【空氣軸(zhou)承】空氣軸(zhou)承原(yuan)理是什么 空氣軸(zhou)承的優點有(you)哪些
空氣軸承原理是什么
空(kong)(kong)氣(qi)軸承(又稱為氣(qi)浮軸承)指的(de)是(shi)用氣(qi)體(ti)(通(tong)常是(shi)空(kong)(kong)氣(qi),但也有(you)可能是(shi)其它氣(qi)體(ti))作為潤滑(hua)劑(ji)的(de)滑(hua)動(dong)軸承。空(kong)(kong)氣(qi)比油粘滯性小,耐高溫,無污染(ran),因而可用于高速機器、儀器及放(fang)射性裝置中,但其負荷能力比油低。 空氣(qi)軸(zhou)(zhou)承(cheng)分為(wei)三大類:空氣(qi)靜壓(ya)軸(zhou)(zhou)承(cheng)、空氣(qi)動壓(ya)軸(zhou)(zhou)承(cheng)和擠壓(ya)膜軸(zhou)(zhou)承(cheng)。在一(yi)般工業中(zhong),空氣(qi)靜壓(ya)軸(zhou)(zhou)承(cheng)用得較廣泛。空氣(qi)軸(zhou)(zhou)承(cheng)是利用空氣(qi)彈性勢能來(lai)起支承(cheng)作用的一(yi)種(zhong)新型軸(zhou)(zhou)承(cheng)。
空氣軸承的優點有哪些
1、更高精度
空氣軸(zhou)承提供極(ji)高的徑向(xiang)和軸(zhou)向(xiang)旋轉(zhuan)精度(du)。由(you)于沒有機(ji)械接觸,磨(mo)損程度(du)降(jiang)到了最低,從而確保精度(du)始(shi)終保持穩定。
由于(yu)制造(zao)結構的不同(tong),空氣主(zhu)(zhu)軸(zhou)旋轉(zhuan)時的精確(que)(que)性是天生具備的。特殊(shu)的制造(zao)技術提高(gao)了這一精確(que)(que)性,能(neng)(neng)夠提供極高(gao)的旋轉(zhuan)和(he)軸(zhou)向精度。空氣主(zhu)(zhu)軸(zhou)的設計是,能(neng)(neng)夠在(zai)軸(zhou)向和(he)徑向同(tong)時獲得小(xiao)于(yu)0.1微米TIR的(de)旋(xuan)轉精確性。由于(yu)旋(xuan)轉的(de)轉子和靜態支撐部分(fen)之間沒(mei)有(you)機械接觸,所以沒(mei)有(you)磨損產生,從而確保精度始(shi)終保持穩定——制(zhi)造商使用(yong)統計學加工控制(zhi)的(de)一個重(zhong)要特性。
典型的同步徑向偏擺值:<10微米(PCB鉆(zhan)孔主軸(zhou),高速(su))
典型的非同步徑向偏擺值(zhi):<0.025微(wei)米(mi)(磁盤測(ce)試主軸,低速)
D1787高端PCB主軸的動態(tai)偏擺(bai)與轉子(zi)速(su)度之間的關系(xi)
D1640-05磁盤(pan)測試主軸的非同步(bu)徑向偏擺與轉(zhuan)子速度(du)之(zhi)間的關系
2、高速
空氣軸(zhou)承內部的低剪切力(li),能(neng)夠在提(ti)供(gong)極高轉速(su)的同時(shi),將動力(li)損失降到最低,并使產生的熱量非常小(xiao)。轉速(su)可(ke)以超過300,000轉(zhuan)/分鐘。
空(kong)氣軸(zhou)承(cheng)阻力較(jiao)低,允許較(jiao)高的(de)速度(du),并(bing)能同時保持(chi)較(jiao)低的(de)振動水平。摩擦對空(kong)氣軸(zhou)承(cheng)旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)的(de)阻礙非(fei)常小,并(bing)且,因此使(shi)得動力損(sun)失和熱量產生也非(fei)常小。這使(shi)得轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)子能夠(gou)以極高的(de)表面速度(du)運行。有些主軸(zhou)中,較(jiao)高的(de)旋轉(zhuan)(zhuan)(zhuan)速度(du)會導致軸(zhou)承(cheng)硬度(du)的(de)增(zeng)加——由空氣(qi)動力學和回轉加勁(jing)的(de)(de)特點導致的(de)(de)。
各個市場(chang)領域中目前最高速西風空氣主(zhu)軸(zhou)的圖示(shi)
3、增加刀具壽命
