[发明专利]动压气浮轴承

说明书

技术领域

本发明涉及动压气浮轴承，特别是涉及一种径向和轴向复合的动压气浮轴承，属于气体润滑轴承技术领域。

背景技术

气体润滑轴承是一种以气体作为润滑剂的滑动轴承。自20世纪60年代以来，随着核技术、航天技术、微电子技术、信息技术以及生物工程等新兴科学技术而发展起来，加工、检测精度从毫米、微米到亚微米，目前已发展到纳米水平，并向着原子晶格尺寸(亚纳米)水平迈进，所有这些进步都是依赖于超精密加工和超精密检测技术水平的不断提升，现阶段科学技术的发展对超精密加工和超精密检测技术提出了更高的要求，如高精度、大载荷、高刚度、低流量，高分辨率、高稳定性、低振动、爬行、低成本等。气体润滑轴承以其巨大的优势在超精密加工和超精密检测领域得到了广泛的应用。1939年，美国对陀螺仪上的气体润滑轴承进行了第一次试验。1939年，德国为了提高导弹精度，将动压气体润滑轴承应用于惯性导航领域替代机械轴承。1959年，美国在其第一颗人造地球卫星上成功应用了动压气体润滑轴承。在民用领域、气体润滑技术也得到了广泛的应用，如高速空气涡轮、高速牙钻、精密磨床主轴、精密镗床导轨、测力计、天平、高速摄影机等

动压气浮轴承又称为自作用轴承。动压气浮轴承的先决条件是工作面之间存在高速的相对运动，同时又存在楔形间隙或台阶(莱利轴承)，由于黏性作用，将气体带入润滑间隙，产生气膜压力，形成动压气膜。这种轴承无需供气设备，系统简单。其主要缺点是承载能力低、刚度小，在启动和停止过程中存在干摩擦现象，有接触磨损，寿命有限，需采用高抗磨材料并进行必要的表面处理以提高寿命。常用气浮轴承结构，如图1(a)、图1(b)、图1(c)和图1(d)所示。

目前动压气浮轴承结构主要采用两侧进气气动布局，图1(a)、图1(b)、图1(c)和图1(d)所给出的动压气浮轴承结构均采用两侧进气，以图1(b)为例，图中，两个半球形部分为两个定子，外侧阴影部分为转子，箭头所指示的位置为进气位置。上述设计存在刚度小，有效载荷低，不易封装，润滑气体易受影响，造成轴承进气堵塞、载荷能力下降等问题。

发明内容

针对上述技术问题，本发明提供了一种通过内置气腔供气，使润滑气体不受环境影响，具有径向和轴向复合的高承载能力，且封装简单的动压气浮轴承。

本发明的技术方案为：

一种动压气浮轴承，包括：

至少一个定子；

转子，所述转子的内部是中空的，所述转子可自由旋转地套设在所述至少一个定子上，在每个定子的外周面或所述转子的与每个定子相对的一部分的内周面上形成有动压产生槽；

气腔，其为由所述转子的另一部分限定出的空间，所述气腔充满润滑气体，在所述转子旋转时向所述动压产生槽供入润滑气体以在所述动压产生槽中的润滑气体中产生动压。

优选的是，所述的动压气浮轴承中，所述至少一个定子包括两个定子，两个定子通过一轴套连接；所述气腔为所述转子的另一部分与所述轴套之间的空间。

优选的是，所述的动压气浮轴承中，所述定子为子弹形。

优选的是，所述的动压气浮轴承中，所述转子包括两个帽形部分，两个帽形部分的帽檐部分彼此相对，连接在一起。

优选的是，所述的动压气浮轴承中，每个定子的外周面形成有若干螺旋状的动压产生槽；两个定子的动压产生槽的螺旋线方向相反。

优选的是，所述的动压气浮轴承中，每个定子上的动压产生槽的个数为40个，任一动压产生槽的槽深为2μm，螺旋角为30°，槽宽比为0.2。

优选的是，所述的动压气浮轴承中，两个帽檐部分之间设置有密封垫圈。

优选的是，所述的动压气浮轴承中，每个帽形部分的外端部具有一开口，该帽形部分外端部与一个定子的外端部之间通过篦齿封严。

优选的是，所述的动压气浮轴承中，所述转子的长度为26mm，任一帽檐部分的直径为26mm，任一帽形部分的帽体部分的最大直径为20mm。

本发明的技术效果为：

(1)本发明相比其它气浮轴承具有更强的环境适应能力，采用内部设计的气腔，润滑气体不受外界的影响。相比传统动压气浮轴承两侧进气，不易造成堵塞，载荷能力稳定，磨损小，寿命长。本发明由于采用内部气腔，在内部进气，不需要在外部进行封装，尺寸相对于传统的布局可以降低50％。本发明结构紧凑，封装采用胶粘和销钉固定，结构强度大。

(2)本发明采用两侧“子弹型”定子，外侧“帽子型”转子的设计，气浮轴承同时具有较高的径向、轴承载荷能力。