【空氣軸(zhou)承】空氣軸(zhou)承原理是什么 空氣軸(zhou)承的優點(dian)有(you)哪些
空氣軸承原理是什么
空(kong)氣(qi)(qi)軸(zhou)承(cheng)(cheng)(又稱為氣(qi)(qi)浮軸(zhou)承(cheng)(cheng))指(zhi)的是用氣(qi)(qi)體(通常是空(kong)氣(qi)(qi),但也有可能(neng)(neng)是其它氣(qi)(qi)體)作(zuo)為潤(run)滑(hua)劑的滑(hua)動軸(zhou)承(cheng)(cheng)。空(kong)氣(qi)(qi)比油粘滯性(xing)小,耐高溫,無污染,因而可用于高速機器(qi)、儀器(qi)及放射性(xing)裝置中,但其負荷(he)能(neng)(neng)力比油低。 空氣(qi)(qi)軸(zhou)承分為三(san)大類(lei):空氣(qi)(qi)靜壓(ya)軸(zhou)承、空氣(qi)(qi)動壓(ya)軸(zhou)承和擠(ji)壓(ya)膜軸(zhou)承。在一般工業中,空氣(qi)(qi)靜壓(ya)軸(zhou)承用得較廣泛。空氣(qi)(qi)軸(zhou)承是利用空氣(qi)(qi)彈性(xing)勢(shi)能來(lai)起(qi)支(zhi)承作用的一種新(xin)型軸(zhou)承。
空氣軸承的優點有哪些
1、更高精度
空氣(qi)軸(zhou)(zhou)承提供極高的徑向(xiang)和軸(zhou)(zhou)向(xiang)旋轉精度。由于沒有機械接觸,磨損程度降到了最低,從而(er)確保(bao)精度始(shi)終保(bao)持穩定(ding)。
由于制造結構的(de)(de)不同,空氣主(zhu)軸(zhou)(zhou)旋轉時的(de)(de)精(jing)(jing)確性(xing)是(shi)天生具備的(de)(de)。特殊的(de)(de)制造技術(shu)提高(gao)了這一精(jing)(jing)確性(xing),能夠提供極高(gao)的(de)(de)旋轉和軸(zhou)(zhou)向精(jing)(jing)度。空氣主(zhu)軸(zhou)(zhou)的(de)(de)設計(ji)是(shi),能夠在軸(zhou)(zhou)向和徑向同時獲得(de)小(xiao)于0.1微(wei)米TIR的旋轉(zhuan)精確性。由于(yu)旋轉(zhuan)的轉(zhuan)子和靜(jing)態支撐部分之(zhi)間沒有機(ji)械接(jie)觸,所以(yi)沒有磨損(sun)產生(sheng),從而確保精度始(shi)終(zhong)保持穩定——制(zhi)造商使用統(tong)計學(xue)加工控制(zhi)的一(yi)個重要特性。
典型的同(tong)步(bu)徑向(xiang)偏擺值:<10微米(mi)(PCB鉆孔主(zhu)軸,高速)
典(dian)型的非同步徑(jing)向偏擺值:<0.025微米(磁盤測試(shi)主軸,低速(su))
D1787高端PCB主(zhu)軸(zhou)的(de)動態偏擺(bai)與轉子速度之間的(de)關系
D1640-05磁(ci)盤測試主(zhu)軸的非(fei)同步徑向偏擺與轉(zhuan)子速度(du)之間的關系
2、高速
空氣軸承內部的低(di)(di)剪切力,能夠(gou)在提(ti)供(gong)極(ji)高轉速的同時,將動力損失(shi)降到最低(di)(di),并使(shi)產生的熱(re)量非(fei)常小。轉速可以(yi)超(chao)過300,000轉/分(fen)鐘。
空氣(qi)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)阻力較(jiao)低(di),允許較(jiao)高(gao)的(de)(de)速(su)度,并能(neng)同時保持(chi)較(jiao)低(di)的(de)(de)振動水平(ping)。摩(mo)擦對空氣(qi)軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)旋(xuan)轉的(de)(de)阻礙(ai)非(fei)常(chang)(chang)小(xiao),并且(qie),因此(ci)使得動力損失和(he)熱量產生也非(fei)常(chang)(chang)小(xiao)。這使得轉子能(neng)夠以極(ji)高(gao)的(de)(de)表面速(su)度運(yun)行。有些主軸(zhou)(zhou)中,較(jiao)高(gao)的(de)(de)旋(xuan)轉速(su)度會導致軸(zhou)(zhou)承(cheng)(cheng)硬(ying)度的(de)(de)增加——由空氣動(dong)力學和回轉(zhuan)加勁的(de)特(te)點導致的(de)。
