[发明专利]一种节流气浮轴承及其制备方法和应用

说明书

本发明公开了一种节流气浮轴承及其制备方法和应用，它包括：外支撑体，所述外支撑体的任一端面上开设有内凹的容置空间且其内开设有与所述容置空间相通的气流通道；所述外支撑体的周面上设置有与所述气流通道相配合的进气口；多孔介质，所述多孔介质安装在所述容置空间内，其为多孔石墨烯材质。通过采用特定结构的外支撑体和多孔介质进行配合，并且多孔介质采用多孔石墨烯材质，由于多孔石墨烯内均匀分布着纳米级的小孔使得每个小孔都能够起到节流的效果，可以使多孔介质在有效供气面积和供气压力不变的情况下，大幅地提高气浮轴承的刚度、承载力及阻尼特性。

技术领域

本发明属于气浮轴承技术领域，涉及一种节流气浮轴承，具体涉及一种多孔石墨烯多孔介质节流气浮轴承及其制备方法和应用。

背景技术

利用气体润滑技术制成的气浮轴承具有众多的优点：1、气体粘度极低，摩擦阻力很小，气浮轴承可以达到很高的旋转速度并且摩擦损耗小；2、精度高，气膜具有均化作用，精度至少提高两个等级；3、寿命长，振动小及噪音低；4、无污染。因此气浮轴承能够满足超精密主轴或导轨等高回转精度、高速度、低损耗等要求。基于此，气体润滑技术在超精密加工及超精密测量技术领域中有着广泛运用并且气浮轴承在高速支撑、低摩擦低功耗支撑、高精密支撑和特殊工况支撑领域中有着绝对的优势！

尽管气浮轴承有诸多优点，它也有如下的一些缺点：1、承载力较低，刚性较差，承载能力主要取决于润滑剂的粘性，刚度取决于润滑剂的可压缩性；2、气浮轴承的表面的制造精度高，由于气体粘度很低且为提高承载力和刚度，气浮轴承的气膜间隙要很小，润滑面的制造精度和粗糙度必须很高；3、气体的压缩性容易引起不稳定性，有必要设法控制气浮轴承的稳定性；这些缺点限制着气浮轴承的在超精密机床及测量设备中的进一步运用。因此，需要研发在有效节流面积和供气压力不变的情况下，能大幅度提高刚性、承载力和阻尼性的气浮轴承。

发明内容

本发明目的是为了克服现有技术的不足而提供一种多孔石墨烯多孔介质节流气浮轴承。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：一种节流气浮轴承，它包括：

外支撑体，所述外支撑体的任一端面上开设有内凹的容置空间且其内开设有与所述容置空间相通的气流通道；所述外支撑体的周面上设置有与所述气流通道相配合的进气口；

多孔介质，所述多孔介质安装在所述容置空间内，其为多孔石墨烯材质。

优化地，所述多孔介质内具有纳米级微孔且为三维均匀排列的结构。

优化地，所述多孔介质的孔径大小为小孔、中孔或大孔，所述小孔的尺寸为1-20纳米，所述中孔的尺寸为21-100纳米，所述大孔的尺寸为101-2000纳米。

优化地，所述外支撑体的内壁上还开设有与所述气流通道相连通的多道引流槽。

优化地，所述外支撑体的另一端面上开设有球头卡槽。

优化地，所述外支撑体为金属材质。

优化地，所述节流气浮轴承为平面型气浮轴承、轴套类气浮轴承或球类气浮轴承，所述平面型气浮轴承包括圆形气浮轴承和矩形气浮轴承。

本发明的又一目的在于提供一种上述节流气浮轴承的制备方法，它包括以下步骤：

(a)将金属材料加工成所需的外支撑体的形状和尺寸；

(b)将多孔石墨烯材料毛坯加工成与所述外支撑体相配合的多孔介质的形状和尺寸；

(c)将所述多孔介质与所述外支撑体进行粘合组装；

(d)对所述多孔介质表面进行精密研磨，使其平面度粗糙度达到要求；

(e)对步骤(d)得到的产品进行超声波清洗、通气检测和承载力检测即可。