CN102788087B - 一种低振动高精度静压气体轴承 - Google Patents

一种低振动高精度静压气体轴承 Download PDF

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Abstract

一种低振动高精度静压气体轴承，由轴承体(1)、导向连接件(2)和气体导向件(3)组成，其特征在于：所述的轴承体(1)内部设置有气体导向件(3)，轴承体(1)与气体导向件(3)通过导向连接件(2)相连接，导向连接件(2)的外表面和轴承体(1)的内表面形成高压气腔(7)，气体导向件(3)的外表面与轴承体(1)的内表面形成节流孔(6)，节流孔(6)一端与高压腔(7)相连通，另一端与轴承体(1)下部的气腔(5)相连通，节流孔(6)与轴承体(1)的下表面处于非垂直状态，轴承体(1)上设置有进气通道(8)，进气通道(8)与高压腔(7)相连通。

Description

一种低振动高精度静压气体轴承
技术领域：
本发明涉及一种低振动高精度静压气体轴承，尤其是降低气体轴承的振动幅度、提高气浮支撑运动定位平台精度的静压气浮支撑技术领域。
背景技术：
静压气体轴承因具有精度高、无摩擦、无磨损、无需保养、环境适应能力强、低速时不出现爬行和滞后等卓越性能而广泛应用于微电子制造及其测量装备。随着微电子制造及其测量装备精度要求的不断提高，对气体轴承支撑的运动定位平台的性能提出更加苛刻的要求。
受节流形式、气膜厚度、预载方式、几何形状、加工精度、供气压力及工况等诸多因素的影响，气体轴承内气体在极短时间内流动状态发生多次变化，气膜间隙内的气压波动使气体轴承产生振幅从几纳米到几十纳米，频率从几十赫兹到几千赫兹的宽频微幅自激振动，这种自激振动对平台的运动定位精度产生极为不利的影响，制约气体轴承在微电子制造及其测量装备中进一步推广应用。
而现有技术中的气体轴承的节流孔与支撑面相垂直，即节流孔内的气流方向与气膜内的气流方向垂直，迫使高压气体在节流孔出口处流动方向突然发生90度转变，从而导致节流孔出口附近气体流动状态极不稳定，湍流强度很大，引起轴承产生自激振动。如果改变节流孔内气流方向与气膜内气流方向的夹角，使节流出口处气体流动变平缓，气流稳定性将得到大大提高，湍流强度大幅减小，振动幅度明显降低。
针对上述问题，本发明提出一种低振动高精度静压气体轴承，对降低静压气体轴承振动的幅值，提高气浮平台的运动定位精度都具有非常重要意义。
发明内容：
本发明之目的是：提出一种低振动高精度的静压气体轴承，以解决现有技术存在的不足。
为了实现本发明之目的，拟采用以下技术方案：
本发明由轴承体、导向连接件和气体导向件组成，其特征在于：上述的轴承体内部设置有气体导向件，轴承体与气体导向件通过导向连接件相连接，导向连接件的外表面和轴承体的内表面形成高压腔，气体导向件的外表面与轴承体的内表面形成节流孔，节流孔一端与高压腔相连通，另一端与轴承体下部的气腔相连通，节流孔与轴承体的下表面处于非垂直状态，轴承体上设置有进气通道，进气通道与高压腔相连通。
本发明与现有技术比较的特点：
将节流孔与气体轴承下表面设计成非垂直状态，由于气体轴承工作过程中其下表面与支撑面平行，这就为实现高压气体通过节流孔喷出气体轴承下表面时的方向与支撑面不垂直创造了条件，也就是高压气体在节流孔下游不会出现90度的突然转向，从而使节流出口处气体流动变平缓，提高了气体流动的稳定性，减小了湍流强度，降低了振动幅度。同时，在节流孔的出口设置有气腔，这又为提高本发明的承载力创造了条件。本发明结构简单，易于实现。
附图说明：
图1示意了本发明的气体轴承。
图2示意是本发明气体轴承剖视图。
1、轴承体；2、导向连接件；3、气体导向件；4、支撑面；5、气腔；6、节流孔；7、高压腔；8、进气通道；P、高压气体的进气方向。
具体实施方式：
本发明的气体轴承的轴承体1内部设置有气体导向件3，轴承体1与气体导向件3通过导向连接件2相连接，导向连接件2的外表面和轴承体1的内表面形成高压腔7，气体导向件3的外表面与轴承体1的内表面形成节流孔6，节流孔6一端与高压腔7相连通，另一端与轴承体1下部的气腔5相连通，节流孔6与轴承体1的下表面处于非垂直状态，轴承体1上设置有进气通道8，进气通道8与高压腔7相连通。
本发明的气体轴承在工作过程中，高压气体通过进气通道8进入高压腔7，又通过气体导向件3的外表面与轴承体1的内表面形成的节流孔6喷出，由于节流孔6与轴承体1的下表面处于非垂直状态，而轴承体1工作过程中其下表面与支撑面4平行，这就为实现高压气体通过节流孔6喷出轴承体1的下表面时的方向与支撑面4不垂直创造了条件，也就是高压气体在节流孔6的下游不会出现90度的突然转向，从而使节流出口处的气体流动变平缓，提高了气体流动的稳定性，减小了湍流强度，降低了气体轴承振动幅度。同时，节流孔6另一端与轴承体1下部的气腔5相连通，这又为提高气体轴承的承载力创造了条件。

Claims (1)

1.一种低振动高精度静压气体轴承，由轴承体(1)、导向连接件(2)和气体导向件(3)组成，其特征在于：所述的轴承体(1)内部设置有气体导向件(3)，轴承体(1)与气体导向件(3)通过导向连接件(2)相连接，导向连接件(2)的外表面和轴承体(1)的内表面形成高压腔(7)，气体导向件(3)的外表面与轴承体(1)的内表面形成节流孔(6)，节流孔(6)一端与高压腔(7)相连通，另一端与轴承体(1)下部的气腔(5)相连通，节流孔(6)与轴承体(1)的下表面处于非垂直状态，轴承体(1)上设置有进气通道(8)，进气通道(8)与高压腔(7)相连通，所述的导向连接件(2)和气体导向件(3)设置在轴承体(1)下表面的中心。
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