各個市場領(ling)域(yu)中目前最高(gao)速(su)西風空氣主軸(zhou)的圖示
3、增加刀具壽命
使(shi)用(yong)空(kong)氣(qi)軸(zhou)承意味(wei)著(zhu)能夠(gou)大大延長刀具的壽命。
較低(di)的振動和較高的旋轉精度(du),意味(wei)著鉆頭、刀具、砂輪、和鉆探(tan)工具都會有更長(chang)的壽(shou)命——降低了保養和運行成本。特別地,在PCB鉆(zhan)孔行(xing)業中,目前(qian)使用的鉆(zhan)針(zhen)直徑更(geng)小至50微(wei)米,只有空氣主軸(zhou)才能(neng)以所需的(de)速度(du)運行,以確保刀具的(de)壽命達到要求
砂輪壽命的典型增長:1.5倍(bei)~4倍,取決于應(ying)用(yong)領域(yu)和(he)砂輪類型
直徑0.01的PCB鉆(zhan)孔工具壽命與旋轉速度(du)之間的關系(xi)
4、提高表面光度
空氣主軸精(jing)確的(de)、可(ke)重復的(de)運動(dong),使得表明光度(du)達(da)到了非常出色的(de)程度(du)。
空氣(qi)主軸的(de)(de)應(ying)用(如:半導體加工)提供了流(liu)暢的(de)(de)、精確的(de)(de)、可重復(fu)的(de)(de)運動——使得表(biao)面(mian)光度(du)(du)更佳。與滾(gun)珠軸承(cheng)(cheng)主軸不同,空氣軸承(cheng)(cheng)提(ti)供了穩定的(de)(de)軸承(cheng)(cheng)硬度(du)(du),能夠確保所加工(gong)的(de)(de)硬質(zhi)材料表(biao)面(mian)以下部分的(de)(de)破損程度(du)(du)最小(xiao)。由于(yu)硬度(du)(du)是由貫穿軸承(cheng)(cheng)的(de)(de)、始終如一的(de)(de)空氣流提(ti)供的(de)(de),轉子所經受的(de)(de)、來(lai)自外(wai)負載的(de)(de)作用力,在其旋(xuan)轉時穩定的(de)(de)分布在所有點上。這一特性與研磨時產生良(liang)好(hao)的(de)(de)表(biao)面(mian)光度(du)(du)息息相關。
典型的(de)表(biao)面光(guang)度:
表面研磨——<0.05微米(2微(wei)英寸)CLA
菱(ling)形轉(zhuan)動(dong)、或者飛刀切削丙烯酸樹脂和軟性材料——<0.012微(wei)米(0.5微英寸)CLA,達到(dao)穩定的光學品(pin)質(zhi)
空氣(qi)軸(zhou)承(cheng)硬度(du)值:
——軸向:達到250牛頓(dun)/微(wei)米(1,400,000磅/英寸)
——徑向:達到580牛頓/微米(3,300,000磅/英寸(cun))
空氣主(zhu)軸精確的、可重復的運動,使得表明光度達到了非常出色(se)的程度。
C滾動元件軸承和空氣軸承的硬度比較
5、延長軸承壽命
由于沒(mei)有(you)機械接(jie)觸、并且供給清潔的空氣(沒(mei)有(you)油和水),因此(ci)軸承(cheng)的壽命大大延長了。
軸承內部沒(mei)有任何金屬與金屬之間的(de)(de)接觸,如果供給的(de)(de)空(kong)氣(qi)清潔、且沒(mei)有油(you)和水,將確保實際上無限的(de)(de)壽命(ming),此外,由于(yu)運行的(de)(de)性質,空(kong)氣(qi)軸承會從(cong)軸承尾部不斷排除空(kong)氣(qi),這就(jiu)形(xing)成(cheng)了(le)(le)阻礙外部有害污(wu)染(ran)物(如:原(yuan)料碎片、或者切(qie)割液)進(jin)入(ru)的(de)(de)天然屏障。這增加(jia)了(le)(le)機器的(de)(de)利用(yong)率,減少了(le)(le)停機時(shi)間,從(cong)而(er)提高了(le)(le)整體的(de)(de)效率。
