Els coixinets són un component essencial de la maquinària moderna i la majoria de la gent està familiaritzada amb els coixinets de rodament, que probablement són el tipus més utilitzat. Aquests coixinets tenen un paper crucial en diverses màquines i dispositius mecànics. Però què és exactament uncoixinet d'aire?
Coixinet d'aire(coixinet de gas): un coixinet d'aire és un tipus de coixinet lliscant que utilitza gas com a lubricant. El gas més utilitzat com a lubricant és l'aire, però en funció de les necessitats específiques també es poden utilitzar altres gasos com nitrogen, argó, hidrogen, heli o diòxid de carboni. En compressors de gas, expansors i circuladors, el propi mitjà de treball sovint serveix com a lubricant.
Un coixinet d'aire funciona utilitzant una pel·lícula d'aire a pressió que es forma entre les superfícies de lliscament del coixinet per suportar la càrrega. Durant el funcionament, les superfícies de lliscament estan completament separades per aquesta pel·lícula d'aire. Els coixinets d'aire són un tipus de coixinet de lliscament fluid, on l'aire actua com a lubricant i, per tant, l'operació es considera lubricació fluida.
Segons el mecanisme per formar la pel·lícula d'aire a pressió, els coixinets d'aire es divideixen principalment en dos tipus:coixinets d'aire hidrodinàmicicoixinets d'aire estàtics.
Coixinets d'aire hidrodinàmics: En aquests coixinets, la pel·lícula d'aire de pressió es genera pel moviment relatiu de les superfícies de lliscament. Aquest moviment porta l'aire a la regió convergent entre les superfícies de lliscament, creant una pel·lícula d'aire en forma de falca. Els coixinets d'aire hidrodinàmic no requereixen un subministrament d'aire extern i, per tant, també es coneixen com a "coixinets d'acció automàtica".
Coixinets d'aire estàtic: En els coixinets d'aire estàtics, la pel·lícula d'aire a pressió està formada per aire comprimit extern, que es dirigeix a l'espai entre les superfícies de lliscament mitjançant una vàlvula d'acceleració. Els coixinets d'aire estàtic requereixen un subministrament d'aire net extern.
Característiques dels coixinets d'aire
Fricció extremadament baixa
Els coixinets d'aire tenen una fricció significativament menor en comparació amb els coixinets tradicionals lubricats amb líquid. Això es deu al fet que els gasos tenen una viscositat molt menor que els líquids. A temperatura ambient, la viscositat de l'aire és només una cinc mil·lèsima part de la de l'oli mecànic número 10. Com que la fricció dels coixinets és directament proporcional a la viscositat, la fricció dels coixinets d'aire és molt inferior a la dels coixinets lubricats amb líquid.
Ampli rang de velocitat de funcionament
Els coixinets d'aire ofereixen un ampli rang de velocitat de funcionament a causa de la seva baixa fricció i baixa temperatura. Quan es treballa a velocitats de fins a 50 000 rpm, l'augment de temperatura normalment no supera els 20-30 graus. En alguns casos, els coixinets d'aire poden funcionar a velocitats superiors a 1,3 milions de rpm. A més, els coixinets d'aire estàtics poden funcionar fins i tot a velocitats extremadament baixes, inclosa la velocitat zero, la qual cosa els fa adequats per a aplicacions molt especialitzades.
Ampli rang de temperatures
Els gasos mantenen el seu estat gasós en un ampli rang de temperatures. La viscositat dels gasos només es veu afectada lleugerament per la temperatura; per exemple, la viscositat de l'aire augmenta només un 23% quan la temperatura augmenta de 20 graus a 100 graus. Per tant, els coixinets d'aire són capaços de funcionar en un rang de temperatures extremadament ampli, des de -265 graus fins a 1650 graus, el que els fa molt versàtils per a diversos entorns de temperatures extremes.
Capacitat de càrrega baixa
La capacitat de càrrega dels coixinets d'aire hidrodinàmic és directament proporcional a la viscositat del gas. Tanmateix, en comparació amb els coixinets hidrodinàmics líquids de la mateixa mida, la capacitat de càrrega dels coixinets d'aire és molt menor, normalment només una fracció. A més, a causa de la compressibilitat dels gasos, els coixinets hidrodinàmics d'aire tenen una capacitat de càrrega limitada. Normalment, la càrrega d'una unitat d'àrea projectada només pot arribar fins a 0,36 MPa.
Requisits de fabricació d'alta precisió
Per millorar la capacitat de càrrega i la rigidesa de la pel·lícula d'aire en els coixinets d'aire, normalment s'utilitzen espais de coixinets més petits en comparació amb els coixinets lubricats amb líquid (sovint menys de 0,015 mm). Això requereix una major precisió en la fabricació dels components per garantir un bon funcionament i rendiment.
