एयर बियरिंग क्या है?

वायु बीयरिंग का निर्माण:

एयर बेयरिंग एक आंतरिक रिंग और एक बाहरी रिंग से बनी होती है। बाहरी रिंग पर एयर इनलेट और आउटलेट छेद होते हैं और आंतरिक रिंग पर नोजल होते हैं। जैसा चित्र में दिखाया गया है:

एयर बियरिंग की विशेषताएं और लाभ:

एयर बीयरिंग तरल बीयरिंग हैं जो सतहों के बीच कम घर्षण लोड-असर इंटरफ़ेस प्रदान करने के लिए दबाव वाली गैस की एक पतली फिल्म का उपयोग करते हैं। पारंपरिक औद्योगिक बीयरिंगों की तुलना में, इसमें कम घर्षण, कम हानि और शून्य स्नेहन की विशेषताएं हैं। सटीक स्थिति (जैसे कोई प्रतिक्रिया और विरोध नहीं) और उच्च गति अनुप्रयोगों में इसके स्पष्ट फायदे हैं।

• उच्च परिशुद्धता:

हवा के दबाव के अस्तित्व के कारण, दोनों सतहें लगभग गैर-संपर्क होती हैं, जिससे घिसाव की डिग्री कम हो जाती है; साथ ही, एयर बेयरिंग अत्यधिक उच्च रेडियल और अक्षीय रोटेशन सटीकता भी प्रदान करता है, जिससे यह सुनिश्चित होता है कि सटीकता हमेशा स्थिर रहती है।

• उच्च गति:

छोटे वायु प्रतिरोध के आधार पर, यह ऑपरेशन के दौरान कम कंपन स्तर बनाए रखते हुए उच्च गति की अनुमति देता है; बेयरिंग के अंदर का स्थान छोटा होता है, और घर्षण हवा के बेयरिंग के घूमने में कम बाधा डालता है, इसलिए बिजली की हानि और गर्मी उत्पादन भी बहुत कम होता है। दूसरी ओर, एयर बेयरिंग के अंदर कम कतरनी बल न्यूनतम बिजली हानि और बहुत कम गर्मी उत्पादन के साथ अत्यधिक उच्च घूर्णी गति को सक्षम करते हैं। घूर्णी गति 300,000 आरपीएम से अधिक हो सकती है।

• कम कंपन:

कम वायु प्रतिरोध और घर्षण से वायु शाफ्ट अधिक सुचारू रूप से चलता है, इसलिए उत्पन्न कंपन लगभग नगण्य होता है।

• तापमान धीरे-धीरे बढ़ता है:

विभिन्न कारक (जैसे कम घर्षण, स्थिर वायु प्रवाह और कुशल विद्युत संचरण) स्पिंडल रोटर के थर्मल प्रभाव को बहुत छोटा बनाते हैं। इसके अलावा, विशेष सामग्रियों और निर्माण विधियों के साथ-साथ आंतरिक तरल शीतलन नलिकाओं का चयन, तापमान वृद्धि को लगभग समाप्त कर देता है, इस प्रकार वार्म-अप चरण की आवश्यकता समाप्त हो जाती है।

• लंबा जीवन:

एयर बियरिंग को आंतरिक रूप से डिज़ाइन किया गया है ताकि धातु से धातु का संपर्क न हो, और यदि आपूर्ति की गई हवा साफ और तेल और पानी से मुक्त है, तो यह बियरिंग के लिए अनंत जीवन सुनिश्चित करेगा। इसके अतिरिक्त, उनके संचालन की प्रकृति के कारण, वायु बीयरिंग लगातार बीयरिंग के अंत से हवा निकाल रहे हैं, जो हानिकारक बाहरी प्रदूषकों (जैसे कच्चे माल के टुकड़े, या काटने वाले तरल पदार्थ) के प्रवेश को रोकने के लिए एक प्राकृतिक बाधा बनाता है। इससे मशीन का उपयोग बढ़ता है और डाउनटाइम कम होता है, जिससे समग्र दक्षता में सुधार होता है।

• अधिक स्पष्ट:

इस तथ्य के आधार पर कि बेयरिंग के अंदर मुख्य शक्ति स्रोत गैस है, इसमें ग्रीस जैसी कोई भौतिक चिकनाई सामग्री नहीं है, और एयर स्पिंडल में एक क्लीनर ऑपरेटिंग वातावरण है, साथ ही, एयर बेयरिंग का प्रतिकूल प्रभाव नहीं पड़ेगा बाहरी कार्य वातावरण. दूसरी ओर, चूंकि बियरिंग में गैस का उपयोग एकमात्र स्नेहक के रूप में किया जाता है, इसलिए इसकी शुद्धता की आवश्यकताएं अपेक्षाकृत अधिक हैं।

• कम रखरखाव:

उपर्युक्त कम कंपन, स्थिर तापमान रखरखाव, शून्य स्नेहन और अन्य विशेषताओं के लिए बीयरिंग पर अधिक रखरखाव की आवश्यकता नहीं होती है। आम तौर पर केवल यह सुनिश्चित करना आवश्यक है कि हवा और पानी की आपूर्ति साफ रखी जाए।

