[发明专利]一种多孔质气体静压止推轴承

说明书

技术领域

本发明涉及一种气体静压止推轴承，尤其涉及一种高刚度和高稳定性的多孔质气体静压止推轴承。

背景技术

发展国防工业、微电子工业等尖端技术需要精密和超精密的仪器设备，精密仪器设备要求高速、高精度的静压支撑轴承。气体静压支撑轴承具有明显的特点，其压力气膜具有均化效应，因而振动小，旋转精度高；气体的粘度很低，因此摩擦损耗小，发热变形也小；无物体间的接触，理论上认为没有磨损，所以寿命长；气体静压支撑轴承对环境无污染，因此无需考虑密封问题。基于以上特点，气体静压支撑轴承广泛应用于航空航天工业、半导体工业和超精密加工设备与测量仪器中。

气体静压支撑轴承的承载能力和刚度与支撑的结构尺寸、供气压力以及节流的形式有关。节流形式的不同，直接影响支撑轴承的承载能力和刚度。气体静压支撑轴承采用的节流方式主要是小孔节流、狭缝节流、表面节流和多孔质节流等。目前，国内外对上述气体静压支撑轴承的节流方式都有不同程度的研究和应用。应用广泛的小孔节流气体静压支撑轴承的刚度较高，但承载能力较低，稳定性较差。整体多孔质气体静压支撑轴承采用多孔质材料作为其轴承表面和节流器，整个轴承面均布微小的供气孔，因此大大提高了其承载能力，并且阻尼特性好，稳定范围宽，但是耗气量大，而且当支撑结构较大时，难以保证孔隙度均匀、渗透率一致、各向同性的多孔质材料，这必将严重影响静压支撑轴承的性能。

发明内容

本发明的目的是提供一种多孔质气体静压止推轴承，以解决气体静压支撑轴承采用小孔节流气体静压支撑轴承承载能力较低，稳定性较差及采用整体多孔质气体静压支撑轴承，耗气量大，且当支撑结构较大时，难以保证孔隙度均匀、渗透率一致、各向同性的多孔质材料，从而严重影响多孔质气体静压支撑轴承性能的问题。

本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明的静压止推轴承由止推板、不锈钢材料制成的轴承基体和四～八个作为气体静压轴承节流器的各向同性多孔质石墨柱塞组成；所述轴承基体的上端面为经过研磨加工的工作面，轴承基体的下端面上设有沉孔，轴承基体的上端面上设有四～八个与轴承基体的沉孔相通的节流孔，所述四～八个节流孔的中心均布设置在轴承基体二分之一半径处所在的圆周上，每个节流孔内装有一个与其内壁粘接的各向同性多孔质石墨柱塞，所述止推板设置在轴承基体的工作面上，各向同性多孔质石墨柱塞的半径为1.5～3.5mm，各向同性多孔质石墨柱塞的高度为4～8mm。

本发明具有以下有益效果：一、本发明采用各向同性多孔质石墨柱塞作为气体静压轴承的节流器，保证了孔隙度均匀、渗透率一致和各向同性。二、本发明与传统整体多孔质气体静压支撑轴承相比较，既保证了较高的承载能力和较高的稳定性，又提高了静态刚度，同时降低了气体消耗量。三、本发明与小孔节流气体静压支撑轴承相比较，由于没有气腔的存在，故不易出现“气锤”现象，改善气体静压支撑的稳定性。四、本发明的多孔质气体静压止推轴承容易在宽气膜厚度范围内得到高的承载能力和静态刚度，并且可以通过改变各向同性多孔质石墨柱塞的高度、半径及其渗透率各个参数而获得更优的参数组合，从而得到更好性能的多孔质气体静压止推轴承。

附图说明

图1是本发明的多孔质气体静压止推轴承的主剖视图，图2是图1的俯视图(去掉止推板4)，图3是本发明的多孔质气体静压止推轴承的工作状态图，图4是本发明的多孔质气体静压止推轴承与整体多孔质气体静压止推轴承和小孔节流气体静压支撑轴承的承载能力实验对比曲线图，图5是本发明的多孔质气体静压止推轴承与整体多孔质气体静压止推轴承和小孔节流气体静压支撑轴承的静态刚度实验对比曲线图，图6是本发明的多孔质气体静压止推轴承与整体多孔质气体静压止推轴承和小孔节流气体静压支撑轴承的稳定性实验对比曲线图。图4～图6中的△为整体多孔质气体静压止推轴承曲线；◆为本发明多孔质气体静压止推轴承曲线，节流孔数为6个；◇为本发明多孔质气体静压止推轴承曲线，节流孔数为4个；为小孔节流气体静压支撑轴承曲线，节流孔数为6个；为小孔节流气体静压支撑轴承曲线，节流孔数为4个。

具体实施方式