气体润滑技术的主要优缺点分析

气体润滑轴承是一种以气体作为润滑剂的滑动轴承。自20世纪60年代以来，随着核技术、航天技术、微电子、信息技术以及生物工程等新兴科学技术而发展起来，加工、检测精度从毫米、微米到亚微米，目前已经发展到纳米水平，并向着原子晶格尺寸（亚纳米）水平迈进，所有这些进步都依赖于超精密加工和超精密检测技术水平的不断提升，现阶段科学技术的发展对超精密加工和超精密检测技术提出了更高的要求，如：高精度、大载荷、高刚度、低流量、高分辨率、高稳定性、低振动、低爬行、低成本等。
在超精密加工和超精密检测领域，气体润滑技术以其巨大的优势得到了广泛的应用。气体润滑技术主要有如下优点。
1、摩擦阻力校例如，在15℃耀20℃条件下，空气的动力黏度是机油黏度的1/40，是水和煤油的1/60和1/10，黏滞阻力极小。
2、运行平稳，无爬行。由于黏滞阻力小，气体润滑轴承可以在极低的转速下平稳运行。
3、磨损小，寿命长。采用静压气体润滑技术，可以做到非接触，无磨损，从而大幅度提高轴承寿命。
4、精度高。美国More公司的金刚石车床采用静压气体润滑轴承，其回转精度轴向达到0.075μm、径向达到0.05μm；日本东芝公司的超精密车床采用静压气体润滑轴承回转精度轴向达到0.01μm、径向达到0.05μm；我国长春光机所研制的静压气体润滑轴承，回转精度达到0.015μm、水平静压气体润滑导轨导向精度达到0.04μm/130mm；哈尔滨工业大学研制的“基准型圆柱度仪”中，静压气体润滑主轴回转精度达到0.013μm、Z向静压气体润滑导轨导向精度达到0.040μm/50mm；
5、高温度稳定性。在1atm（101.325kPa）下，当温度从20℃升高到80℃，机油的黏度减小到原来的1/14，而空气的黏度增大16％，在多数润滑轴承工作条件下，可以认为气体的黏度与压力无关。

由于气体的这一特性，使气体润滑轴承能够在较宽的温度范围内可靠运行，实际应用温度范围为13K耀873K。
6、与液体相比，气体能够在很宽的温度范围内保持较高的化学稳定性，尤其是采用惰性气体作为润滑剂时更是如此。
7、转速高。气体润滑轴承能够在较高的转速下稳定工作，而温升较小，日本成功应用实例达到了81万r/min（轴径4mm），这一特点是任何液体润滑剂和固体润滑剂无法比拟的。
8、气体是无空穴现象的介质，采用气体作为润滑剂润滑膜没有中断现象，而液体润滑剂则相反。
气体润滑也存在着一些缺点和不足，主要表现在以下几方面。
1、承载能力低，刚度校承载能力主要取决于润滑剂的黏度，而刚度主要受气体可压缩性影响。低转速下，静压气体润滑轴承的承载能力约为液体润滑轴承的1/20。
2、气体润滑工作面要求较高的加工精度。气体黏度小，为了限制气体润滑的耗气量、提高承载能力和刚度，必须形成很小的气膜厚度，通常在几微米到几十微米，因此要求制造精度很高、表面粗糙度很小。
3、气体的可压缩性容易引起不稳定现象。参数设计不当，静压气体润滑可能出现气锤不稳定现象，而动压气体润滑可能出现涡动失稳。