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[科普中国]-气体润滑剂

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气体润滑剂可以像油一样地成为润滑剂,适用于流体动力润滑的物理定律,也可应用于气体。

简介气体可以像油一样地成为润滑剂,适用于流体动力润滑的物理定律,也可应用于气体。气体的粘度很低,意味着其膜厚也很薄。所以,流体动压气体轴承(气体动压轴承)只适用于高速、轻载、小间隙和公差控制得十分严格的情况下。由于这种缘故,一般较常用的是气体静力轴承,它能承受较高的载荷,对间隙和公差的要求不太苛刻,还能用于较低速度下,甚至于零速时。

气体润滑可以用在比润滑油和润滑脂更高或更低的温度下,可在-200℃--+2000℃范围内润滑滑动轴承,其摩擦系数低到测不出的程度,轴承稳定性很高。在高速精密轴承中可获得高刚度(例如医用牙钻和精密磨床主轴和惯性导航陀螺等),且没有密封与污染问题。其缺点是承载能力很低,要求轴承的设计和加工难度很高。在开车、停车瞬间极易损伤轴承表面。1

气体润滑剂在轴承方面的应用(1)高速稳定性的机制分析与稳定范围的判定;

(2)新型轴承的开发,如表面节流轴承、多孔质轴承等;

(3)计算机磁头气体轴承润滑理论及基于玻尔兹曼方程的薄膜润滑理论;

(4)惯性项影响、紊流润滑等气体润滑理论中的特殊问题;

(5)结构简单、制造容易等工艺方面需求的探索。

气体润滑剂在轴承方面的研究进展静压气体球轴承是为了解决地面模拟空间飞行装置的支撑问题而产生的,广泛应用于惯导设备中,如陀螺仪、姿态控制装置等。随着我国航空航天事业的飞速发展,对具有良好润滑支撑性能的静压气体球轴承的需求也日益强烈。2003年,王祖温等采用分布参数和小参数摄动法简化了动态雷诺润滑方程,并采用有限元法求解,结果表明,小孔节流静压气体球轴承的稳定性主要取决于节流气腔的容积、供气压力和承载质量。2004年,郭良斌等用有限元法分析了新型环面节流多孔闭式球轴承的压力场,计算结果显示,“比例分割算法” 对其求解仍然有效,气膜中心区存在流动滞止区,其压力基本相等且高于远离供气孔的区域。同年,陶继忠等采用遗传算法对静压气体球轴承进行了优化计算,并开发了应用软件,实验结果证明该方法合理可行。2005年,郭良斌等采用工程计算方法研究了静刚度最大准则下。国内静压气体润滑技术研究进展 109流静压气体球轴承几何参数的设计过程,给出了球窝外包角、供气孔直径和供气孔数3个主要参数的合理取值范围。2

本词条内容贡献者为:

李斌 - 副教授 - 西南大学