滾(gun)珠軸承(cheng)和空氣軸承(cheng)壽(shou)命的比較(jiao)
6、溫度上升緩慢
低摩擦,穩定的(de)空氣流(liu)、和(he)有效的(de)動力傳(chuan)送,使溫(wen)度(du)上升幅度(du)降到最低。
由于多種因素(su)(如:低摩擦,穩(wen)定的(de)(de)(de)空氣流、和(he)有效的(de)(de)(de)動力傳送(song)),主軸(zhou)轉子的(de)(de)(de)熱(re)效應非常小。此(ci)外,特(te)殊材料和(he)結構方法的(de)(de)(de)選(xuan)擇,以及內部的(de)(de)(de)液體冷卻(que)管道,幾乎完全消除了溫度的(de)(de)(de)上升(sheng),因此(ci),無(wu)需預熱(re)階段。
水冷卻PCB鉆孔主軸在200,000轉/分鐘的速度時(shi)的熱(re)成(cheng)像(xiang)
7、減少保養
只需要極少的保養。對(dui)空(kong)氣(qi)供給和冷卻系統的定(ding)期(qi)檢查(cha),就是確保完全可靠性所需完成的全部工作。
通常(chang),對空氣(qi)供(gong)給進行定(ding)期檢查就足(zu)以確(que)保完全的(de)軸承可靠性。如果主軸是在設計規范限定(ding)的(de)條件下運行的(de),主軸擁有很長的(de)運轉壽(shou)命。一般(ban)保養通常(chang)包括:確(que)保空氣(qi)和水供(gong)給保持清(qing)潔,并達到正(zheng)確(que)的(de)標(biao)準。
注意:將夾頭(tou)或者其他支撐裝(zhuang)置安裝(zhuang)到主軸上,必(bi)須(xu)遵(zun)循特(te)定的保(bao)養規定。
典型的(de)空氣(qi)過濾(lv)要求:0.1微米
8、增大負載能力
空氣軸承能夠(gou)支撐很大的(de)負載,所(suo)以(yi)使得它們能夠(gou)被應用(yong)于很多行業的(de)機(ji)械工(gong)具中。
空(kong)氣軸承設計(ji)能(neng)夠具備較(jiao)高(gao)的(de)負載能(neng)力、較(jiao)高(gao)的(de)硬度能(neng)力、或者(zhe)兩者(zhe)同時兼備。在很多空(kong)氣軸承的(de)應(ying)用中,主軸速度相對(dui)較(jiao)低,因此(ci)能(neng)夠組成徑向和軸向半(ban)徑較(jiao)大的(de)軸承。
9、降低震動
空氣(qi)主軸運行時,只產生最小幅(fu)度(du)的振動和可聞噪音。
由于達到了高度(du)的(de)平衡標準、而且沒(mei)有機(ji)械接(jie)觸,西風空(kong)氣(qi)主軸產生的(de)振動幅度(du)和(he)可聞噪音都(dou)是最小的(de)。
典型的平衡標準:G0.4或(huo)者(zhe)更高。
典(dian)型的振動幅度:<0.2毫米/秒(低速主軸)。<1.0毫米/秒(高速主軸)。
典(dian)型的噪音水平:70~80調整分(fen)貝
D1733PCB主軸徑向振動與(yu)轉子速(su)度之(zhi)間的(de)關系
10、清潔
唯一使用的(de)(de)(de)潤滑(hua)劑是空氣;因此,對(dui)于必(bi)須要求無污染的(de)(de)(de)工(gong)件、或者工(gong)作環境來說,空氣軸承技術是理(li)想(xiang)的(de)(de)(de)。
在從空(kong)作環境中去除脂、油(you)、和油(you)霧后,使用(yong)(yong)空(kong)氣主軸的(de)條件將(jiang)保持更加清潔。空(kong)氣軸承對環境不產生反作用(yong)(yong),因此,是無塵環境(如:磁(ci)盤驅(qu)動器(qi)制造)的(de)理想應用(yong)(yong)產品。事(shi)實上(shang),特(te)殊設計的(de)西風(feng)空(kong)氣主軸還能(neng)在高度真空(kong)的(de)條件下使用(yong)(yong),如:已經在半導體硅晶片(pian)制造方面(mian)的(de)應用(yong)(yong)。
主軸(zhou)可以(yi)運行(xing)的、典型(xing)的無塵室(shi)標準(zhun):100級(ji),絕對無(wu)塵環境(jing)。