Ložiská sú nevyhnutnou súčasťou moderných strojov a väčšina ľudí pozná valivé ložiská, ktoré sú pravdepodobne najpoužívanejším typom. Tieto ložiská hrajú kľúčovú úlohu v rôznych strojoch a mechanických zariadeniach. Ale čo presne jevzduchové ložisko?
Vzduchové ložisko(plynové ložisko): Vzduchové ložisko je typ klzného ložiska, ktoré používa plyn ako mazivo. Najbežnejším plynom používaným ako mazivo je vzduch, ale v závislosti od konkrétnych potrieb je možné použiť aj iné plyny, ako je dusík, argón, vodík, hélium alebo oxid uhličitý. V plynových kompresoroch, expandéroch a obehových čerpadlách často slúži ako mazivo samotné pracovné médium.
Vzduchové ložisko funguje tak, že využíva tlakový vzduchový film, ktorý sa vytvára medzi klznými plochami ložiska na podporu zaťaženia. Počas prevádzky sú klzné plochy úplne oddelené týmto vzduchovým filmom. Vzduchové ložiská sú typom kvapalinového klzného ložiska, kde vzduch pôsobí ako mazivo a prevádzka sa preto považuje za kvapalinové mazanie.
Na základe mechanizmu vytvárania tlakového vzduchového filmu sa vzduchové ložiská delia hlavne na dva typy:hydrodynamické vzduchové ložiskáastatické vzduchové ložiská.
Hydrodynamické vzduchové ložiská: V týchto ložiskách vzniká film tlakového vzduchu relatívnym pohybom klzných plôch. Tento pohyb privádza vzduch do oblasti zbiehania medzi klznými plochami, čím sa vytvára klinovitý vzduchový film. Hydrodynamické vzduchové ložiská nevyžadujú externý prívod vzduchu, a preto sú známe aj ako „samočinné ložiská“.
Statické vzduchové ložiská: V statických vzduchových ložiskách tvorí film tlakového vzduchu vonkajší stlačený vzduch, ktorý je cez škrtiacu klapku smerovaný do priestoru medzi klznými plochami. Statické vzduchové ložiská vyžadujú externý prívod čistého vzduchu.
Charakteristika vzduchových ložísk
Extrémne nízke trenie
Vzduchové ložiská majú výrazne nižšie trenie v porovnaní s tradičnými ložiskami mazanými kvapalinou. Je to spôsobené tým, že plyny majú oveľa nižšiu viskozitu ako kvapaliny. Pri izbovej teplote je viskozita vzduchu len jedna päťtisícina mechanického oleja č. 10. Pretože trenie ložísk je priamo úmerné viskozite, trenie vzduchových ložísk je oveľa nižšie ako trenie ložísk mazaných kvapalinou.
Široký rozsah prevádzkových rýchlostí
Vzduchové ložiská ponúkajú široký rozsah prevádzkových otáčok vďaka nízkemu treniu a nízkemu nárastu teploty. Pri prevádzke pri rýchlostiach až 50,{1}} ot./min., zvýšenie teploty zvyčajne nepresiahne 20 – 30 stupňov . V niektorých prípadoch môžu vzduchové ložiská pracovať pri rýchlostiach presahujúcich 1,3 milióna otáčok za minútu. Okrem toho môžu statické vzduchové ložiská fungovať aj pri extrémne nízkych rýchlostiach vrátane nulových otáčok, čo ich robí vhodnými pre veľmi špecializované aplikácie.
Široký teplotný rozsah
Plyny si zachovávajú svoj plynný stav v širokom rozsahu teplôt. Viskozita plynov je len mierne ovplyvnená teplotou; napríklad viskozita vzduchu sa zvýši iba o 23 %, keď teplota stúpne z 20 stupňov na 100 stupňov. Preto sú vzduchové ložiská schopné pracovať v extrémne širokom rozsahu teplôt, od -265 stupňov do 1650 stupňov , vďaka čomu sú veľmi univerzálne pre rôzne extrémne teplotné prostredia.
Nízka nosnosť
Nosnosť hydrodynamických vzduchových ložísk je priamo úmerná viskozite plynu. V porovnaní s kvapalnými hydrodynamickými ložiskami rovnakej veľkosti je však nosnosť vzduchových ložísk oveľa nižšia, zvyčajne len zlomková. Okrem toho majú vzduchové hydrodynamické ložiská v dôsledku stlačiteľnosti plynov obmedzenú nosnosť. Zaťaženie jednotkovej projektovanej plochy môže zvyčajne dosiahnuť iba 0,36 MPa.
Požiadavky na vysokú presnosť výroby
Na zlepšenie nosnosti a tuhosti vzduchového filmu vo vzduchových ložiskách sa zvyčajne používajú menšie ložiskové medzery v porovnaní s ložiskami mazanými kvapalinou (často menej ako 0,015 mm). To si vyžaduje vyššiu presnosť pri výrobe komponentov, aby sa zabezpečilo správne fungovanie a výkon.
