CN111894983A - 微孔节流的静压气体止推轴承 - Google Patents

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张君安
罗舒元
赵晓龙
刘波
董浩
卢志伟
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    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16C—SHAFTS; FLEXIBLE SHAFTS; ELEMENTS OR CRANKSHAFT MECHANISMS; ROTARY BODIES OTHER THAN GEARING ELEMENTS; BEARINGS
    • F16C32/00—Bearings not otherwise provided for
    • F16C32/06—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings
    • F16C32/0603—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion
    • F16C32/0614—Bearings not otherwise provided for with moving member supported by a fluid cushion formed, at least to a large extent, otherwise than by movement of the shaft, e.g. hydrostatic air-cushion bearings supported by a gas cushion, e.g. an air cushion the gas being supplied under pressure, e.g. aerostatic bearings
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Abstract

本发明涉及气体轴承领域，具体涉及一种微孔节流的静压气体止推轴承。为解决现有技术中存在的静压气体止推轴承刚度承载力和刚度低的问题。为解决上述问题，本发明采用的技术方案包括轴承基体和通气薄板，所述的通气薄板设置于轴承基体底部，通气薄板上环状均布设置有若干个节流孔，所述的轴承基体的底部设置有环形凹槽状的进气腔，进气腔与环状的节流孔相对设置，轴承基座的侧面设置有与环形凹槽相通的透气孔。

