[发明专利]基于附加质量运动被动致振耗能的气体静压轴承

说明书

本发明属于航天器物理仿真领域，本发明提供了一种基于附加质量运动被动致振耗能的气体静压轴承，当气体静压轴承发生轴向振动时，带动连接于轴承主体(200)内腔壁的柔性薄板(300)一端同时产生同频率的轴向振动，紧固连接于柔性薄板(300)另一端的附加质量块(400)通过柔性薄板(300)产生滞后于轴承主体(200)的不同频率的被动轴向振动，轴承主体(200)振动产生的能量通过附加质量块(400)的被动振动进行耗散，从而实现气体静压轴承的振动抑制，在不改变轴承承载能力的基础上获得了气体静压轴承的高稳定性、结构简单、承载大等优点，可用于大承载、高稳定性气体静压轴承的适用场合。

技术领域

本发明涉及航天器物理仿真领域，具体地，本发明涉及一种基于附加质量运动被动致振耗能的气体静压轴承。

背景技术

气体静压轴承，以其高运动精度，高运动速度和非接触工作特点，而广泛应用于航天器微低重力环境模拟、超精密加工及测量设备、医疗检测设备等领域。由于气体作高度可压缩性，使得气体静压轴承承载能力、刚度和稳定性难以兼顾，成为制约气体静压轴承技术发展及工程应用的关键技术难点。随着精密超精密设备中，对运动精度和运动速度要求的不断提升，高运动速度带来气体湍流的运动特性更为复杂，导致气体静压轴承极易发生气锤失稳与半涡振动失稳。因此，高稳定性成为未来高速气体静压轴承发展的一个重要方向。

为了提高气体静压轴承的稳定性，针对小孔节流式气体静压轴承，目前多采用增加预紧、减小节流孔径、以及减小均压腔容积等措施；对于减小节流孔径的措施，已发展出德国Aerolas公司的微阵孔节流气体静压轴承，和美国Newway公司的多孔质节流形式气体静压轴承，并占据了大半数的市场应用。但是对于微阵孔节流气体静压轴承和多孔质气体静压轴承，其工作气隙相比小孔节流式气体静压轴承，减小至1/3左右，对气体静压轴承的应用在工作面型精度、供应气体质量等方面带来较大的成本要求。因此，小孔节流气体静压轴承依旧作为大工作气隙工作条件的最佳选择。围绕了提高小孔节流式气体静压轴承的稳定性，学者提出一系列方法。专利CN107269701A中提及一种带气槽的平面气浮轴承，气浮轴承负载变化时,借助压缩后的空气通过气槽被排进和排出轴承，实现轴承内部空间不变，进而抑制了“气锤”现象的发生。该技术仅通过有效的排气实现轴承稳定工作，存在有效承载能力受限、轴承振动抑制能力提升不足等缺点。专利CN101042159A中提及一种高稳定性空气轴承，通过在空气轴承中部区域设计一个由上腔室和下腔室及阻尼孔组成的类似空气弹簧双腔室结构，从而提升空气轴承的阻尼能力。显著降低了外界振动及冲击对轴承系统静态和动态性能的危害，而且加工简单，但是该技术显著增加了空气轴承的内部气腔，导致空气轴承刚度降低等问题。专利CN104533954A中提及的双层气浮轴承，通过多层级形式的气浮轴承，显著增加了气浮主轴的承载力和刚度，但是会带来安装难度显著增加，同时其流体运动的非线性失稳风险增大等问题。专利CN200999795Y中提及一种弹性形变空气轴承，通过工作面只有凹球面周围的环状平面与导轨面发生小面积接触，同时压缩空气容易填充凹芯气腔，来保证工作稳定性，但是该技术带来承载力小等不足。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于附加质量运动被动致振耗能的气体静压轴承。

根据本发明提供的一种基于附加质量运动被动致振耗能的气体静压轴承，包括覆板100、轴承主体200、柔性薄板300、附加质量块400、节流塞500以及轴承对应面600；

覆板100和轴承主体200紧固连接并围成内部腔室800；

柔性薄板300和附加质量块400紧固连接并共同组成振动体020，振动体020设置在内部腔室800内；

轴承主体200设置有空气通道700，节流塞500安装在空气通道700内部；

轴承主体200和轴承对应面600相对设置且之间设置有间隙900；

压缩空气010能够通过空气通道700经节流塞500进入间隙900。