空气轴承

空气轴承（也称为空气静力轴承或空气动力轴承）是使用加压气体薄膜在表面之间提供低摩擦承载界面的流体轴承。 两个表面不接触，从而避免了传统轴承相关的摩擦、磨损、微粒和润滑剂处理等问题，并在精确定位（例如无背隙和静摩擦）以及高速应用中具有明显优势 . 航天器模拟器现在最常使用空气轴承，而 3D 打印机现在用于为 CubeSat 卫星制造基于空气轴承的姿态模拟器。

空气动力轴承和空气静力轴承之间存在区别，空气动力轴承通过静态和运动部件之间的相对运动建立气垫，其中压力从外部插入。

气体轴承主要用于精密机械工具（测量和加工机器）和高速机器（主轴、小型涡轮机械、精密陀螺仪）。

根据提供承载能力的气膜加压源，气体润滑轴承分为两组：

• 空气静压轴承：气体通过外部加压（使用压缩机或压力罐）并注入轴承的间隙中。 因此，空气静力轴承即使在没有相对运动的情况下也能承受负载，但需要外部气体压缩系统，这会在复杂性和能源方面产生成本。
• 空气动力轴承：气体由轴承中静态和移动表面之间的相对速度加压。 这种轴承是自作用的，不需要压缩气体的外部输入。 但是，机械接触发生在零速时，需要特别考虑摩擦学以避免过早磨损。

也存在结合了这两个系列的混合轴承。 在这种情况下，轴承通常以低速供给外部压缩气体，然后部分或完全依赖高速时的自加压效应。

在这两个技术类别中，气体轴承根据它们实现的连接类型进行分类：

• 直线运动轴承：支持两个平面之间沿 1 个或 2 个方向的平移
• 轴颈轴承：支持两个部件之间的旋转
• 推力轴承：阻止旋转部件的轴向位移，通常与径向轴承组合使用

主要的空气轴承类型分为以下几类：

加压气体在轴承运动部件之间的间隙中充当润滑剂。 气垫在运动部件之间没有任何接触的情况下承载负载。 通常，压缩气体由压缩机提供。 在间隙中提供气压的一个关键目标是气垫的刚度和阻尼达到可能的最高水平。 此外，间隙中的气体消耗和气体供应的均匀性对于空气静压轴承的性能至关重要。

可以通过几种不同的方法向空气静压轴承的运动元件之间的界面供应气体：

• 多孔表面
• 部分多孔表面
• 离散孔口进料
• 槽喂
• 槽进料

没有单一的最佳方法来喂养电影。 所有方法都有其特定于每个应用程序的优点和缺点。

死体积特别指存在于传统空气静力轴承中的腔室和通道，以便分布气体并增加间隙内的压缩压力。 多孔（烧结）气体轴承内的空腔也归因于死体积。

对于传统的单喷嘴空气静压轴承，压缩空气通过几个相对较大的喷嘴（直径 0.1 – 0.5 毫米）流入轴承间隙。 因此，气体消耗仅允许一些灵活性，使得轴承的特性（力、力矩、轴承表面、轴承间隙高度、阻尼）只能进行不充分的调整。 然而，为了即使只有一些喷嘴也能实现均匀的气压，空气静压轴承制造商采用了构造技术。

这样做时，这些轴承会产生死体积（不可压缩，因此空气体积小）。 实际上，这种死体积对气体轴承的动态非常有害，会引起自激振动。

预压室由围绕集中喷嘴的室组成。 通常，这个腔室的比例在轴承表面的 3% 到 20% 之间。 即使腔室深度为 1/100 毫米，死体积也非常高。 在最坏的情况下，这些空气轴承由凹形轴承表面而不是腔室组成。