ข่าว

แบริ่งลมคืออะไร

 

แบริ่งผมเชื่อว่าทุกคนคงคุ้นเคยกับตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้งที่เราใช้กันทั่วไปเป็นอย่างดี เพราะเป็นส่วนสำคัญของเครื่องจักรและอุปกรณ์ในปัจจุบัน แล้วตลับลูกปืนแบบลูกกลิ้งคืออะไร?

 

ก๊าซบรรจุ: ตลับลูกปืนธรรมดาที่ใช้ก๊าซเป็นสารหล่อลื่น ก๊าซหล่อลื่นที่ใช้กันทั่วไปมากที่สุดคืออากาศ แต่ไนโตรเจน อาร์กอน ไฮโดรเจน ฮีเลียม หรือคาร์บอนไดออกไซด์ก็สามารถใช้ได้ตามความจำเป็น

 

ในเครื่องอัดแก๊ส เครื่องขยายแก๊ส และเครื่องหมุนเวียนแก๊ส สารทำงานมักถูกใช้เป็นสารหล่อลื่น

 

แบริ่งลม หมายถึง แบริ่งที่รองรับน้ำหนักโดยอาศัยฟิล์มอากาศที่เกิดขึ้นระหว่างพื้นผิวของชิ้นส่วนเลื่อนในแบริ่ง และพื้นผิวของชิ้นส่วนเลื่อนจะถูกแยกออกจากกันโดยสมบูรณ์ด้วยฟิล์มอากาศขณะทำงาน

 

แบริ่งลมจัดอยู่ในกลุ่มแบริ่งเลื่อนแบบใช้ของเหลวหล่อลื่น ซึ่งใช้ของเหลวในการหล่อลื่นขณะทำงาน และตัวกลางในการหล่อลื่นคืออากาศ

 

การจำแนกประเภทของแบริ่งลม

ตามกลไกการก่อตัวของฟิล์มอากาศภายใต้แรงดัน แบริ่งอากาศแบ่งออกเป็นสองประเภทหลัก ได้แก่ แบริ่งอากาศพลศาสตร์และแบริ่งอากาศสถิต

 

ฟิล์มอากาศอัดของแบริ่งแอโรไดนามิกเกิดขึ้นจากการนำอากาศเข้าไปในบริเวณที่พื้นผิวของคู่เลื่อนมาบรรจบกันโดยการเคลื่อนที่ร่วมกันของคู่เลื่อน และฟิล์มอากาศจะมีรูปร่างคล้ายลิ่ม เนื่องจากแบริ่งแอโรไดนามิกไม่ต้องการแหล่งอากาศภายนอก จึงเรียกอีกอย่างว่า "แบริ่งแบบทำงานเอง"

 

ฟิล์มอากาศอัดของแบริ่งแอโรสแตติกเกิดจากการนำอากาศอัดจากภายนอกเข้ามาผ่านช่องแคบระหว่างพื้นผิวของชิ้นส่วนที่เลื่อนไปมา แบริ่งแอโรสแตติกต้องการอากาศภายนอกที่สะอาด

 

คุณสมบัติของแบริ่งลม

(1) ความต้านทานแรงเสียดทานต่ำมาก

 

เนื่องจากความหนืดของก๊าซต่ำกว่าความหนืดของของเหลวมาก ความหนืดของอากาศที่อุณหภูมิห้องจึงมีเพียง 1/5000 ของน้ำมันหล่อลื่นเบอร์ 10 และแรงเสียดทานของแบริ่งแปรผันตรงกับความหนืด ดังนั้นแรงเสียดทานของแบริ่งที่ใช้ก๊าซเป็นสารหล่อลื่นจึงต่ำกว่าแบริ่งที่ใช้ของเหลวเป็นสารหล่อลื่น

 

(2) ช่วงความเร็วที่ใช้งานได้หลากหลาย

 

แบริ่งไฮดรอลิกมีแรงเสียดทานต่ำ อุณหภูมิเพิ่มขึ้นต่ำ โดยอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นไม่เกิน 20-30 องศาเซลเซียส เมื่อความเร็วสูงถึง 50,000 รอบต่อนาที และอาจสูงถึง 1.3 ล้านรอบต่อนาที นอกจากนี้ แบริ่งไฮดรอลิกยังสามารถใช้งานได้ที่ความเร็วต่ำมาก หรือแม้กระทั่งความเร็วศูนย์

