Wat is een luchtlager?
HandelswijzeIk denk dat iedereen wel bekend is met het rollager, een veelgebruikt onderdeel van moderne machines en apparatuur. Maar wat is een luchtlager?
GaslagerEen glijlager dat gas als smeermiddel gebruikt. Het meest gebruikte gasvormige smeermiddel is lucht, maar stikstof, argon, waterstof, helium of koolstofdioxide kunnen naar behoefte ook worden gebruikt.
Bij gascompressoren, expanders en circulatiepompen wordt het werkmedium vaak als smeermiddel gebruikt.
Een luchtlager is een lager dat de belasting draagt door middel van een luchtfilm die zich vormt tussen de oppervlakken van het glijpaar. Tijdens bedrijf zijn de oppervlakken van het glijpaar volledig gescheiden door deze luchtfilm.
Luchtlagers behoren tot de vloeistofgesmeerde glijlagers. Deze lagers worden tijdens gebruik gesmeerd met een vloeistof, waarbij lucht het smeermiddel is.
Classificatie van luchtlagers
Op basis van het vormingsmechanisme van de luchtdrukfilm worden luchtlagers hoofdzakelijk in twee categorieën verdeeld: aerodynamische lagers en aerostatische lagers.
De luchtfilm in een aerodynamisch lager wordt gevormd doordat lucht in het convergentiegebied tussen de oppervlakken van de glijparen wordt gebracht door de onderlinge beweging van de glijparen. De luchtfilm heeft ruwweg een wigvorm. Omdat aerodynamische lagers geen externe luchtbron nodig hebben, worden ze ook wel "zelfwerkende lagers" genoemd.
De luchtfilm in een aerostatisch lager wordt gevormd door de externe perslucht die via een smoorklep tussen de glijvlakken wordt aangevoerd. Aerostatische lagers vereisen een schone externe luchttoevoer.
Luchtlagerkenmerken
(1) Extreem lage wrijvingsweerstand
Omdat de viscositeit van gas veel lager is dan die van vloeistof, is de viscositeit van lucht bij kamertemperatuur slechts 1/5000 van die van mechanische olie nr. 10, en de wrijvingsweerstand van het lager rechtstreeks evenredig is met de viscositeit, is de wrijving van gaslagers lager dan die van vloeistofgesmeerde lagers.
(2) Breed scala aan toepasbare snelheden
De wrijvingsweerstand van het gaslager is laag, de temperatuurstijging is gering en bedraagt niet meer dan 20-30 °C bij snelheden tot wel 50.000 tpm, en zelfs bij snelheden tot 1,3 miljoen tpm. Hydrostatische lagers kunnen ook worden gebruikt voor zeer lage snelheden, zelfs bij stilstand.
(3) Breed scala aan toepasbare temperaturen
Het gas blijft gasvormig over een breed temperatuurbereik en de viscositeit ervan wordt minimaal beïnvloed door de temperatuur (de viscositeit neemt licht toe bij stijgende temperaturen, bijvoorbeeld van 20 °C tot 100 °C neemt de viscositeit van lucht met 23% toe), waardoor de gaslagers gebruikt kunnen worden in een temperatuurbereik van -265 °C tot 1650 °C.
(4) Laag draagvermogen
Het draagvermogen van een hydrodynamisch lager is rechtstreeks evenredig met de viscositeit, terwijl het draagvermogen van een pneumatisch lager slechts een paar duizendsten is van dat van een hydrodynamisch lager van dezelfde grootte. Door de samendrukbaarheid van gas is er een limiet aan het draagvermogen van een gasdynamisch lager, en kan de belasting per eenheid geprojecteerd oppervlak slechts worden verhoogd tot 0,36 MPa.
(5) Hoge eisen aan de verwerkingsnauwkeurigheid
Om het draagvermogen en de stijfheid van de luchtfilm in gaslagers te verbeteren, wordt doorgaans een lagerspeling (minder dan 0,015 mm) gebruikt die kleiner is dan die van vloeistofgesmeerde lagers, en de nauwkeurigheid van de onderdelen moet dienovereenkomstig worden verbeterd.
Toepassing van luchtlagers
Een luchtlager is een nieuw type lager dat gebruikmaakt van de elastische potentiële energie van lucht om een ondersteunende rol te spelen.
Het enige smeermiddel dat gebruikt wordt, is lucht; luchtlagertechnologie is daarom ideaal voor werkstukken die vrij moeten zijn van vervuiling of voor werkomgevingen.
Bij luchtlagers worden de kogels vervangen door luchtkussens. Een van de bekendste toepassingen van luchtlagers is wellicht de hovercraft.
Een enorme ventilator blaast lucht onder de hovercraft door, waardoor er geen lucht kan ontsnappen via een elastische rubberen 'rok'. De hoge luchtdruk die onder de hovercraft ontstaat, ondersteunt het gewicht van de romp en zorgt er zo voor dat deze op het luchtkussen drijft.
De toepassing van gaslagers wordt steeds breder en is uitgebreid en intensief onderzocht. Momenteel kunnen gaslagers worden gebruikt in textielmachines, kabelmachines, instrumentenmachines, gyroscopen, hogesnelheidscentrifuges, tandartsboren, koelkasten die op lage temperaturen werken, waterstofexpanders en gascirculatoren die op hoge temperaturen werken.
Geplaatst op: 28 maart 2025