वर्गीकरण:

एयर बियरिंग्स (एयरोस्टैटिक बियरिंग्स) स्लाइड बियरिंग्स की श्रेणी में आते हैं। संपीड़ित हवा को बीयरिंग गैप में धकेल दिया जाता है, यानी एक दूसरे से फिसलने वाली सतहों के बीच, चिकनाई माध्यम बनाता है। इसका उपयोग एक दबाव कुशन स्थापित करने के लिए किया जाता है जो बिना संपर्क के भार का समर्थन करता है। संपीड़ित हवा की आपूर्ति आम तौर पर एक कंप्रेसर द्वारा की जाती है, हालांकि असर की विशेषताएं प्रदान किए गए दबाव स्तर पर निर्भर करती हैं। दबाव का उद्देश्य एयर कुशन की उच्चतम संभव डिग्री की कठोरता और नमी प्रदान करना है। हवा की खपत और संपूर्ण असर सतह पर हवा का समान वितरण एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है।

पारंपरिक एयर-बेयरिंग

पारंपरिक एयर बेयरिंग में, संपीड़ित हवा आम तौर पर कुछ लेकिन अपेक्षाकृत बड़े नोजल (व्यास 0.1 - 0.5 मिमी) के माध्यम से बेयरिंग गैप में प्रवाहित होती है। नतीजतन, उनकी हवा की खपत बहुत लचीली नहीं है, और असर विशेषताओं को आसपास के मापदंडों (बलों, क्षणों, असर क्षेत्र, असर अंतराल ऊंचाई, भिगोना) के लिए पर्याप्त रूप से समायोजित नहीं किया जा सकता है। नोजल की कम संख्या के बावजूद अंतराल में सबसे समान वायु वितरण प्राप्त करने के लिए, विभिन्न डिज़ाइन उपाय किए जाने चाहिए। हालाँकि, ये मृत मात्राएँ बनाते हैं, अर्थात गैर-संपीड़ित और इसलिए नरम वायु मात्राएँ। वे वायु-वाहक गतिशीलता के लिए बेहद हानिकारक हैं, शोर और आत्म-उत्तेजित कंपन को प्रोत्साहित करते हैं।

सिंगल-नोजल एयर-बेयरिंग

एयर नोजल के चारों ओर एक केंद्रीय रूप से स्थित कक्ष प्री-चेंबर के साथ सिंगल-नोजल एयर बीयरिंग में पाया जा सकता है। इसका क्षेत्रफल आमतौर पर असर क्षेत्र का 3 - 20% होता है। यहां तक ​​कि केवल 1/100 मिमी की पूर्व-कक्ष गहराई के साथ, इन वायु बीयरिंगों की मृत मात्रा बहुत बड़ी है। सबसे खराब स्थिति में, इन सिंगल-नोज़ल एयर बियरिंग्स में प्री-चेंबर के बजाय केवल अवतल बियरिंग सतह होती है। अन्य नुकसानों के अलावा, इन सभी एयर बियरिंग्स में झुकाव की कठोरता बहुत कम है।

कक्षों और चैनलों के साथ वायु बीयरिंग

विशिष्ट, पारंपरिक वायु बीयरिंग कक्षों और चैनलों के साथ डिज़ाइन किए गए हैं। वायु नोजल की सीमित संख्या को देखते हुए, उनका लक्ष्य अंतराल में हवा को अच्छी तरह से वितरित करते हुए मृत मात्रा को कम करना है। अधिकांश डिज़ाइन विचार विशेष चैनल संरचनाओं से संबंधित हैं।

सिंटेड एयर-बेयरिंग

तथाकथित सिंटर्ड एयर-बेयरिंग में छिद्रपूर्ण असर सामग्री का उद्देश्य हवा का समान वितरण सुनिश्चित करना है। हालाँकि, नुकसान में बड़ी मृत मात्रा (सामग्री में गुहाएँ) और उनकी अनियमित सरंध्रता के कारण हवा का असमान वितरण शामिल है। यह इन एयर-बेयरिंग के लिए असर गुणों में उच्च उतार-चढ़ाव की भी व्याख्या करता है। सिंटर्ड एयर-बेयरिंग का उपयोग सिस्टम सीमाओं के कारण केवल 0 - 50 डिग्री के बीच के तापमान में किया जा सकता है।

अनुप्रयोग:

ऊपर उल्लिखित एयर बेयरिंग की विशेषताएं इसे उच्च गति, कम घर्षण, उच्च परिशुद्धता और विकिरण के क्षेत्र में इसके अद्वितीय फायदे दिखाती हैं। उदाहरण के लिए, अंतरिक्ष यान सिमुलेटर अब सबसे अधिक एयर बियरिंग का उपयोग करते हैं, और 3डी प्रिंटर का उपयोग अब क्यूबसैट उपग्रहों के लिए एयर-बियरिंग-आधारित रवैया सिमुलेटर बनाने के लिए किया जाता है; गैस बियरिंग का उपयोग डिस्क ड्राइव और सेमीकंडक्टर सिलिकॉन वेफर निर्माण में भी किया जाता है।