由轴承内圈和外圈，外圈上有空气的进出口孔，内圈上有喷嘴。 空气轴承是指借助于轴承滑动副表面之间形成的压力空气膜将负荷支承起来的轴承，工作时滑动副表面之间完全由气膜分开。空气轴承属于滑动轴承中之流体滑动轴承，工作时为流体润滑，其润滑介质为空气。根据压力空气膜形成机理，来陌贝网了解更多轴承知识，空气轴承主要分为两类：空气动压轴承和空气静压轴承。空气动压轴承的压力空气膜是通过滑动副的相互运动将空气带入滑动副表面之间收敛性的区域而形成的，气膜大致为楔形，见图1。由于空气动压轴承不需要外部气源，因此也称为“自作用轴承”。
空气轴承是以高压气体将轴颈悬浮在轴承圈当中，用空气作为润滑剂的滑动轴承，完全消除了固体之间的摩擦及由此引起的发热。空气比油粘滞性小，耐高温，无污染，因而可用于高速机器、仪器及放射性装置中，但其负荷能力比油低。普通钢制的滚动轴承在极高的转逮下，其滚动体(滚珠或滚柱)作用在外圈滚道上的离心力太大，无法承受。因此，以陶瓷滚动体取代钢制滚动体，前者的质量较轻，离心力因此减小。同时，减小滚动体的直径，以降低其离心力。对于超高速切削机床来说，比较理想的主轴承是空气轴承和磁力轴承。
空气轴承应用在高速、低摩擦、高温、低温及有辐射性的场合，显示了独具的优越性。如在高速磨头、高速离心分离器、陀螺仪表、原子反应堆冷却用压缩机、高速鼓风机、电子计算机记忆装置等技术上，由于采用了空气轴承，突破了使用滚动轴承或油膜轴承所不能解决的困难。

空气轴承是利用空气弹性势来起支承作用的一种新型轴承。基于空气的固有属性（粘度低且随温度变化小、耐辐射等），空气轴承在高速、低摩擦、高温、低温及有辐射性的场合，显示了独具的优越性。

结构：由轴承内圈和外圈，外圈上有空气的进出口空，内圈上有喷嘴。具体见附图

用途：在高速磨头、高速离心分离器、陀螺仪表、原子反应堆冷却用压缩机、电子计算机记忆装置等技术上，采用了空气轴承，突破了使用滚动轴承或油膜轴承所不能解决的困难。

精度：空气轴承提供极高的径向和轴向旋转精度。由于没有机械接触，磨损程度降到了最低，从而确保精度始终保持稳定。

典型的同步径向偏摆值：<10微米（PCB钻孔主轴，高速）

典型的非同步径向偏摆值：<0.025微米（磁盘测试主轴，低速）

什么是空气轴承？

空气轴承是一种没有接触的系统，气膜就像润滑剂一样把相关运动的两个表面分离

空气轴承的类型

空气轴承有两大类型：

1. 空气静力学

o 外部加压：在压力下，对两个保持分离状态的表面之间进行独立的外部空气供给。

o 有一个连续流系统，加压气体可以从源流通过限流器进入轴承表面之间的间隙，流入轴承外部边缘的空气中

o 类型：单孔供给、内部孔、槽隙供给、和多孔

2. 空气动力学
o 自动产生：制成薄膜是由两个保持分离状态的表面的相关运动产生的。

o 空气动力轴承有多种类型。经向轴承和支撑轴承的设计特性大相径庭，并且存在不稳定的问题。

o 类型：单柱、三瓣、开槽（轴向/人字形/螺旋型）和梯级

空气轴承的优点:

1.更高精度

空气轴承提供极高的径向和轴向旋转精度。由于没有机械接触，磨损程度降到了最低，从而确保精度始终保持稳定。

由于制造结构的不同，空气主轴旋转时的精确性是天生具备的。特殊的制造技术提高了这一精确性，能够提供极高的旋转和轴向精度。空气主轴的设计是，能够在轴向和径向同时获得小于0.1微米TIR的旋转精确性。由于旋转的转子和静态支撑部分之间没有机械接触，所以没有磨损产生，从而确保精度始终保持稳定——制造商使用统计学加工控制的一个重要特性。

典型的同步径向偏摆值：<10微米（PCB钻孔主轴，高速）

典型的非同步径向偏摆值：<0.025微米（磁盘测试主轴，低速）

2.高速

空气轴承内部的低剪切力，能够在提供极高转速的同时，将动力损失降到最低，并使产生的热量非常小。转速可以超过300,000转/分钟。

空气轴承阻力较低，允许较高的速度，并能同时保持较低的振动水平。摩擦对空气轴承旋转的阻碍非常小，并且，因此使得动力损失和热量产生也非常小。这使得转子能够以极高的表面速度运行。有些主轴中，较高的旋转速度会导致轴承硬度的增加——由空气动力学和回转加劲的特点导致的。

