[發明專利]一種新型氣體懸浮軸承

在審

• 申請號: 202210047492.4
• 申請日: 2022-01-17
• 公開（公告）號: CN114412923A
• 公開（公告）日: 2022-04-29
• 發明（設計）人: 李文俊;蔡深嶺;馮凱;雷新沛
• 申請（專利權）人: 湖南大學
• 主分類號: F16C32/06
• 分類號: F16C32/06
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種新型氣體懸浮軸承，其特征在于：

(1).包含近場超聲擠壓懸浮作用的金屬薄膜(2)和激振單元(5)，合成射流作用的氣缸蓋(1)、氣缸外殼(3)、金屬薄膜(4)、腔體(6)、激振單元(7)；所述氣缸蓋(1)中心留有孔洞，在其中心安裝金屬薄膜(2)；金屬薄膜(2)設有氣流孔(8)；氣缸外殼(3)底部設有金屬薄膜(4)，將腔體下端密封；金屬薄膜(2)和金屬薄膜(4)分別裝有激振單元(5)和激振單元(7)；

(2).所述激振單元(5)和激振單元(7)需要通入相位相差180°的簡諧電信號，使金屬膜(2)和金屬膜(4)具有相反的上下振動；上端金屬膜向上振動時會產生正擠壓效果，使物體懸浮，同時下端金屬膜向下振動增大腔體體積，使腔體吸氣，正擠壓形成的高壓擠壓氣體會補償合成射流吸氣的作用；上端金屬膜向下振動時會產生負擠壓效果，下端金屬膜向上振動減小腔體體積，生成射流形成推力，負擠壓在合成射流的推力作用下被補償，使負擠壓過程被削弱；而在上下相反振動過程中，體積改變量增大，合成射流產生更大的正力，即在擠壓作用的補償下，合成射流的懸浮力被增強；最終形成用擠壓和合成射流各自的正向效果去補償對方的負向效果，讓軸承在整個周期內持續擁有正向懸浮力，使整個軸承的平均懸浮力顯著高于單一懸浮方式，從而達到擠壓和合成射流兩種懸浮作用的耦合。

2.根據權利要求1所述的新型氣體懸浮軸承，其特征在于：所述激振單元(5)和(7)分別安裝在金屬薄膜(2)和(4)的模態節點上，并以金屬薄膜的共振頻率為工作頻率，使薄膜獲得最大的振幅，讓薄膜對氣體的擠壓效果更強，讓腔體體積的改變量更大，最終能夠獲得更大的耦合懸浮力。

3.根據權利要求1和2所述的新型氣體懸浮軸承，其特征在于：所述激振單元(5)和(7)形狀可為環形、方形等，用于在通入激勵電信號后自身振動帶動金屬薄膜(2)和(4)上下振動。

4.根據權利要求1所述的新型氣體懸浮軸承，其特征在于：所述上端金屬薄膜(2)需安裝在氣體懸浮軸承頂部，并能進行可控的高頻上下振動，產生擠壓懸浮作用。

5.根據權利要求1所述的新型氣體懸浮軸承，其特征在于：所述下端金屬薄膜(4)需安裝在軸承的底部，用于密封腔體(6)且能進行可控的高頻上下振動，最大程度地改變腔體的體積，以增強合成射流的懸浮力。

6.根據權利要求1所述的新型氣體懸浮軸承，其特征在于：所述氣缸腔體(6)可為圓柱、圓臺、方形等多種形狀，其具有貯氣功能。

7.根據權利要求1所述的新型氣體懸浮軸承，其特征在于：所述氣流孔(8)需位于腔體(6)軸線上，可為圓形孔口或狹縫孔口等，僅用于在產生合成射流懸浮作用時腔體均勻吸入與噴出氣體。

8.根據權利要求1所述的新型氣體懸浮軸承，其特征在于：所述氣流孔(8)可為多個并陣列在金屬薄膜(2)上，其陣列后的中心仍需位于腔體(6)軸線上，用以產生更大作用范圍的合成射流懸浮作用。