什么是气体轴承?

[拼音]：qiti zhoucheng

[外文]：gas bearing

用气体作润滑剂的滑动轴承。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。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。

早在1854年，法国人G.A.伊恩就提出过用气体作润滑剂的设想。1896年第一个空气轴承问世。1913年英国人W.J.哈里森发表气体润滑轴承流体动力学分析的论文。50年代以来，气体轴承的应用逐步扩大，并受到广泛和深入的研究。

气体轴承有以下特点。

（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。

气体润滑轴承形成承载气膜的机理与液体润滑轴承相同，故也分为气体动压轴承和气体静压轴承。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。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。图1为气体动压螺旋槽推力轴承。气体静压轴承（图2）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。

制造气体轴承的材料有工具钢、青铜、钨钴钼合金、粉末冶金多孔材料、陶瓷和工程塑料等。

参考书目

J.W.鲍威尔著，丁维刚、林向群等译：《空气静压轴承设计》，国防工业出版社，北京，1978。（J.W.Powell，Design of Aerostatic Bearings，Machinery Publ.Co.，1970.）