使用空氣軸承(cheng)意味(wei)著能夠(gou)大(da)(da)大(da)(da)延長刀具的壽(shou)命。
較低(di)的(de)振動(dong)和較高的(de)旋轉(zhuan)精度,意味著鉆(zhan)(zhan)頭(tou)、刀具、砂輪(lun)、和鉆(zhan)(zhan)探工具都(dou)會有更長(chang)的(de)壽命——降低了保養和運行成本。特別地,在PCB鉆孔行業(ye)中,目前使用的鉆針直徑更小至50微米,只有空(kong)氣(qi)主軸才能以(yi)所需的速度運行,以(yi)確保刀具的壽命(ming)達(da)到要求(qiu)
砂輪壽(shou)命的典型增長:1.5倍~4倍,取決于應用(yong)領(ling)域和砂輪類型
直徑0.01的PCB鉆孔(kong)工具(ju)壽命與(yu)旋轉速度之間的關系(xi)
4、提高表面光度
空(kong)氣主軸精確的、可重復的運動(dong),使得表明光度(du)達到(dao)了非常(chang)出色的程度(du)。
空(kong)氣主軸的(de)應用(如:半(ban)導體加工)提供(gong)了流暢(chang)的(de)、精確(que)的(de)、可重復的(de)運動(dong)——使(shi)得表面光度(du)(du)更佳。與滾(gun)珠軸承(cheng)(cheng)主軸不(bu)同(tong),空(kong)氣(qi)軸承(cheng)(cheng)提供了(le)穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)軸承(cheng)(cheng)硬度(du)(du),能(neng)夠確保所加(jia)工(gong)的(de)(de)(de)硬質材料表面以下(xia)部(bu)分的(de)(de)(de)破損程(cheng)度(du)(du)最小。由于硬度(du)(du)是由貫穿軸承(cheng)(cheng)的(de)(de)(de)、始終如(ru)一的(de)(de)(de)空(kong)氣(qi)流提供的(de)(de)(de),轉(zhuan)子所經受的(de)(de)(de)、來自外(wai)負(fu)載的(de)(de)(de)作用力(li),在其旋(xuan)轉(zhuan)時穩(wen)定(ding)的(de)(de)(de)分布在所有點上。這(zhe)一特性與研磨時產(chan)生良好的(de)(de)(de)表面光度(du)(du)息(xi)息(xi)相關。
典型的表面光度:
表面研磨——<0.05微(wei)米(2微英寸(cun))CLA
菱形轉(zhuan)動、或(huo)者飛刀切(qie)削丙烯酸樹脂(zhi)和軟性(xing)材料——<0.012微(wei)米(0.5微英寸(cun))CLA,達到穩定的光學品質(zhi)
空氣軸承硬度(du)值(zhi):
——軸向:達到250牛頓/微米(1,400,000磅/英寸)
——徑向:達到580牛(niu)頓(dun)/微米(3,300,000磅/英寸)
空氣主軸精確的(de)(de)、可(ke)重復的(de)(de)運(yun)動,使(shi)得表明光度(du)(du)達到了非常出色的(de)(de)程(cheng)度(du)(du)。
C滾動元件軸(zhou)承和(he)空氣(qi)軸(zhou)承的硬度比較
5、延長軸承壽命
由于(yu)沒(mei)(mei)有機械接觸、并且供給清潔(jie)的空氣(沒(mei)(mei)有油和水),因此軸承的壽命大大延長了。
軸(zhou)承(cheng)(cheng)內部(bu)沒(mei)有任何金屬與金屬之間的(de)(de)(de)接觸,如果(guo)供給的(de)(de)(de)空氣(qi)清潔、且沒(mei)有油和水,將確保(bao)實際上(shang)無(wu)限的(de)(de)(de)壽(shou)命,此外(wai),由于運行的(de)(de)(de)性(xing)質(zhi),空氣(qi)軸(zhou)承(cheng)(cheng)會從(cong)(cong)軸(zhou)承(cheng)(cheng)尾部(bu)不斷排(pai)除(chu)空氣(qi),這(zhe)就(jiu)形(xing)成了(le)阻礙外(wai)部(bu)有害污染物(如:原料碎片、或者切割液)進入的(de)(de)(de)天然屏障。這(zhe)增(zeng)加了(le)機(ji)器(qi)的(de)(de)(de)利用率,減(jian)少了(le)停機(ji)時間,從(cong)(cong)而提(ti)高了(le)整體的(de)(de)(de)效率。
滾珠軸承(cheng)和空氣軸承(cheng)壽命的比較(jiao)
6、溫度上升緩慢
