[发明专利]主动补偿式低涡流轴动式气浮轴承

说明书

技术领域

本发明涉及主动补偿式低涡流轴动式气浮轴承，属于气浮式超精密轴承技术领域。

背景技术

气浮轴承被广泛应用于精密转台等高精度测量仪器、制造设备和实验系统中。传统的气浮轴承通过径向节流孔喷出高压气体，在轴和轴套之间形成高压气膜，实现轴和轴套的非接触回转运动，降低轴回转运动中的摩擦等干扰力矩，实现微干扰高精度回转运动。由于加工和装配误差，节流孔并非精确的圆孔，更很难精确定位于径向，节流孔的形位误差，是由于节流孔喷出高压气体时，气流沿周向定向流动，形成涡流，从而引起的干扰涡流力矩引起的。通过提高加工和装配精度，可以降低涡流力矩的大小，然而，这种方式实现涡流力矩的减小、提高气浮轴承的精度是有限的，受限于现有的加工技术手段。为了实现气浮轴精度的微弱提高，常常需要对气浮轴反复检测、研磨及装配，不仅仅执行难度大、成本高及周期长，其对精度的提高十分有限。

随着技术的发展，不断涌现的超高精度的加工制造设备、测量实验仪器、仿真实验系统等对微涡流、弱干扰、超高精度气浮轴系提出了迫切需求。

发明内容

本发明目的是为了解决气浮轴承采用反复检测、研磨及装配的方式提高其精度，执行难度大周期长，并且精度提高幅度有限的问题，提供了一种主动补偿式低涡流轴动式气浮轴承。

本发明所述主动补偿式低涡流轴动式气浮轴承，该气浮轴承安装于负载和基座之间，用于实现负载相对于基座的高精度回转运动；

所述气浮轴承包括气浮轴、气浮轴套、封气套、泄气孔、径向节流孔、O型密封圈、顺时针主动涡流供气气腔、气浮轴承供气孔、止推面节流孔、逆时针主动涡流供气气腔、逆时针主动涡流供气孔、逆时针主动涡流非径向节流孔、顺时针主动涡流非径向节流孔和顺时针主动涡流供气孔，

所述气浮轴为T字形轴或工字形轴，气浮轴的上端面与负载的安装接口相适应连接，气浮轴套的内侧表面与气浮轴的外侧表面相配合，并且气浮轴套的底端面与基座固定连接，封气套的内侧表面与气浮轴套的外侧表面相适应；

气浮轴的止推面与柱面交汇处的斜面处设有多个泄气孔，多个泄气孔沿气浮轴的圆周向均匀分布；

气浮轴套的止推面上沿圆周方向均匀设置多个止推面节流孔，气浮轴套柱面上半段的侧壁上沿圆周方向均匀设置多个径向节流孔，所有的止推面节流孔和径向节流孔通过通路相互连通；

气浮轴套柱面侧壁上沿轴向分别均匀分布N组逆时针主动涡流非径向节流孔和顺时针主动涡流非径向节流孔，逆时针主动涡流非径向节流孔位于气浮轴套柱面的中轴切面的一侧侧壁上，顺时针主动涡流非径向节流孔位于气浮轴套柱面的中轴切面的另一侧侧壁上；每组逆时针主动涡流非径向节流孔或顺时针主动涡流非径向节流孔包括M个逆时针主动涡流非径向节流孔或顺时针主动涡流非径向节流孔，M个逆时针主动涡流非径向节流孔或顺时针主动涡流非径向节流孔沿圆周方向均匀分布，N≥1，M≥2，N和M均为自然数；所述逆时针主动涡流非径向节流孔和顺时针主动涡流非径向节流孔相互平行，并且开孔方向均为沿气浮轴套柱面的切线方向；

气浮轴套柱面中段的外侧壁上分别设置环形的顺时针主动涡流供气气腔和逆时针主动涡流供气气腔，封气套的侧壁上设置逆时针主动涡流供气孔和顺时针主动涡流供气孔，逆时针主动涡流供气孔在封气套上的位置与气浮轴套上设置逆时针主动涡流非径向节流孔的一侧侧壁相对应，顺时针主动涡流供气孔在封气套上的位置与气浮轴套上设置顺时针主动涡流非径向节流孔的另一侧侧壁相对应；顺时针主动涡流供气气腔、顺时针主动涡流供气孔与顺时针主动涡流非径向节流孔相连通；逆时针主动涡流供气气腔、逆时针主动涡流供气孔和逆时针主动涡流非径向节流孔相连通；

封气套下段的侧壁上设置气浮轴承供气孔，该气浮轴承供气孔与止推面节流孔和径向节流孔相连通；气浮轴套与封气套之间设置多个O型密封圈，所有气路中任意两个气路之间通过一个O型密封圈实现密封隔离；所述气路包括止推面节流孔、径向节流孔与气浮轴承供气孔形成的气路，顺时针主动涡流供气气腔、顺时针主动涡流供气孔与顺时针主动涡流非径向节流孔形成的气路，及逆时针主动涡流供气气腔、逆时针主动涡流供气孔和逆时针主动涡流非径向节流孔形成的气路。

所述负载为转台的转子或精密轴系的转轴。

所述基座为精密转台的台体或精密轴系的壳体的外围结构。