Ložiska jsou nezbytnou součástí moderních strojů a většina lidí zná valivá ložiska, která jsou pravděpodobně nejpoužívanějším typem. Tato ložiska hrají zásadní roli v různých strojích a mechanických zařízeních. Ale co přesně jevzduchové ložisko?
Vzduchové ložisko(plynové ložisko): Vzduchové ložisko je typ kluzného ložiska, které používá plyn jako mazivo. Nejběžnějším plynem používaným jako mazivo je vzduch, ale v závislosti na konkrétních potřebách lze použít i další plyny, jako je dusík, argon, vodík, helium nebo oxid uhličitý. V plynových kompresorech, expandérech a oběhových čerpadlech často jako mazivo slouží samotné pracovní médium.
Vzduchové ložisko funguje tak, že využívá tlakový vzduchový film, který se vytváří mezi kluznými plochami ložiska, aby nesl zatížení. Během provozu jsou kluzné plochy zcela odděleny tímto vzduchovým filmem. Vzduchová ložiska jsou typem kapalinového kluzného ložiska, kde vzduch působí jako mazivo, a provoz je proto považován za kapalinové mazání.
Na základě mechanismu tvorby tlakového vzduchového filmu se vzduchová ložiska dělí hlavně na dva typy:hydrodynamická vzduchová ložiskaastatická vzduchová ložiska.
Hydrodynamická vzduchová ložiska: U těchto ložisek je tlakový vzduchový film vytvářen relativním pohybem kluzných ploch. Tento pohyb přivádí vzduch do oblasti sbíhání mezi kluznými plochami a vytváří klínovitý vzduchový film. Hydrodynamická vzduchová ložiska nevyžadují externí přívod vzduchu, a proto jsou také známá jako "samočinná ložiska".
Statická vzduchová ložiska: U statických vzduchových ložisek je tlakový vzduchový film tvořen externím stlačeným vzduchem, který je přes škrticí klapku směrován do prostoru mezi kluznými plochami. Statická vzduchová ložiska vyžadují externí přívod čistého vzduchu.
Charakteristika vzduchových ložisek
Extrémně nízké tření
Vzduchová ložiska mají výrazně nižší tření ve srovnání s tradičními ložisky mazanými kapalinou. Plyny mají totiž mnohem nižší viskozitu než kapaliny. Při pokojové teplotě je viskozita vzduchu pouze jedna pětitisícina mechanického oleje č. 10. Protože tření ložiska je přímo úměrné viskozitě, je tření vzduchových ložisek mnohem nižší než tření ložisek mazaných kapalinou.
Široký rozsah provozních rychlostí
Vzduchová ložiska nabízejí široký rozsah provozních otáček díky jejich nízkému tření a nízkému nárůstu teploty. Při provozu rychlostí až 50,000 ot./min., nárůst teploty obvykle nepřesáhne 20–30 stupňů . V některých případech mohou vzduchová ložiska pracovat při rychlostech přesahujících 1,3 milionu otáček za minutu. Kromě toho mohou statická vzduchová ložiska fungovat i při extrémně nízkých otáčkách, včetně nulových otáček, což je činí vhodnými pro velmi specializované aplikace.
Široký teplotní rozsah
Plyny si udržují svůj plynný stav v širokém teplotním rozsahu. Viskozita plynů je pouze mírně ovlivněna teplotou; například viskozita vzduchu se zvýší pouze o 23 %, když teplota stoupne z 20 stupňů na 100 stupňů. Vzduchová ložiska jsou proto schopna pracovat v extrémně širokém teplotním rozsahu, od -265 stupňů do 1650 stupňů, což je činí vysoce univerzálními pro různá prostředí s extrémními teplotami.
Nízká nosnost
Zatížitelnost hydrodynamických vzduchových ložisek je přímo úměrná viskozitě plynu. Oproti kapalným hydrodynamickým ložiskům stejné velikosti je však únosnost vzduchových ložisek mnohem nižší, většinou jen zlomková. Vzduchová hydrodynamická ložiska mají navíc kvůli stlačitelnosti plynů omezenou nosnost. Zatížení jednotkové projektované plochy může obvykle dosáhnout pouze 0,36 MPa.
Požadavky na vysokou přesnost výroby
Pro zlepšení únosnosti a tuhosti vzduchového filmu ve vzduchových ložiscích se v porovnání s ložisky mazanými kapalinou obvykle používají menší mezery ložisek (často menší než 0,015 mm). To vyžaduje vyšší přesnost při výrobě součástí, aby bylo zajištěno správné fungování a výkon.