 

(3) ช่วงอุณหภูมิที่ใช้งานได้กว้าง

 

ก๊าซยังคงอยู่ในสถานะก๊าซในช่วงอุณหภูมิที่กว้าง และความหนืดของก๊าซได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิน้อยมาก (ความหนืดจะเพิ่มขึ้นเล็กน้อยเมื่ออุณหภูมิสูงขึ้น เช่น จาก 20°C ถึง 100°C ความหนืดของอากาศจะเพิ่มขึ้น 23%) ดังนั้นตลับลูกปืนก๊าซจึงสามารถใช้งานได้ในช่วงอุณหภูมิตั้งแต่ -265°C ถึง 1650°C

 

(4) ความสามารถในการรับน้ำหนักต่ำ

 

ความสามารถในการรับน้ำหนักของแบริ่งไฮโดรไดนามิกแปรผันตรงกับความหนืด ในขณะที่ความสามารถในการรับน้ำหนักของแบริ่งลมมีค่าเพียงไม่กี่พันส่วนของแบริ่งไฮโดรไดนามิกที่มีขนาดเท่ากัน เนื่องจากก๊าซสามารถบีอัดได้ จึงมีข้อจำกัดด้านความสามารถในการรับน้ำหนักของแบริ่งลม และน้ำหนักต่อหน่วยพื้นที่ฉายสามารถเพิ่มขึ้นได้สูงสุดเพียง 0.36 MPa เท่านั้น

 

(5) ข้อกำหนดความแม่นยำในการประมวลผลสูง

 

เพื่อเพิ่มความสามารถในการรับน้ำหนักและความแข็งของฟิล์มอากาศในแบริ่งก๊าซ โดยทั่วไปจะใช้ระยะห่างของแบริ่ง (น้อยกว่า 0.015 มม.) เท่ากับแบริ่งหล่อลื่นด้วยของเหลว และจำเป็นต้องปรับปรุงความแม่นยำของชิ้นส่วนให้ดีขึ้นตามไปด้วย

 

การประยุกต์ใช้แบริ่งลม

แบริ่งลมเป็นแบริ่งชนิดใหม่ที่ใช้พลังงานศักย์ยืดหยุ่นของอากาศในการช่วยรองรับ

 

สารหล่อลื่นที่ใช้มีเพียงอากาศเท่านั้น เทคโนโลยีแบริ่งอากาศจึงเหมาะอย่างยิ่งสำหรับชิ้นงานที่ต้องปราศจากสิ่งปนเปื้อน หรือสำหรับสภาพแวดล้อมการทำงาน

 

ในแบริ่งลม ลูกบอลจะถูกแทนที่ด้วยเบาะลม หนึ่งในแอปพลิเคชันที่รู้จักกันดีที่สุดของแบริ่งลมก็คือ เรือโฮเวอร์คราฟต์

 

พัดลมขนาดใหญ่เป่าลมเข้าไปใต้ตัวเรือโฮเวอร์คราฟต์ ปิดกั้นไม่ให้ลมเล็ดลอดออกไปผ่าน "กระโปรง" ยางยืดหยุ่น แรงดันอากาศสูงที่เกิดขึ้นใต้ตัวเรือโฮเวอร์คราฟต์ช่วยพยุงน้ำหนักของตัวเรือ ทำให้เรือลอยอยู่บนเบาะอากาศได้

 

การใช้งานตลับลูกปืนแก๊สกำลังแพร่หลายมากขึ้นเรื่อยๆ และได้รับการศึกษาอย่างกว้างขวางและเข้มข้น ปัจจุบัน ตลับลูกปืนแก๊สสามารถนำไปใช้ในเครื่องจักรสิ่งทอ เครื่องจักรผลิตสายเคเบิล เครื่องมือกลสำหรับเครื่องมือวัด ไจโรสโคป เครื่องแยกแรงเหวี่ยงความเร็วสูง สว่านทันตกรรม ตู้เย็นที่ทำงานที่อุณหภูมิต่ำ เครื่องขยายไฮโดรเจน และเครื่องหมุนเวียนแก๊สที่ทำงานที่อุณหภูมิสูง