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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)
D1787高端PCB主轴的动态偏摆与转子速度之间的关系
D1640-05磁盘测试主轴的非同步径向偏摆与转子速度之间的关系
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。
各个市场领域中最高速西风空气主轴的图示
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,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
直径0.01的PCB钻孔工具寿命与旋转速度之间的关系
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微英寸)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)
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。
C滚动元件轴承和空气轴承的硬度比较
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。
滚珠轴承和空气轴承寿命的比较
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。
水冷却PCB钻孔主轴在200,000转/分钟的速度时的热成像
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
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。
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
D1733PCB主轴径向振动与转子速度之间的关系
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,特殊设计的吸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,绝对无尘环境。
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。
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。
1.滚动轴承的摩擦系数比滑动轴承小,传动效率高。一般滑动轴承的摩擦系数为0.08-0.12,而滚动轴承的摩擦系数仅为0.001-0.005; 2.滚动轴承已实现标准化、系列化、通用化,适于大批量生产...
SKF轴承,INA轴承,FAG轴承,NSK轴承,NTN轴承,NACHI轴承,IKO轴承等这些进口轴承 是生产那种轴承的?
进口轴承啊 给你个地址 你自己看 或者百度搜 多的是http://www.jk-skf.com/web_20/cn/
天津鑫路盛腾轴承有限公司 为你解答疑惑 轴承广泛应用在:铁路机车四辆·汽车·航空工程·金属切削机床·木材、塑料及其它非金属加工设备·成形设备·钢铁加工设备, 转炉,铸造设备,轧机·机械传动设备·造纸机...
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。
毫米级空气轴承的结构与MEMS制造工艺研究
为了研究应用于微型推进系统的微型空气轴承(Micro Air Bearing,MAB)的结构形式及微机电系统(Micro-Electro-Mechanical System,MEMS)制造工艺,在保证性能需求的前提下,充分考虑轴承结构与MEMS工艺尤其是多层硅直接键合技术(Silicon Direct Bonding,SDB)的兼容性,提出了总厚度为1.5mm的新型结构形式并制定了完整的制造工艺流程;针对微型空气轴承制造的3B(Bearing,Blade,Bonding)挑战,采用变量实验的方法,研究了刻蚀参数对于轴承结构精度的影响规律,轴承侧壁垂直度达到89°,侧壁粗糙度小于10nm,消除了腐蚀扩散等常见的MEMS工艺缺陷,提高了叶片结构的完整性和均匀性,获得了多层硅直接键合的最优工艺参数,通过MATLAB图像处理程序定量分析三层直接键合率达到85%,优于之前报道的结果。研究结果说明,MEMS制造工艺能够用于微型空气轴承的制造,但在结构设计中必须考虑工艺兼容性,刻蚀的偏压功率和腔体压力对于径向轴承的侧壁垂直度和粗糙度具有重要影响,在刻蚀叶片时必须调整刻蚀保护循环比来保证其结构的完整性和均匀性,减少键合层数和应力累积水平对于多层硅直接键合率的提升具有重要作用。
轴承检修
轴承检修 高、中压缸的前轴承为自位式可倾瓦轴承,轴承体制承两半,在水平中分面用销定位, 各瓦块装在轴承体内, 以球面垫块来支承和定位, 垫块球面与瓦块中心的垫片接触, 使轴承 与转子能自动对中,轴承体有五块钢垫块支承在轴承座球形孔上,垫块与轴承体间有垫片, 可调整轴承中心,有轴向定位装置防止轴承轴向移动。高、中压缸的后轴承为可倾瓦轴承, 除轴承体与轴承座之间无球形垫块外,其他与前轴承相似。 低压缸钱轴承上半瓦为圆筒形,下半瓦为两块可倾瓦组成,轴承体与轴承之间有球形 调整垫块。后轴承为圆筒形,带球形调整垫块。 推力轴承位于高、中压前轴承之前,并处于同一轴承座内,推力轴承是自位式的,通 过均压块, 使每一个瓦块都承受同样的载荷。 瓦块和均压块装在支承环内, 支承环则装于壳 体内。推力轴承壳体的轴向位置,可由定位机构调整。 发电机前后轴承有端盖支承并经绝缘,其上半为椭圆瓦,下半为圆筒瓦。 励磁机
