[發明專利]一種非均勻彈性承載結構的復合可變節流靜壓氣體軸承

在審

• 申請號: 202010612958.1
• 申請日: 2020-06-30
• 公開（公告）號: CN111720443A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 趙曉龍;張君安;劉波;董皓;李博;王亞娟
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

本發明涉及一種新型非均勻彈性支承結構的復合可變節流靜壓氣體軸承。本發明通過在靜壓氣體軸承承載面上，增加一層非均勻彈性承載結構，依靠該非均勻承載結構和靜壓氣體軸承本體氣腔，共同構成了具有可變節流氣腔、可變承載氣腔和剛性承載面的復合可變節流靜壓氣體軸承新結構。通過該新型軸承的復合承載作用，能夠有效解決傳統靜壓氣體軸承的承載力低，剛度差的問題。

技術領域

本發明屬于機械工程技術領域，具體涉及一種非均勻彈性承載結構的復合可變節流靜壓氣體軸承。

背景技術

靜壓氣體軸承是一種采用外界供氣方式，依靠氣體作為潤滑介質，在滑動摩擦下工作的軸承元件，具有摩擦阻力小、耐高低溫、適應能力強、高潔凈度和不污染環境的優勢，因此常作為核心零件應用于先進光學制造設備、超精密加工設備和航空全物理實驗仿真領域。

靜壓氣體軸承由于氣體的粘性極小、可壓縮性強，靜壓氣體軸承普遍存在承載能力小、剛度低和穩定性差等問題，從而嚴重制約著靜壓氣體軸承技術及相關領域的發展。

現有技術中，靜壓氣體軸承常用固有孔節流的方式進行設計，固有孔節流的方式大部分采用節流柱塞、均壓槽等方式。

以傳統小孔節流方式的靜壓氣體軸承為例，小孔節流的柱塞是通過夾具安裝進入軸承本體當中，且一般節流柱塞的下端面距離軸承承載面有一定的間隙，這個間隙的高度約為2mm，因此，軸承和承載面之間有一個固定容積的氣腔，在軸承承載過程中，這個固定氣腔的容積不發生變化，軸承的承載性能僅依靠靜壓氣體軸承氣膜壓力的改變帶來變化，而忽略了靜壓氣體軸承本體結構變化帶來的節流孔節流性能和其他性能的變化。

發明內容

本發明為解決傳統靜壓氣體軸承承載能力低、剛度差以及穩定性低等問題。提供一種非均勻彈性承載結構的復合可變節流靜壓氣體軸承。

為了解決上述問題，本發明的技術方案為：一種非均勻彈性承載結構的復合可變節流靜壓氣體軸承，其特征在于：包括上下一體設置的圓形的靜壓軸承本體和圓形的非均勻承載結構，所述的靜壓軸承本體的下端面設置有同心的環形氣路和圓形孔，靜壓軸承本體內還開設有與環形氣路相通的供氣通道，供氣通道外接氣源；

非均勻承載結構上設置有至少8個節流孔，靜壓氣體軸承本體上的環形氣路映射非均勻承載結構上的區域為可變節流氣腔，靜壓氣體軸承本體上的圓形孔映射非均勻承載結構上的區域為可變承載氣腔,可變節流氣腔和可變承載氣腔區域之外的非均勻承載結構的承載面為剛性承載面。

進一步，非均勻承載結構為底面設置有若干個內凹的圓弧，面，圓弧面的最大深度為非均勻承載結構高度的1/3-1/2之間。

進一步，節流孔均布在非均勻承載結構的可變節流氣腔上方，所述節流孔直徑為0.2mm以下。

進一步，圓形孔置于靜壓氣體軸承本體的中心，圓形孔的直徑不超過環形氣路的邊界。

進一步，環形氣路的寬度為節流孔的8-10倍。

進一步，靜壓軸承本體與非均勻承載結構的直徑相同。

與現有技術相比，本發明的優點如下：

1)本發明采用非均勻彈性支承結構，這種結構使得靜壓氣體軸承在剛性承載面的基礎上，增加了可變節流氣腔和可變承載氣腔，在承載過程中，可變節流氣腔的變化動態調整節流孔的節流性能，可變承載氣腔通過容積的變化，減小了軸承承載過程中的沖擊，增強了軸承穩定性。

2)本發明同時配合剛性承載面共同復合作用提高靜壓氣體軸承的承載力、剛度及穩定性。

3)本發明結構緊湊。

附圖說明

圖1為本發明的主視圖

圖2為圖1的A-A俯剖視圖；