[發(fā)明專利]一種柔性鉸鏈超聲軸承

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310192309.0
• 申請(qǐng)日: 2013-05-23
• 公開（公告）號(hào): CN103291751A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 馬希直;鄭東桂
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京航空航天大學(xué)
• 主分類號(hào): F16C32/06
• 分類號(hào): F16C32/06
• 代理公司: 江蘇圣典律師事務(wù)所 32237
• 代理人: 賀翔

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種柔性鉸鏈超聲軸承，其應(yīng)用于氣體擠壓懸浮裝置上，屬于氣體潤(rùn)滑和無(wú)接觸傳送領(lǐng)域。

背景技術(shù)

自上世紀(jì)中期開始，氣體軸承技術(shù)得到了越來(lái)越多的關(guān)注，它用氣體代替了傳統(tǒng)意義上的潤(rùn)滑劑油和脂作為潤(rùn)滑劑，具有發(fā)熱小、磨損小、無(wú)污染和幾乎無(wú)摩擦等優(yōu)點(diǎn)。由于其具有運(yùn)動(dòng)精度高，能保持狹小的間隙，能在高低溫、輻射、磁場(chǎng)、腐蝕等環(huán)境中工作的特點(diǎn)，使得氣體軸承相比于液體潤(rùn)滑軸承，在精密和超精密工程、微細(xì)加工、硬盤驅(qū)動(dòng)、空間技術(shù)、醫(yī)療器械和核工程等領(lǐng)域有著更廣闊的應(yīng)用前景。

按潤(rùn)滑的機(jī)理來(lái)分，氣體軸承可分為：靜壓潤(rùn)滑型、動(dòng)壓潤(rùn)滑型以及擠壓膜潤(rùn)滑型。氣體靜壓軸承又稱外部供壓軸承，外部氣源設(shè)備供給氣體經(jīng)過氣孔進(jìn)入支承間隙，形成氣膜，以支承負(fù)載。由于要配備一套較為復(fù)雜的氣源設(shè)備，它的應(yīng)用范圍受到一定限制。動(dòng)壓型是通過被支撐體表面相對(duì)支承體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)，在運(yùn)動(dòng)方向楔形間隙產(chǎn)生的氣膜壓力來(lái)支撐負(fù)載的，不需要穩(wěn)定持續(xù)的壓力氣源。但其承載能力小、剛度低，在起動(dòng)和停止工程中接觸表面間有接觸磨損。這兩種軸承目前已經(jīng)得到廣泛的應(yīng)用。氣體擠壓膜軸承是由壓電陶瓷或磁致伸縮材料制成的換能器沿支承面法線方向產(chǎn)生高頻振動(dòng)，使間隙內(nèi)的氣體不斷受到擠壓，形成具有壓力的氣膜，產(chǎn)生承載力。氣體擠壓膜潤(rùn)滑具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、緊湊，容易調(diào)節(jié)等優(yōu)點(diǎn)，但是其承載能力較低，安裝較復(fù)雜。從上世紀(jì)60年代開始，國(guó)外有人進(jìn)行氣體擠壓膜理論以及實(shí)驗(yàn)的研究。隨著壓電陶瓷材料的性質(zhì)的改善，氣體擠壓膜的承載能力得到了較大的提高，氣體擠壓膜潤(rùn)滑也得到了國(guó)內(nèi)外學(xué)者越來(lái)越多的關(guān)注。但是由于目前通過氣體擠壓膜承載的方法仍然不成熟，氣體擠壓膜潤(rùn)滑仍處于實(shí)驗(yàn)室階段，工程上尚沒有得到應(yīng)用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供一種柔性鉸鏈超聲軸承，該柔性鉸鏈超聲軸承可以減小物體表面間的摩擦，產(chǎn)生熱量小，且能適用于輕載的氣體潤(rùn)滑場(chǎng)合中，實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸傳送。

本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種柔性鉸鏈超聲軸承，所述柔性鉸鏈超聲軸承為方體狀，所述柔性鉸鏈超聲軸承包括有沿前后方向延伸的四個(gè)面，所述該四個(gè)面上分別形成有一壓電陶瓷插槽，所述柔性鉸鏈超聲軸承上形成有沿前后方向延伸的一圓孔，所述四個(gè)壓電陶瓷插槽包圍于所述圓孔的四周，所述柔性鉸鏈超聲軸承還包括有4個(gè)單圓弧柔性鉸鏈和12個(gè)雙圓弧柔性鉸鏈，所述4個(gè)單圓弧柔性鉸鏈為沿圓孔均勻分布的4個(gè)半圓槽與圓孔形成，所述12個(gè)雙圓弧柔性鉸鏈中的每3個(gè)均勻分布在兩個(gè)單圓弧柔性鉸鏈位置的中垂線上。

所述柔性鉸鏈超聲軸承為50mm×50mm×30mm的方體。

所述柔性鉸鏈超聲軸承還包括有設(shè)置于所述壓電陶瓷插槽中的壓電陶瓷。

所述壓電陶瓷的數(shù)量為8個(gè)，所述8個(gè)壓電陶瓷的長(zhǎng)度、寬度和厚度均相同，且均為橫向振動(dòng)。

所述8個(gè)壓電陶瓷均勻的設(shè)置于所述壓電陶瓷插槽中。

所述柔性鉸鏈超聲軸承還包括有與所述柔性鉸鏈超聲軸承的圓孔接觸的導(dǎo)軌，所述柔性鉸鏈超聲軸承通過所述圓孔與所述導(dǎo)軌接觸以被支承。

所述柔性鉸鏈超聲軸承與導(dǎo)軌為小間隙裝配。

本發(fā)明具有如下有益效果：

（1）用氣膜支承以減小物體表面間的摩擦，產(chǎn)生熱量小；

（2）相對(duì)于氣體靜壓軸承，本發(fā)明柔性鉸鏈超聲軸承不需要外部氣源；

（3）相對(duì)于氣體動(dòng)壓軸承，本發(fā)明柔性鉸鏈超聲軸承不需要高速轉(zhuǎn)動(dòng)；

（4）相對(duì)于其他一些擠壓膜軸承，本發(fā)明柔性鉸鏈超聲軸承具有柔性鉸鏈且可以在圓形導(dǎo)軌上工作；可實(shí)現(xiàn)無(wú)接觸傳送。

附圖說明

圖1本發(fā)明柔性鉸鏈超聲軸承的立體結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為圖1的正視示意圖。

圖3為圖1的左視示意圖。

圖4為本發(fā)明柔性鉸鏈超聲軸承中的單圓弧柔性鉸鏈的二維示意圖。

圖5為本發(fā)明柔性鉸鏈超聲軸承中的雙圓弧柔性鉸鏈的二維示意圖。

圖6為本發(fā)明柔性鉸鏈超聲軸承的裝配示意圖。

圖7為氣體擠壓膜原理圖。

????圖8為兩不同頻率下的模態(tài)振型圖。

其中：

1-壓電陶瓷插槽；2-圓孔；3-單圓弧柔性鉸鏈；4-雙圓弧柔性鉸鏈；5-壓電陶瓷；6-導(dǎo)軌；7-激振板；8-懸浮板。

具體實(shí)施方式