[實用新型]一種粘性及慣性耦合節流的靜壓氣浮軸向軸承

有效

• 申請號: 201920835330.0
• 申請日: 2019-06-04
• 公開（公告）號: CN210290492U
• 公開（公告）日: 2020-04-10
• 發明（設計）人: 楊光偉;陽紅;劉有海;張敏;徐磊磊;戴曉靜;孫守利;尹承真
• 申請（專利權）人: 中國工程物理研究院機械制造工藝研究所
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06
• 代理公司: 成都行之專利代理事務所(普通合伙) 51220
• 代理人: 熊曦

本實用新型公開了一種粘性及慣性耦合節流的靜壓氣浮軸向軸承，包括：轉子(1)和軸承止推板(2)，轉子(1)下表面與軸承止推板(2)的上表面之間為氣膜(3)；軸承止推板(2)上開有若干個第一通孔(4)，每個第一通孔(4)中均鑲嵌有圓柱形多孔質結構(5)，圓柱形多孔質結構(5)的內部從圓柱形多孔質結構上表面(6)中心開設有第二通孔；第二通孔貫通到圓柱形多孔質結構下表面(12)；圓柱形多孔質結構下表面(12)與軸承止推板下表面(13)形成供應高壓氣體的供氣孔(14)；克服小孔節流剛度于穩定性難以提升的缺點，同時避免了多孔質節流可靠性不足、加工精度要求高的問題，具有成本低、工藝穩定、質量可控優點。

技術領域

本實用新型屬于靜壓氣浮軸承技術領域。具體涉及一種粘-慣性耦合節流的靜壓氣浮軸向軸承。

背景技術

小孔節流靜壓氣體軸向軸承具有回轉精度高、壽命長、無污染的特點，在超精密加工領域具有廣泛的運用。軸承剛度和穩定性是小孔節流靜壓氣體軸向軸承的主要性能指標，是確保軸承精度與可靠性的關鍵。采用較大的供氣壓力可以獲得較高的軸承剛度，但是會引發氣錘自激振蕩，導致軸承無法正常工作。與小孔節流相比，氣體經過多孔質節流進入氣膜間隙內，流動狀態更為穩定，自激振動臨界供氣壓力和支承剛度均顯著提升，但多孔質節流器節流性能由多孔質材料自身特性決定，為獲得較高的支承剛度通常要求多孔質材料具有較低滲透率并配與極小的氣膜間隙5-10um，對材料及制造精度要求極高，加工較為困難，且多孔質材料容易堵塞、受潮變形引起軸承剛度降低發生抱死現象，不能滿足對氣浮軸承可靠性能的要求。

實用新型內容

為了解決現有技術中小孔節流靜壓氣體軸向軸承剛度與穩定性不能同步提升，同時克服多孔質節流氣浮軸承可靠性不足、軸承制造難度大的問題，本實用新型提出了一種粘-慣性耦合節流的靜壓氣浮軸向軸承。

本實用新型的粘-慣性耦合節流的靜壓氣浮軸向軸承，其特點是：所述的軸承由轉子與軸承止推板組成，在轉子下表面及軸承止推板的上表面之間為氣膜的厚度；在所述的軸承止推板上沿著圓周方向開有數個第一通孔；在第一通孔中鑲嵌著圓柱形多孔質結構；在圓柱形多孔質結構的內部開設有第二通孔，第二通孔從圓柱形多孔質結構上表面中心向下依次包括3段，分別為一段節流小孔、一段錐形連接孔、一段圓柱孔；圓柱形多孔質結構上表面距軸承止推板上表面有一定的距離形成環形均壓腔；節流小孔、錐形連接孔、圓柱孔相連形成第二通孔貫通到圓柱形多孔質結構下表面；圓柱形多孔質結構下表面與軸承止推板下表面形成供應高壓氣體的供氣孔；整個結構形成粘-慣性耦合節流的靜壓氣浮軸向軸承。

所述的轉子在供氣時可以向上移動一定的位移，從而使得其下表面與軸承止推板的上表面形成一定(8-40um)的氣膜厚度。

其中，所述的圓柱形多孔質結構的內部從圓柱形多孔質結構上表面中心向下依次開有一段節流小孔、一段錐形連接孔、一段圓柱孔，其中設計為3段孔是為了降低加工難度，便于加工實現。

其中，所述的節流小孔、錐形連接孔、圓柱孔形成第二通孔貫通到圓柱形多孔質結構下表面。

其中，所述的圓柱形多孔質結構上表面距軸承止推板上表面有一定的距離形成環形均壓腔。

其中，本實用新型中的環形均壓腔可設置也可不設置。

其中，本實用新型中的多孔質材料可以是多孔質金屬也可以是多孔質石墨。

本申請提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優點：

本實用新型中的圓柱形多孔質結構能合理協調粘性流動與慣性流動，抑制冗余氣體的產生，有助于同時提高氣浮軸承的穩定性及剛度。

本實用新型利用多孔質結構與小孔復合節流，增強節流器與潤滑間隙內氣體粘、慣性流動匹配特性，實現氣浮支承剛度與穩定性同步提升。解決了單一多孔質節流可靠性不足及單一小孔節流剛度低容易產生振動的難題。