Aplikácie vzduchových ložísk
Vzduchové ložiská sú novým typom ložiska, ktoré využíva elastickú potenciálnu energiu vzduchu na zabezpečenie podpory. Jediným použitým mazivom je vzduch, vďaka čomu je technológia vzduchových ložísk ideálna pre aplikácie vyžadujúce obrobky bez kontaminácie alebo čisté prevádzkové prostredie.
Vzduchové ložiská nahrádzajú valivé prvky vzduchovými vankúšmi. Jedna z najznámejších aplikácií vzduchových ložísk je vo vznášadlách.
Vo vznášadlách veľké ventilátory fúkajú vzduch pod plavidlo. Tento vzduch je zachytený elastickou gumovou "sukňou", ktorá zabraňuje jeho úniku. Vysokotlakový vzduch produkovaný pod vznášadlom podporuje hmotnosť vozidla a umožňuje mu plávať na vzduchovom vankúši.
Od roku 1950 sa použitie vzduchových ložísk značne rozšírilo a teraz sú široko študované a používané v rôznych priemyselných odvetviach. Vzduchové ložiská sa používajú v niekoľkých oblastiach, ako sú textilné stroje, káblové stroje, presné obrábacie stroje, gyroskopy, vysokorýchlostné odstredivky, zubné vŕtačky, chladiace stroje pracujúce pri nízkych teplotách, vodíkové expandéry a plynové cirkulátory pracujúce pri vysokých teplotách.
Tieto ložiská sú obzvlášť výhodné v čistom prostredí, pretože nevyžadujú olej ani iné tradičné mazivá, čím sa znižuje riziko kontaminácie. Vďaka tomu sú ideálne pre aplikácie v citlivých odvetviach, ako je výroba polovodičov, letecký priemysel a vysoko presné strojárstvo.
Používajú sa napríklad vzduchové ložiskávysokorýchlostné obrábacie stroje, kde umožňujú pohyb bez trenia, čo vedie k minimálnemu opotrebovaniu. Tým sa zvyšuje presnosť a životnosť strojov. Ingyroskopy, vzduchové ložiská pomáhajú zabezpečiť stabilnú rotáciu s minimálnym trením a poskytujú vysoko presné orientačné údaje. Inpresné meracie systémy, vzduchové ložiská podporujú jemné nástroje a zaisťujú, že fungujú s vysokou presnosťou bez ovplyvnenia mechanickým kontaktom.
Vtextilný priemysel, vzduchové ložiská sa používajú vo vysokorýchlostných spriadacích strojoch, čo umožňuje plynulý chod bez rizika kontaminácie oleja. Podobne aj vvýroba káblovvzduchové ložiská pomáhajú udržiavať hladký a efektívny pohyb drôtov a káblov strojmi.
Inkozmonautika, vzduchové ložiská sa používajú v turbínových motoroch, kde podopierajú pohyblivé časti bez toho, aby spôsobovali dodatočné opotrebovanie a trenie. Tieto ložiská dokážu odolať extrémnym teplotám a tlakom, aké sa vyskytujú v prúdových motoroch, a poskytujú dlhotrvajúci a spoľahlivý výkon.
Z technológie vzduchových ložísk profituje aj oblasť medicíny. Napríklad vstomatologické vybavenie, vzduchové ložiská sa používajú vo vysokorýchlostných vŕtačkách na zabezpečenie plynulého chodu s minimálnym trením, čím sa zlepšuje presnosť zariadenia a pohodlie pacienta.
Okrem toho sú nevyhnutné vzduchové ložiskánízkoteplotné chladiace systémy, kde pomáhajú udržiavať presný pohyb komponentov pri prevádzke pri veľmi nízkych teplotách. Invodíkové expandéry, vzduchové ložiská sa používajú na podporu pohybu strojov vysoko účinným a čistým spôsobom.
Nakoniec vvysokoteplotné plynové obehové čerpadlávzduchové ložiská zohrávajú kľúčovú úlohu pri zabezpečovaní hladkého a stabilného pohybu komponentov v prostrediach s teplotami, ktoré by zničili tradičné mazivá.
Záver
Na záver možno povedať, že vzduchové ložiská sú revolučnou technológiou, ktorá rozšírila rozsah aplikácií ložísk v odvetviach od vysokorýchlostných strojov až po letecké a lekárske zariadenia. Ich schopnosť pracovať bez tradičných mazív v kombinácii s nízkym trením, širokým teplotným rozsahom a presným výkonom ich robí ideálnymi pre mnohé špecializované aplikácie.
Aj keď majú určité obmedzenia, ako je nižšia nosnosť v porovnaní s ložiskami mazanými kvapalinou, ich výhody v čistom, vysokorýchlostnom a vysoko presnom prostredí ich robia nenahraditeľnými v mnohých moderných technologických oblastiach. Ako výskum pokračuje, je pravdepodobné, že vzduchové ložiská nájdu ešte viac aplikácií, čo ďalej dokazuje ich všestrannosť a dôležitosť pri vývoji pokročilých strojov a zariadení.
Ak máte záujem o vzduchové ložiská a súvisiace produkty, neváhajte kontaktovať lydia@welongchina.com.