3.增加刀具寿命

使用空气轴承意味着能够大大延长刀具的寿命。

较低的振动和较高的旋转精度，意味着钻头、刀具、砂轮、和钻探工具都会有更长的寿命——降低了保养和运行成本。特别地，在PCB钻孔行业中，目前使用的钻针直径更小至50微米，只有空气主轴才能以所需的速度运行，以确保刀具的寿命达到要求

砂轮寿命的典型增长：1.5倍～4倍，取决于应用领域和砂轮类型。

4.提高表面光度
空气主轴精确的、可重复的运动，使得表明光度达到了非常出色的程度。

空气主轴的应用（如：半导体加工）提供了流畅的、精确的、可重复的运动——使得表面光度更佳。与滚珠轴承主轴不同，空气轴承提供了稳定的轴承硬度，能够确保所加工的硬质材料表面以下部分的破损程度最小。由于硬度是由贯穿轴承的、始终如一的空气流提供的，转子所经受的、来自外负载的作用力，在其旋转时稳定的分布在所有点上。这一特性与研磨时产生良好的表面光度息息相关。

:典型的表面光度：
表面研磨——<0.05微米（2微英寸）CLA
菱形转动、或者飞刀切削丙烯酸树脂和软性材料——<0.012微米（0.5微因存）CLA，达到稳定的光学品质

空气轴承硬度值：
——轴向：达到250牛顿/微米（1,400,000磅/英寸）
——径向：达到580牛顿/微米（3,300,000磅/英寸）

5.延长轴承寿命

由于没有机械接触、并且供给清洁的空气（没有油和水），因此轴承的寿命大大延长了。

轴承内部没有任何金属与金属之间的接触，如果供给的空气清洁、且没有油和水，将确保实际上无限的寿命，此外，由于运行的性质，空气轴承会从轴承尾部不断排除空气，这就形成了阻碍外部有害污染物（如：原料碎片、或者切割液）进入的天然屏障。这增加了机器的利用率，减少了停机时间，从而提高了整体的效率。

6.温度上升缓慢

低摩擦，稳定的空气流、和有效的动力传送，使温度上升幅度降到最低。

由于多种因素（如：低摩擦，稳定的空气流、和有效的动力传送），主轴转子的热效应非常小。此外，特殊材料和结构方法的选择，以及内部的液体冷却管道，几乎完全消除了温度的上升，因此，无需预热阶段。

7.减少保养

只需要极少的保养。对空气供给和冷却系统的定期检查，就是确保完全可靠性所需完成的全部工作。

通常，对空气供给进行定期检查就足以确保完全的轴承可靠性。如果主轴是在设计规范限定的条件下运行的，主轴拥有很长的运转寿命。一般保养通常包括：确保空气和水供给保持清洁，并达到正确的标准。

注意：将夹头或者其他支撑装置安装到主轴上，必须遵循特定的保养规定。

典型的空气过滤要求：0.1微米

8.增大负载能力

空气轴承能够支撑很大的负载，所以使得它们能够被应用于很多行业的机械工具中。

空气轴承设计能够具备较高的负载能力、较高的硬度能力、或者两者同时兼备。在很多空气轴承的应用中，主轴速度相对较低，因此能够组成径向和轴向半径较大的轴承。

径向轴承的负载可达500千克。

轴向轴承的负载可达500千克。

9.降低振动

空气主轴运行时，只产生最小幅度的振动和可闻噪音。

由于达到了高度的平衡标准、而且没有机械接触，西风空气主轴产生的振动幅度和可闻噪音都是最小的。

典型的平衡标准：G0.4或者更高。

典型的振动幅度：<0.2毫米/秒（低速主轴）。<1.0毫米/秒（高速主轴）。

典型的噪音水平：70～80调整分贝

10.清洁

唯一使用的润滑剂是空气；因此，对于必须要求无污染的工件、或者工作环境来说，空气轴承技术是理想的。

在从空作环境中去除脂、油、和油雾后，使用空气主轴的条件将保持更加清洁。空气轴承对环境不产生反作用，因此，是无尘环境（如：磁盘驱动器制造）的理想应用产品。事实上，特殊设计的西风空气主轴还能在高度真空的条件下使用，如：已经在半导体硅晶片制造方面的应用。

主轴可以运行的、典型的无尘室标准：100级。