Description

微孔节流的静压气体止推轴承
技术领域
本发明涉及气体轴承领域，具体涉及一种微孔节流的静压气体止推轴承。
背景技术
气体润滑技术是本世纪中期迅速发展起来的一种新型技术，开拓了流体润滑的一个全新领域；气体润滑轴承是气体润滑技术开发的核心产品也是该技术的主要研究对象，与传统滚动轴承和滑动轴承相比，气体润滑轴承具有高精度、高转速、低摩擦、低功耗、污染少、耐高温等优点，这些正好满足了航天航空领域和精密加工领域的严格技术要求。
静压气体轴承是以气体为润滑介质工作的一种轴承，外部压缩空气由节流器进入轴承与支撑表面的间隙内，在间隙内形成具有一定刚度和承载能力的气膜，依靠气膜为轴承提供支承，使轴承与工作表面达到悬浮状态，从而实现运动副之间的无摩擦状态。
节流器是静压气体止推轴承的核心结构，目前常用类型有以下几种：小孔节流、环面节流、狭缝节流及多孔质节流。
小孔节流气体静压轴承具有较高的承载力和刚度，然而由于气腔的存在容易导致“气锤”现象的发生，使轴承稳定性相对较差；
环面节流结构上省去了气腔，稳定性得到提高，但轴承承载力及刚度损失较大；
狭缝节流的工作特点是压力连续分布，减小了扩散效应和环向流动对轴承特性的不利影响，具有较高的承载、刚度及阻尼能力，但当狭缝宽过小时，加工难度大，成本高，且加工精度难以保证，从而影响节流效果，导致回转精度及稳定性的降低。
发明内容
有鉴于此，本发明为解决现有技术中存在的静压气体止推轴承刚度承载力和刚度低的问题，提供一种微孔节流的静压气体止推轴承。
为解决现有技术存在的问题，本发明的技术方案是：微孔节流的静压气体止推轴承，包括轴承基体和通气薄板，其特征在于：所述的通气薄板设置于轴承基体底部，通气薄板上环状均布设置有若干个节流孔，所述的轴承基体的底部设置有环形凹槽状的进气腔，进气腔与环状的节流孔相对设置，轴承基座的侧面设置有与环形凹槽相通的透气孔。
进一步，节流孔为垂直于通气薄板的圆柱孔，并均匀分布在通气薄板半径为R的圆周上， R为通气薄板半径的1/2处，节流孔数量为50-80个。
进一步，节流孔的直径小于0.03mm。
进一步，进气腔的宽度为节流孔直径的50倍。
进一步，通气薄板的厚度与节流孔孔径的长径比小于10。
与现有技术相比，本发明的优点如下：
1、本发明突破了传统静压气体轴承节流孔径远大于气膜间隙的结构类型，将节流孔直径和气模间隙设定在一个数量级，再将节流孔进行大量环状均匀分布，提升轴承承载力；
2、本发明结合小孔节流轴承结构设置通气薄板，构成可变均压槽，进一步提升轴承刚度和稳定性并扩大轴承使用范围和应用领域。
附图说明：
图1本发明结构示意图；
图2本发明通气薄板节流孔处的工作示意图；
图3本发明通气薄板节流孔分布俯视图；
标记说明：1、轴承基体、2、透气薄板、 3、节流孔、 4、透气孔。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明工作原理：通气薄板静压气体轴承的工作原理是：压缩空气由进气孔进入，充满环形气腔，最后由节流孔输出到工作表面形成气膜。当载荷增大或减小时弹性薄板沿垂直于气膜的方向内凹或者外凸，改变了节流孔的环面节流面积，并形成了可变深度和可变截面积的均压槽，从而将节流孔和均压槽都放置在通气薄板上。
本实施例提供微孔节流的静压气体止推轴承，如图1所示，包括轴承基体1和通气薄板2，通气薄板2设置于轴承基体1底部。
上述通气薄板2上环状均布设置有50-80个直径小于0.03mm的节流孔3。
上述轴承基体1的底部设置有环形凹槽状的进气腔，进气腔与环状的节流孔相对设置，轴承基座1的侧面设置有与环形凹槽相通的透气孔4。
上述节流孔3为垂直于通气薄板2的圆柱孔。
上述进气腔的宽度为透气孔4直径的50倍。
轴承基体1上有一圈进气腔，进气腔宽度为节流孔直径的50倍。
如图2所示为通气薄板工作原理示意图，如图2b为通气薄板不受载荷的情况，通气薄板会根据受到载荷不同，沿着静压气体止推轴承轴向方向外凸或者内凹，如图2a和图2c所示，使得均压槽的高度发生变化，均压槽上节流孔面积也会发生变化，因此形成了可变高度和截面的均压槽，静压气体轴承的刚度和承载力相应的提高，且具有通气薄板的静压气体轴承的刚度是可调的，调节范围很大。
如图3所示节流孔3均匀分布在通气薄板半径为R的圆周上， R为通气薄板半径的1/2。
如图3所示通气薄板2上加工的供气孔直径要控制在0.03mm及其以下，与气膜间隙在同一数量级，且通气薄板2的厚度与节流孔的深度和节流孔的直径比值（长径比）小于10。
如图3所示在通气薄板上节流孔为环状分布，数量远超过传统轴承节流孔数量，进一步提升了静压气体止推轴承的刚度和稳定性。并结合通气薄板刚度可调节的特性提升了静压气体止推轴承应用范围。使其压力分布效果接近环面节流，但是刚度和承载力均有提升。
以上所述仅是本发明的优选实施例，并非用于限定本发明的保护范围，应当指出，对本技术领域的普通技术人员在不脱离本发明原理的前提下，对其进行若干改进与润饰，均应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.微孔节流的静压气体止推轴承，包括轴承基体（1）和通气薄板（2），其特征在于：所述的通气薄板（2）设置于轴承基体（1）底部，通气薄板（2）上环状均布设置有若干个节流孔（3），所述的轴承基体（1）的底部设置有环形凹槽状的进气腔，进气腔与环状的节流孔相对设置，轴承基座（1）的侧面设置有与环形凹槽相通的透气孔（4）。
2.根据权利要求1所述的微孔节流的静压气体止推轴承，其特征在于：所述的节流孔（3）为垂直于通气薄板（2）的圆柱孔，并均匀分布在通气薄板（2）半径为R的圆周上， R为通气薄板半径的1/2处，节流孔数量为50-80个。
3.根据权利要求1或2所述的微孔节流的静压气体止推轴承，其特征在于：所述的节流孔（3）的直径小于0.03mm。
4.根据权利要求3所述的微孔节流的静压气体止推轴承，其特征在于：所述的进气腔的宽度为节流孔（3）直径的50倍。
5.根据权利要求4所述的微孔节流的静压气体止推轴承，其特征在于：所述的通气薄板（2）的厚度与节流孔（3）孔径的长径比小于10。
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