ベアリングは現代の機械に不可欠なコンポーネントであり、ほとんどの人は転がり軸受に精通しており、おそらく最も広く使用されているタイプです。さまざまな機械や機械装置において重要な役割を果たしている軸受です。しかし、正確には何ですかエアベアリング?
エアベアリング(ガスベアリング): エアベアリングは、潤滑剤としてガスを使用する滑り軸受の一種です。潤滑剤として使用される最も一般的なガスは空気ですが、特定のニーズに応じて、窒素、アルゴン、水素、ヘリウム、二酸化炭素などの他のガスも使用できます。ガス圧縮機、膨張機、循環装置では、作動媒体自体が潤滑剤として機能することがよくあります。
エアベアリングは、ベアリングの摺動面の間に形成される圧力空気膜を利用して荷重を支えます。動作中、摺動面はこの空気膜によって完全に分離されます。空気軸受は流体滑り軸受の一種であり、空気が潤滑剤として機能するため、その動作は流体潤滑と見なされます。
圧力空気膜の形成メカニズムに基づいて、エアベアリングは主に 2 つのタイプに分類されます。流体動圧エアベアリングそして静的エアベアリング.
流体動圧エアベアリング: この軸受では、摺動面の相対運動により圧力空気膜が生成されます。この動きにより空気が滑り面間の収束領域に流入し、くさび形の空気膜が形成されます。流体力学的空気軸受は外部からの空気供給を必要としないため、「自動軸受」とも呼ばれます。
静的空気軸受: 静的空気軸受では、外部圧縮空気によって圧力空気膜が形成され、この空気はスロットル バルブを介して滑り面の間の空間に導かれます。静的エアベアリングには外部からのクリーンエア供給が必要です。
エアベアリングの特徴
極めて低い摩擦
エアベアリングは、従来の液体潤滑ベアリングに比べて摩擦が大幅に低くなります。これは、気体の粘度が液体よりもはるかに低いためです。室温における空気の粘度は、10号機械油の5,000分の1しかありません。ベアリングの摩擦は粘度に直接比例するため、エアベアリングの摩擦は液体潤滑ベアリングの摩擦よりもはるかに低くなります。
広い動作速度範囲
エアベアリングは、摩擦が少なく温度上昇が低いため、幅広い動作速度範囲を提供します。 50,000 rpm という高い速度で動作している場合、温度上昇は通常 20 ～ 30 度を超えません。場合によっては、エアベアリングは 130 万 rpm を超える速度で動作することがあります。さらに、静的エアベアリングはゼロ速度を含む極低速でも機能するため、非常に特殊な用途に適しています。
広い温度範囲
ガスは広い温度範囲にわたってガス状態を維持します。気体の粘度は温度の影響をわずかに受けます。たとえば、温度が 20 度から 100 度に上昇しても、空気の粘度は 23% しか増加しません。したがって、エアベアリングは、-265 度から 1650 度までの非常に広い温度範囲で動作することができ、さまざまな極端な温度環境に対して非常に汎用性が高くなります。
低耐荷重
流体動圧エアベアリングの負荷容量は、ガスの粘度に直接比例します。ただし、同じサイズの液体動圧ベアリングと比較すると、エアベアリングの負荷容量ははるかに低く、通常はほんの一部にすぎません。さらに、ガスの圧縮性により、空気流体軸受の耐荷重能力には限界があります。通常、単位投影面積にかかる負荷は最大 0.36 MPa までしか到達できません。
高精度の製造要件
エアベアリングの空気膜の負荷容量と剛性を向上させるために、通常、液体潤滑ベアリングと比較して小さなベアリングギャップが使用されます（多くの場合、0.015 mm 未満）。適切な機能と性能を確保するには、コンポーネントの製造においてより高い精度が必要です。
エアベアリングの用途
エアベアリングは、空気の弾性位置エネルギーを利用してサポートを提供する新しいタイプのベアリングです。使用される潤滑剤は空気のみであるため、エアベアリング技術は、汚染のないワークピースやクリーンな動作環境を必要とする用途に最適です。
エアベアリングは、転動体をエアクッションに置き換えます。エア ベアリングの最もよく知られた用途の 1 つはホバークラフトです。
ホバークラフトでは、大型ファンが機体の下に空気を送り込みます。この空気は弾性ゴムの「スカート」によって閉じ込められ、空気が逃げるのを防ぎます。ホバークラフトの下に発生する高圧空気が車両の重量を支え、エアクッション上で車両を浮かせることができます。
1950 年代以降、エアベアリングの用途は大きく広がり、現在ではさまざまな産業で広く研究され、使用されています。エアベアリングは、繊維機械、ケーブル機械、精密工作機械、ジャイロスコープ、高速遠心分離機、歯科用ドリル、低温で動作する冷凍機、水素膨張器、高温で動作するガス循環器などのさまざまな分野で使用されています。
これらのベアリングは、オイルやその他の従来の潤滑剤を必要とせず、汚染のリスクを軽減するため、クリーンな環境で特に有益です。そのため、半導体製造、航空宇宙、高精度エンジニアリングなどのデリケートな産業でのアプリケーションに最適です。
たとえば、エアベアリングは次のような用途に使用されます。高速工作機械摩擦のない動きを可能にし、磨耗を最小限に抑えます。これにより、機械の精度と寿命が向上します。でジャイロスコープ、エア ベアリングにより、摩擦を最小限に抑えて安定した回転を確保し、高精度の方向データを提供します。で精密測定システム、エアベアリングは繊細な機器をサポートし、機械的接触の影響を受けることなく高精度に動作します。
で繊維産業、高速紡績機にはエアベアリングが使用されており、油汚れのリスクがなくスムーズな運転が可能です。同様に、ケーブル製造、エアベアリングは、機械内でのワイヤやケーブルのスムーズかつ効率的な動きを維持するのに役立ちます。
で航空宇宙エアベアリングはタービンエンジンで使用されており、追加の摩耗や摩擦を引き起こすことなく可動部品を支持します。これらのベアリングは、ジェット エンジンで経験する極端な温度と圧力に耐えることができ、長期にわたる信頼性の高い性能を提供します。
医療分野でもエアベアリング技術の恩恵を受けています。たとえば、歯科用器具、エアベアリングは高速ドリルに使用されており、摩擦を最小限に抑えてスムーズな動作を保証し、機器の精度と患者の快適性の両方を向上させます。
さらに、エアベアリングは、低温冷凍システム非常に低い温度で動作しながら、コンポーネントの正確な動きを維持するのに役立ちます。で水素膨張剤、機械の動きを高効率かつクリーンにサポートするためにエアベアリングが使用されています。
最後に、高温ガス循環装置、エアベアリングは、従来の潤滑剤を破壊してしまうような温度環境においてコンポーネントのスムーズで安定した動きを確保する上で重要な役割を果たします。
結論
結論として、エアベアリングは、高速機械から航空宇宙、医療機器に至るまでの産業におけるベアリングの応用範囲を拡大する革新的な技術です。従来の潤滑剤を使用せずに動作する能力と、低摩擦、広い温度範囲、正確な性能を組み合わせることで、多くの特殊用途に最適です。
液体潤滑軸受に比べて負荷容量が低いなどの制限はありますが、クリーン、高速、高精度な環境での利点により、現代の多くの技術分野で不可欠なものとなっています。研究が進むにつれて、エアベアリングの用途はさらに広がり、高度な機械や装置の開発におけるエアベアリングの多用途性と重要性がさらに実証される可能性があります。
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