Aplikace vzduchových ložisek
Vzduchová ložiska jsou novým typem ložiska, které využívá elastickou potenciální energii vzduchu k zajištění podpory. Jediným použitým mazivem je vzduch, díky čemuž je technologie vzduchových ložisek ideální pro aplikace vyžadující obrobky bez kontaminace nebo čisté provozní prostředí.
Vzduchová ložiska nahrazují valivá tělesa vzduchovými polštáři. Jedna z nejznámějších aplikací vzduchových ložisek je ve vznášedlech.
Ve vznášedlech foukají velké ventilátory vzduch pod plavidlo. Tento vzduch je zadržen elastickou gumovou "sukní", která zabraňuje jeho úniku. Vysokotlaký vzduch produkovaný pod vznášedlem podporuje hmotnost vozidla a umožňuje mu vznášet se na vzduchovém polštáři.
Od 50. let 20. století se použití vzduchových ložisek značně rozšířilo a nyní jsou široce studována a používána v různých průmyslových odvětvích. Vzduchová ložiska se používají v několika oblastech, jako jsou textilní stroje, kabelové stroje, přesné obráběcí stroje, gyroskopy, vysokorychlostní odstředivky, zubní vrtačky, chladicí stroje pracující při nízkých teplotách, vodíkové expandéry a plynová oběhová čerpadla pracující při vysokých teplotách.
Tato ložiska jsou zvláště výhodná v čistém prostředí, protože nevyžadují olej ani jiná tradiční maziva, čímž se snižuje riziko kontaminace. Díky tomu jsou ideální pro aplikace v citlivých průmyslových odvětvích, jako je výroba polovodičů, letecký průmysl a vysoce přesné strojírenství.
Používají se například vzduchová ložiskavysokorychlostní obráběcí stroje, kde umožňují pohyb bez tření, což vede k minimálnímu opotřebení. To zlepšuje přesnost a životnost strojů. Vgyroskopy, vzduchová ložiska pomáhají zajistit stabilní rotaci s minimálním třením a poskytují vysoce přesné údaje o orientaci. Vpřesné měřicí systémyVzduchová ložiska podporují jemné nástroje a zajišťují, že pracují s vysokou přesností, aniž by byly ovlivněny mechanickým kontaktem.
Vtextilní průmysl, ve vysokorychlostních dopřádacích strojích se používají vzduchová ložiska, která umožňují hladký chod bez rizika kontaminace olejem. Podobně vvýroba kabelůVzduchová ložiska pomáhají udržovat hladký a efektivní pohyb drátů a kabelů strojním zařízením.
Vletectví a kosmonautikyVzduchová ložiska se používají v turbínových motorech, kde nesou pohyblivé části, aniž by způsobovaly dodatečné opotřebení a tření. Tato ložiska dokážou odolat extrémním teplotám a tlakům v proudových motorech a poskytují dlouhotrvající spolehlivý výkon.
Oblast medicíny také těží z technologie vzduchových ložisek. Například vstomatologické vybavení, vzduchová ložiska se používají ve vysokorychlostních vrtačkách k zajištění hladkého chodu s minimálním třením, což zlepšuje jak přesnost zařízení, tak pohodlí pacienta.
Dále jsou nezbytná vzduchová ložiskanízkoteplotní chladicí systémy, kde pomáhají udržovat přesný pohyb součástí při provozu při velmi nízkých teplotách. Vvodíkové expandéryVzduchová ložiska se používají k podpoře pohybu strojů vysoce účinným a čistým způsobem.
Konečně, vvysokoteplotní oběhová čerpadla plynuVzduchová ložiska hrají zásadní roli při zajišťování hladkého a stabilního pohybu součástí v prostředí s teplotami, které by zničily tradiční maziva.
Závěr
Závěrem lze říci, že vzduchová ložiska jsou revoluční technologií, která rozšířila rozsah aplikací ložisek v průmyslových odvětvích od vysokorychlostních strojů až po letecký a lékařský přístroj. Jejich schopnost pracovat bez tradičních maziv v kombinaci s nízkým třením, širokým teplotním rozsahem a přesným výkonem je činí ideálními pro mnoho specializovaných aplikací.
Přestože mají určitá omezení, jako je nižší nosnost ve srovnání s ložisky mazanými kapalinou, jejich výhody v čistém, vysokorychlostním a vysoce přesném prostředí je činí nepostradatelnými v mnoha moderních technologických oborech. Jak výzkum pokračuje, je pravděpodobné, že vzduchová ložiska najdou ještě více aplikací, což dále prokáže jejich všestrannost a důležitost při vývoji pokročilých strojů a zařízení.
Máte-li zájem o vzduchová ložiska a související produkty, neváhejte kontaktovat lydia@welongchina.com.
