[实用新型]一种粘性及惯性耦合节流的静压气浮轴向轴承

说明书

本实用新型公开了一种粘性及惯性耦合节流的静压气浮轴向轴承，包括：转子(1)和轴承止推板(2)，转子(1)下表面与轴承止推板(2)的上表面之间为气膜(3)；轴承止推板(2)上开有若干个第一通孔(4)，每个第一通孔(4)中均镶嵌有圆柱形多孔质结构(5)，圆柱形多孔质结构(5)的内部从圆柱形多孔质结构上表面(6)中心开设有第二通孔；第二通孔贯通到圆柱形多孔质结构下表面(12)；圆柱形多孔质结构下表面(12)与轴承止推板下表面(13)形成供应高压气体的供气孔(14)；克服小孔节流刚度于稳定性难以提升的缺点，同时避免了多孔质节流可靠性不足、加工精度要求高的问题，具有成本低、工艺稳定、质量可控优点。

技术领域

本实用新型属于静压气浮轴承技术领域。具体涉及一种粘-惯性耦合节流的静压气浮轴向轴承。

背景技术

小孔节流静压气体轴向轴承具有回转精度高、寿命长、无污染的特点，在超精密加工领域具有广泛的运用。轴承刚度和稳定性是小孔节流静压气体轴向轴承的主要性能指标，是确保轴承精度与可靠性的关键。采用较大的供气压力可以获得较高的轴承刚度，但是会引发气锤自激振荡，导致轴承无法正常工作。与小孔节流相比，气体经过多孔质节流进入气膜间隙内，流动状态更为稳定，自激振动临界供气压力和支承刚度均显著提升，但多孔质节流器节流性能由多孔质材料自身特性决定，为获得较高的支承刚度通常要求多孔质材料具有较低渗透率并配与极小的气膜间隙5-10um，对材料及制造精度要求极高，加工较为困难，且多孔质材料容易堵塞、受潮变形引起轴承刚度降低发生抱死现象，不能满足对气浮轴承可靠性能的要求。

实用新型内容

为了解决现有技术中小孔节流静压气体轴向轴承刚度与稳定性不能同步提升，同时克服多孔质节流气浮轴承可靠性不足、轴承制造难度大的问题，本实用新型提出了一种粘-惯性耦合节流的静压气浮轴向轴承。

本实用新型的粘-惯性耦合节流的静压气浮轴向轴承，其特点是：所述的轴承由转子与轴承止推板组成，在转子下表面及轴承止推板的上表面之间为气膜的厚度；在所述的轴承止推板上沿着圆周方向开有数个第一通孔；在第一通孔中镶嵌着圆柱形多孔质结构；在圆柱形多孔质结构的内部开设有第二通孔，第二通孔从圆柱形多孔质结构上表面中心向下依次包括3段，分别为一段节流小孔、一段锥形连接孔、一段圆柱孔；圆柱形多孔质结构上表面距轴承止推板上表面有一定的距离形成环形均压腔；节流小孔、锥形连接孔、圆柱孔相连形成第二通孔贯通到圆柱形多孔质结构下表面；圆柱形多孔质结构下表面与轴承止推板下表面形成供应高压气体的供气孔；整个结构形成粘-惯性耦合节流的静压气浮轴向轴承。

所述的转子在供气时可以向上移动一定的位移，从而使得其下表面与轴承止推板的上表面形成一定(8-40um)的气膜厚度。

其中，所述的圆柱形多孔质结构的内部从圆柱形多孔质结构上表面中心向下依次开有一段节流小孔、一段锥形连接孔、一段圆柱孔，其中设计为3段孔是为了降低加工难度，便于加工实现。

其中，所述的节流小孔、锥形连接孔、圆柱孔形成第二通孔贯通到圆柱形多孔质结构下表面。

其中，所述的圆柱形多孔质结构上表面距轴承止推板上表面有一定的距离形成环形均压腔。

其中，本实用新型中的环形均压腔可设置也可不设置。

其中，本实用新型中的多孔质材料可以是多孔质金属也可以是多孔质石墨。

本申请提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：

本实用新型中的圆柱形多孔质结构能合理协调粘性流动与惯性流动，抑制冗余气体的产生，有助于同时提高气浮轴承的稳定性及刚度。

本实用新型利用多孔质结构与小孔复合节流，增强节流器与润滑间隙内气体粘、惯性流动匹配特性，实现气浮支承刚度与稳定性同步提升。解决了单一多孔质节流可靠性不足及单一小孔节流刚度低容易产生振动的难题。