Aplicacions dels coixinets d'aire
Els coixinets d'aire són un nou tipus de coixinet que utilitza l'energia potencial elàstica de l'aire per proporcionar suport. L'únic lubricant utilitzat és l'aire, la qual cosa fa que la tecnologia de coixinets d'aire sigui ideal per a aplicacions que requereixen peces lliures de contaminació o entorns operatius nets.
Els coixinets d'aire substitueixen els elements rodants per coixins d'aire. Una de les aplicacions més conegudes dels coixinets d'aire és en aerodeslizadors.
En aerodeslizadors, grans ventiladors bufen aire sota l'embarcació. Aquest aire està contingut per la "falda" de goma elàstica que impedeix que s'escapi. L'aire d'alta pressió produït sota el aerodeslizador suporta el pes del vehicle, permetent-lo flotar sobre el coixí d'aire.
Des de la dècada de 1950, l'aplicació dels coixinets d'aire s'ha expandit molt, i ara s'estudien i s'utilitzen àmpliament en diverses indústries. Els coixinets d'aire s'utilitzen en diversos camps, com ara maquinària tèxtil, maquinària de cable, màquines eina de precisió, giroscopis, centrífugues d'alta velocitat, trepants dentals, màquines de refrigeració que funcionen a baixes temperatures, expansors d'hidrogen i circuladors de gas que funcionen a altes temperatures.
Aquests coixinets són especialment beneficiosos en entorns nets, ja que no requereixen oli ni altres lubricants tradicionals, reduint el risc de contaminació. Això els fa perfectes per a aplicacions en indústries sensibles com la fabricació de semiconductors, l'aeroespacial i l'enginyeria d'alta precisió.
Per exemple, s'utilitzen coixinets d'airemàquines-eina d'alta velocitat, on permeten un moviment sense fricció, la qual cosa comporta un desgast mínim. Això millora la precisió i la longevitat de les màquines. Engiroscopis, els coixinets d'aire ajuden a garantir una rotació estable amb una fricció mínima, proporcionant dades d'orientació molt precises. Ensistemes de mesura de precisió, els coixinets d'aire admeten instruments delicats, garantint que funcionin amb alta precisió sense ser afectats pel contacte mecànic.
En elindústria tèxtil, els coixinets d'aire s'utilitzen en màquines de filar d'alta velocitat, cosa que permet un funcionament suau sense el risc de contaminació d'oli. De la mateixa manera, enfabricació de cables, els coixinets d'aire ajuden a mantenir un moviment suau i eficient de filferros i cables a través de la maquinària.
Enaeroespacial, els coixinets d'aire s'utilitzen en els motors de turbina, on suporten les peces mòbils sense causar desgast i fricció addicionals. Aquests coixinets poden suportar les temperatures i pressions extremes experimentades en els motors a reacció i proporcionen un rendiment fiable i durador.
El camp mèdic també es beneficia de la tecnologia de coixinets d'aire. Per exemple, enequips dentals, els coixinets d'aire s'utilitzen en trepants d'alta velocitat per garantir un funcionament suau amb una fricció mínima, millorant tant la precisió de l'equip com la comoditat del pacient.
A més, els coixinets d'aire són essencialssistemes de refrigeració a baixa temperatura, on ajuden a mantenir el moviment precís dels components mentre funcionen a temperatures molt baixes. Enexpansors d'hidrogen, els coixinets d'aire s'utilitzen per suportar el moviment de la maquinària d'una manera molt eficient i neta.
Finalment, encirculadors de gas d'alta temperatura, els coixinets d'aire tenen un paper crucial per garantir el moviment suau i estable dels components en entorns amb temperatures que destruirien els lubricants tradicionals.
Conclusió
En conclusió, els coixinets d'aire són una tecnologia revolucionària que ha ampliat l'abast d'aplicacions de coixinets en indústries que van des de maquinària d'alta velocitat fins a equipament aeroespacial i mèdic. La seva capacitat per funcionar sense lubricants tradicionals, combinada amb la seva baixa fricció, ampli rang de temperatures i rendiment precís, els fa ideals per a moltes aplicacions especialitzades.
Tot i que tenen algunes limitacions, com ara una menor capacitat de càrrega en comparació amb els coixinets lubricats líquids, els seus avantatges en entorns nets, d'alta velocitat i d'alta precisió els fan indispensables en molts camps tecnològics moderns. A mesura que la investigació continuï, és probable que els coixinets d'aire trobaran encara més aplicacions, demostrant encara més la seva versatilitat i importància en el desenvolupament de maquinària i equips avançats.
Si esteu interessats en coixinets d'aire i productes relacionats, no dubteu a contactar amb lydia@welongchina.com.
