氣浮軸承是一種利用高壓氣體(空氣、氮氣等)形成氣膜來實現(xiàn)非接觸支撐的軸承技術,具有零摩擦、無磨損、超高精度等特點,廣泛應用于精密制造、半導體設備、航空航天等領域。
1. 氣浮軸承的核心原理
氣浮軸承通過向軸承間隙(通常5~50μm)注入高壓氣體,形成一層穩(wěn)定的氣膜,使轉子與定子完全分離,實現(xiàn):
非接觸懸浮:消除機械摩擦,理論壽命無限(無磨損)。
納米級精度:氣膜均勻性可達亞微米級,適合超精密運動控制。
零污染:無需潤滑,潔凈度高,適用于無塵環(huán)境(如光刻機)。
2. 氣浮軸承的主要類型
(1)按氣膜形成方式分類
類型 |
原理 |
特點 |
應用 |
靜壓氣浮軸承 |
外部氣源持續(xù)供壓,氣膜穩(wěn)定 |
承載力高、剛度大,但需復雜氣路 |
機床主軸、精密測量 |
動壓氣浮軸承 |
依靠轉子高速旋轉自生氣壓 |
無需外部氣源,但啟動/停止階段有接觸 |
高速渦輪機、飛輪儲能 |
(2)按結構分類
3. 核心性能參數(shù)
參數(shù) |
說明 |
典型值 |
氣膜厚度 |
轉子與定子間距 |
5~50 μm |
剛度 |
抵抗變形的能力 |
50~500 N/μm |
承載力 |
單軸承最大負載 |
幾十至上千牛(N) |
供氣壓力 |
氣源壓力需求 |
0.3~0.8 MPa |
運動精度 |
旋轉/直線運動誤差 |
≤0.1 μm(高端應用)
|
4. 氣浮軸承的優(yōu)缺點
? 優(yōu)點
零摩擦 & 無磨損:理論壽命無限長,維護成本極低。
超高精度:無機械振動,運動重復性達納米級(如光刻機)。
高速度:轉速可達10萬RPM以上(如牙鉆、離心機)。
潔凈無污染:無需潤滑油,適合半導體、醫(yī)療設備。
? 局限性