低(di)摩擦,穩定的空氣流(liu)、和有效的動力傳送(song),使溫度上升幅度降到最(zui)低(di)。
由于多種(zhong)因素(如:低摩(mo)擦(ca),穩(wen)定的(de)(de)空(kong)氣流、和(he)有效(xiao)的(de)(de)動力傳(chuan)送),主軸(zhou)轉子的(de)(de)熱(re)效(xiao)應非常小。此外,特(te)殊材料和(he)結構(gou)方法的(de)(de)選擇,以(yi)及內部的(de)(de)液體冷卻管道,幾乎完全消除了(le)溫度的(de)(de)上升,因此,無需預熱(re)階段。
水冷卻(que)PCB鉆(zhan)孔主軸在200,000轉(zhuan)/分鐘的(de)速(su)度時的(de)熱成像(xiang)
7、減少保養
只需要(yao)極少的(de)保養。對空氣供給和冷卻系統(tong)的(de)定期檢查,就是(shi)確保完全(quan)可靠性所需完成的(de)全(quan)部工(gong)作。
通(tong)常,對(dui)空(kong)氣供給進(jin)行(xing)定期檢查(cha)就足以確保(bao)(bao)完全的(de)軸承可靠性。如(ru)果主(zhu)軸是(shi)在設計規范(fan)限定的(de)條(tiao)件下運(yun)行(xing)的(de),主(zhu)軸擁有很長(chang)的(de)運(yun)轉壽命。一般保(bao)(bao)養通(tong)常包括(kuo):確保(bao)(bao)空(kong)氣和水(shui)供給保(bao)(bao)持清(qing)潔,并達到正確的(de)標準。
注意:將夾頭或者其他支(zhi)撐(cheng)裝置安(an)裝到主軸上(shang),必須遵循特定的保養規定。
典(dian)型的空氣過(guo)濾要求(qiu):0.1微米
8、增大負載能力
空氣軸承能夠(gou)(gou)支撐很大的(de)負(fu)載(zai),所以使得(de)它們能夠(gou)(gou)被應用(yong)于很多行(xing)業的(de)機(ji)械(xie)工具中。
空氣軸(zhou)(zhou)承設計能(neng)(neng)夠具備較高(gao)的負(fu)載能(neng)(neng)力(li)、較高(gao)的硬度(du)能(neng)(neng)力(li)、或者兩者同時兼備。在很多空氣軸(zhou)(zhou)承的應(ying)用中,主軸(zhou)(zhou)速度(du)相對(dui)較低(di),因此能(neng)(neng)夠組(zu)成徑向和軸(zhou)(zhou)向半(ban)徑較大的軸(zhou)(zhou)承。
9、降低震動
空氣主軸(zhou)運行時,只產生最小幅度的振動和(he)可聞(wen)噪音(yin)。
由(you)于(yu)達(da)到(dao)了高度的(de)平衡標準、而且(qie)沒(mei)有機械接觸,西風空氣主軸產生的(de)振動幅度和可聞噪音都(dou)是最小的(de)。
典(dian)型的平衡(heng)標準:G0.4或(huo)者更高。
典(dian)型(xing)的振(zhen)動(dong)幅度:<0.2毫米/秒(低速主軸(zhou))。<1.0毫米/秒(miao)(高(gao)速(su)主軸)。
典型的噪(zao)音水平:70~80調整分貝(bei)
D1733PCB主軸徑(jing)向振動與轉子速度(du)之間的關(guan)系
10、清潔
唯一使用的潤滑劑是(shi)空氣;因(yin)此,對于(yu)必須(xu)要求無污染的工件、或者工作環境來說(shuo),空氣軸承技術是(shi)理想(xiang)的。
在(zai)從空(kong)作(zuo)環(huan)境中去(qu)除脂、油(you)、和油(you)霧后,使用(yong)空(kong)氣(qi)主(zhu)軸的(de)條件(jian)將保持更加清潔。空(kong)氣(qi)軸承對環(huan)境不(bu)產(chan)生反(fan)作(zuo)用(yong),因此,是無塵環(huan)境(如:磁(ci)盤驅動器制(zhi)(zhi)造)的(de)理想(xiang)應用(yong)產(chan)品。事實上,特殊設計(ji)的(de)西風空(kong)氣(qi)主(zhu)軸還能(neng)在(zai)高度(du)真(zhen)空(kong)的(de)條件(jian)下(xia)使用(yong),如:已經在(zai)半導(dao)體硅晶(jing)片制(zhi)(zhi)造方(fang)面的(de)應用(yong)。
主軸(zhou)可以運行的、典型的無(wu)塵室標(biao)準(zhun):100級,絕對無塵環境(jing)。