Qu'est-ce qu'un coussin d'air ?
PalierJe pense que tout le monde le connaît : le roulement à billes, que nous utilisons couramment, est sans doute le plus connu. C’est un élément essentiel des machines et équipements modernes. Mais qu’est-ce qu’un palier à air ?
GazéifèreUn palier lisse utilisant un gaz comme lubrifiant. Le gaz lubrifiant le plus couramment utilisé est l'air, mais l'azote, l'argon, l'hydrogène, l'hélium ou le dioxyde de carbone peuvent également être utilisés selon les besoins.
Dans les compresseurs, les détendeurs et les circulateurs de gaz, le fluide de travail est souvent utilisé comme lubrifiant.
Le terme « palier à air » désigne un palier qui supporte la charge grâce au film d'air sous pression formé entre les surfaces de glissement du palier, ces surfaces étant complètement séparées par le film d'air en fonctionnement.
Les paliers à air appartiennent à la catégorie des paliers de glissement à fluide, qui sont lubrifiés par un fluide lors de leur fonctionnement, et leur milieu lubrifiant est l'air.
Classification des paliers à air
Selon le mécanisme de formation du film d'air sous pression, les paliers à air sont principalement divisés en deux catégories : les paliers aérodynamiques et les paliers aérostatiques.
Le film d'air comprimé du palier aérodynamique se forme par l'entrée d'air dans la zone de convergence des surfaces de glissement, grâce au mouvement mutuel de ces dernières. Ce film d'air a une forme approximativement cunéiforme. Les paliers aérodynamiques ne nécessitant pas de source d'air externe, ils sont également appelés « paliers auto-régulateurs ».
Le film d'air comprimé du palier aérostatique est formé par l'injection d'air comprimé externe via l'orifice situé entre les surfaces de glissement. Les paliers aérostatiques nécessitent une alimentation en air comprimé externe propre.
Caractéristiques des paliers à air
(1) Résistance au frottement extrêmement faible
Comme la viscosité d'un gaz est bien inférieure à celle d'un liquide, la viscosité de l'air à température ambiante n'est que 1/5000 de celle de l'huile mécanique n° 10, et que la résistance au frottement du palier est directement proportionnelle à la viscosité, le frottement des paliers à gaz est inférieur à celui des paliers lubrifiés par un liquide.
(2) Large gamme de vitesses applicables
La résistance au frottement du palier à gaz est faible, l'échauffement est faible et ne dépasse pas 20 à 30 °C à des vitesses atteignant 50 000 tr/min, voire 1,3 million de tr/min. Les paliers hydrostatiques peuvent également être utilisés à très basse vitesse, voire à l'arrêt.
(3) Large gamme de températures applicables
Le gaz reste gazeux sur une large plage de températures, et sa viscosité est peu affectée par la température (la viscosité augmente légèrement avec la température, par exemple de 20 °C à 100 °C, la viscosité de l'air augmente de 23 %), de sorte que les paliers à gaz peuvent être utilisés dans une plage de températures de -265 °C à 1650 °C.
(4) Faible capacité portante
La capacité portante d'un palier hydrodynamique est directement proportionnelle à la viscosité, tandis que celle d'un palier pneumatique est seulement quelques millièmes de celle d'un palier hydrodynamique de même dimension. Du fait de la compressibilité du gaz, la capacité de charge d'un palier à gaz est limitée, et la charge par unité de surface projetée ne peut excéder 0,36 MPa.
(5) Exigences de haute précision de traitement
Afin d'améliorer la capacité de charge et la rigidité du film d'air des paliers à gaz, un jeu de palier (inférieur à 0,015 mm) est généralement utilisé par rapport aux paliers lubrifiés par liquide, et la précision des pièces doit être améliorée en conséquence.
Application des paliers à air
Le palier à air est un nouveau type de palier qui utilise l'énergie potentielle élastique de l'air pour jouer un rôle de support.
Le seul lubrifiant utilisé est l'air ; la technologie des paliers à air est donc idéale pour les pièces qui doivent être exemptes de contamination ou pour les environnements de travail.
Dans les paliers à air, les billes sont remplacées par des coussins d'air. L'une des applications les plus connues des paliers à air est sans doute celle des aéroglisseurs.
Un puissant ventilateur souffle de l'air sous l'aéroglisseur, empêchant toute fuite d'air grâce à une jupe en caoutchouc élastique. La forte pression d'air ainsi générée supporte le poids de la coque et lui permet de flotter sur le coussin d'air.
L'utilisation des paliers à gaz se généralise et fait l'objet d'études approfondies. Actuellement, on les retrouve dans les machines textiles, les machines à câbles, les machines-outils, les gyroscopes, les séparateurs centrifuges à grande vitesse, les fraises dentaires, les réfrigérateurs basse température, les détendeurs d'hydrogène et les circulateurs de gaz haute température.
Date de publication : 28 mars 2025
