Сравнение аэродинамических подшипников с аэростатическими

Рассмотрев различные факторы, определяющие конструкцию и рабочие характеристики аэродинамических подшипников, уместно сравнить их влияние с влиянием подобных же факторов на характеристики аэростатических подшипников. Такое сравнение обычно следует проводить перед тем, как приступать к конструированию подшипника.

1. Скорость. При малых числах сжимаемости (значительно меньших единицы для 360-градусных радиальных подшипников) несущая способность аэродинамического подшипника прямо пропорциональна скорости, а при больших числах сжимаемости (значительно больших единицы для 360-градусных радиальных подшипников) она становится не зависящей от скорости. Несущая способность аэростатических подшипников от скорости не зависит, за исключением некоторых особых случаев, имеющих место при больших скоростях, когда появляется аэродинамический эффект. Таким образом, аэростатический подшипник можно использовать вплоть до нулевой скорости.

2. Вязкость. Несущая способность аэродинамического подшипника при малых числах сжимаемости зависит от вязкости и не зависит от нее при больших числах сжимаемости, тогда как несущая способность аэростатического подшипника почти не зависит от вязкости.

3. Подача газа. В отличие от аэростатического работа аэродинамического подшипника не зависит от источника внешнего наддува, и, что очень важно, в нем не образуется отработанного газа, который необходимо удалять.

4. Давление окружающей среды. При больших числах сжимаемости характеристики аэродинамического подшипника начинают зависеть от внешнего давления, а при малых не зависят. Несущая способность аэростатического подшипника зависит от разности давлений нагнетаемого газа и окружающей среды.

5. Сжимаемость. Когда изменения давления внутри зазора подшипника начинают составлять значительную часть абсолютного давления окружающей среды, то сжимаемость оказывает влияние на несущую способность подшипника. Например, в предельном случае несущая способность не зависит от скорости и вязкости и пропорциональна внешнему давлению. Аэростатический подшипник сравнительно мало подвержен влиянию сжимаемости.

Вследствие влияния скорости на несущую способность имеют место следующие две практические особенности:

6. Момент трогания. Во время пуска в аэродинамическом подшипнике возникает трение поверхности о поверхность, которое во много раз превышает сопротивление вращению, оказываемое газовой пленкой при полном всплытии шипа, или трение в аэростатическом подшипнике в состоянии покоя. Таким образом, при определении момента трогания необходимо учитывать как инерцию вала, так и трение поверхностей подшипника.

7. Материалы. Ввиду наличия контакта поверхностей выбор материалов, используемых для изготовления поверхностей подшипников, ограничен материалами, обладающими хорошими антифрикционными свойствами. Аэростатический подшипник чаще всего не имеет таких ограничений.

8. Несущая способность. Аэродинамический подшипник может выдержать нагрузку, составляющую лишь несколько сот граммов на квадратный сантиметр. В некоторых случаях эта нагрузка может быть в 10 раз больше, но тогда она обычно включает динамические и другие силы, действующие на подшипник. Удельная нагрузка на аэростатический подшипник ограничена только величиной давления питания и может быть настолько большой, насколько это необходимо.

Из такого различия несущих способностей аэродинамического и аэростатического подшипников можно сделать два практических вывода:

9. Изготовление и установка,. Чтобы добиться малых упомянутых выше несущих способностей, точность изготовления аэродинамического подшипника должна быть всегда высокой, в то время как аэростатический подшипник не требует высокой точности (хотя, конечно, в некоторых применениях необходима высокая точность изготовления и аэростатического подшипника). Установка аэродинамического подшипника в машину всегда должна быть тщательной, и на практике обычно необходимо применение крепления, допускающего самоустанов.

10. Размер. Поскольку несущая способность аэродинамического подшипника составляет только несколько сот граммов на квадратный сантиметр, он имеет сравнительно большие размеры, тогда как габариты аэростатического подшипника при достаточно большом давлении нагнетаемого газа могут быть значительно меньшими.