本文由制造原理签约作者 张先生 撰写 感谢 图片来自互联网
轴承,相信大家都不会陌生,它是当代机械设备中的重要零部件。在早期的直线运动轴承形式,就是在一排撬板下放置一排木杆。现代直线运动轴承使用的是同一种工作原理,只不过有时用球代替滚子。最简单的旋转轴承是轴套轴承,它只是一个夹在车轮和轮轴之间的衬套。这种设计随后被滚动轴承替代,就是用很多圆柱形的滚子替代原先的衬套,每个滚动体就像一个单独的车轮。在1854年,法国人G.A伊恩当时提出用气体做润滑剂的想法,终于在1896年,第一个空气轴承问世了。
那今天就给大家介绍一下空气轴承。
空气轴承,顾名思义,运用气体做润滑剂的轴承最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。
1.气体润滑轴承形成承载气膜的机理与液体润滑轴承相同,分为气体动压轴承和气体静压轴承。气体动压轴承:是利用气体在楔形空间产生的流体动压力来支承载荷的。常在轴颈或轴瓦的表面做出浅螺纹槽,利用槽的泵唧作用提高承载能力。气体动压螺旋槽推力轴承:为气体动压螺旋槽推力轴承。气体静压轴承:气体静压轴承的供气压力一般不超过0.6兆帕。气体通过供气孔进入气室,然后分数路流经节流器进入轴承和轴颈的间隙,再从两端流出轴承,在间隙内形成支承载荷的静压气膜。气体静压轴承的内孔表面一般不开气腔,以增大气膜刚度,提高稳定性。
2.按承受载荷的方向不同,又可分为气体径向轴承、气体推力轴承和气体径向推力组合轴承。
①摩阻极低:由于气体粘度比液体低得多,在室温下空气粘度仅为10号机械油的五千分之一,而轴承的摩阻与粘度成正比,所以气体轴承的摩阻比液体润滑轴承低。
②适用速度范围大:气体轴承的摩阻低,温升低,在转速高达5万转/分时,其温升不超过20~30℃,转速甚至有高达130万转/分的。气体静压轴承还能用于极低的速度,甚至零速。
③适用温度范围广:气体能在极大的温度范围内保持气态,其粘度受温度影响很小(温度升高时粘度还稍有增加,如温度从20℃升至100℃,空气粘度增加23%),因此,气体轴承的适用温度范围可达-265℃到1650℃。
④承载能力低:动压轴承的承载能力与粘度成正比,气体动压轴承的承载能力只有相同尺寸液体动压轴承的千分之几。由于气体的可压缩性,气体动压轴承的承载能
力有极限值,一般单位投影面积上的载荷只能加到0.36兆帕。
⑤加工精度要求高:为提高气体轴承的承载能力和气膜刚度,通常采用比液体润滑轴承小的轴承间隙(小于0.015毫米),需要相应地提高零件精度。
50年代以来,气体轴承的应用越来越广泛,并且受到广泛和深入的研究。目前气体轴承可用于纺织机械、电缆机械、仪表机床、陀螺仪、高速离心分离机、牙钻、低温运转的制冷机、氢膨胀机和高温运转的气体循环器等。
飞机制造在最近这些年改变巨大。绝大多数飞机现在在移动装配线上建造。尽管如此,许多航空制造商仍依赖立式千斤顶、拖拉器或高架起重机,以通过不同制造段移动飞机。
庞巴迪航宇曾经在多伦多装配厂使用千斤顶,直到几年前转换为Airfloat公司的轮式空气脚轮运输器。这些运输器也叫做自动启动导向车(APGV),可简易和安全地移动6吨的飞机机身。每个运输器超过6米长,由结构管和激光切割钢板制成。运输器还带有前后脚轮滑板,前光学传感器可跟随车间地板上的一条标记线,把运输器送到不同工作站。
在装配之前,装载机身的运输器被牵引到装配线起点。车间气源线连到运输器然后开启。当空气流进运输器时(80psi),其脚轮滑板展开以抬起运输器和机身,距离地面仅几个毫米。运输器的光学传感器之后激光,沿着标记线到第一个工作站。在这里滑板展开,机身升起实施装配。当装配完成后,滑板撤回,运输器降低并移动到下一个工作站。当装配于最后的工作站结束后,运输器牵引到下一装配线。必要时,可以通过操作员使用一个无限控制器,在工作站之间无线导航运输器。此外,运输器上耐用的轮使其可在空载或满载、崎岖表面或室外的情况下牵引。
GE航空也受益于Airfloat公司的空气轴承技术,用于GEnx发动机先进碳纤维组件制造。工人以往是在30万平方英尺的工厂内移动重达5000~12000磅的笨重零件箱和工装夹具。几年前,管理层寻找一个不需要传统轮式小车和有人拖拉器的方式来移动并定位这些夹具。这些机器都很难在有限空间内机动,并损坏工厂的混凝土地板。GE使用Airfloat创建一个定制的空气轴承平台,可轻易提起夹具以便安全移进和移出狭小空间。平台包括支撑两侧框架的前后轮式“升降滑动”空气滑板,以及一个安在前滑板上、可导向的“动力拖拉器”。
在两个工人调整框架的宽度以适应夹具后,夹具放置于框架上。拖拉器操作员之后连接拖拉器到前滑板。当他握紧拖拉器的操纵启动装置后,空气流到两个滑板,升起并提升平台和夹具离开地面。操作员在两名工人的帮助下,缓慢移动平台到需要去的地方。一个工作作为观察员,另一名监测气源线以确保它保持连接并且不打结。当达到目的地的时候,操作员松开启动装置并打断气流以使平台下降到地面。有了这个平台,工人可在5分钟内绕着敏感的电气柜和建造柱而安全移动一个夹具。用传统的小车和拖拉器则需要45分钟。
刘亚威(转载请注明作者!)
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刘银松、徐荣发。