[发明专利]一种稳定性好的气体静压轴承系统装置

说明书

本发明公开了一种稳定性好的气体静压轴承系统装置，包括供气模块、轴承结构、轴承止推板、电磁控制模块和传感器测量模块，轴承止推板安装在轴承结构内，供气模块为轴承结构供气，传感器测量模块测量轴承结构内的参数，电磁控制模块控制轴承结构中轴承间的间隙，使得轴承更稳定。本发明所提供的一种稳定性好的气体静压轴承系统装置，能够有效的抑制涡旋，涡旋降低进而降低轴承的微振动发生，通过涡旋抑制和电磁控制来提高轴承的稳定性。

技术领域

本发明属于超精密气浮轴承技术领域，具体涉及一种稳定性好的气体静压轴承系统装置。

背景技术

随着对加工精度要求的提升，气体轴承技术不断地发展。与传统接触式润滑轴承和液体润滑轴承相比较，气体作为润滑剂有着无摩擦，无磨损，无污染等优点。且轴承可以在高温低温等特殊情况下工作，气体润滑也使轴承回转精度有很大提升。其应用领域涉及超精密加工与检测领域，航空航天领域等。气体静压轴承因为其静压供气方式为外部直接供气且结构较为简单易于加工设计而被广泛采用。

随着气体静压轴承应用的深入，缺陷也暴露出来，气体轴承需要高承载力和刚度时，往往通过提升供气压力实现。但由于空气静压轴承的空气黏度低，容易发生气膜微振动，微振动在某种条件下会进一步发展为气锤振动，转子剧烈震动并伴随尖锐的呼啸声。对于自激振动现象产生的原因目前还不能统一，现有主要推论为气膜的负阻尼特性以及气膜力与气膜位移存在相位差。对气膜流场的研究有助于揭示自激振动的发生机理，现有很多研究学者通过轴承结构的改变来抑制气体涡旋的发展，通过抑制微振动防止振动进一步发展。并想通过一些辅助手段来降低空气轴承发生气锤振动，主要通过附加减振装置来抑制自激振动的发生，进一步提高轴承的性能。

发明内容

本发明的目的是解决上述问题，提供一种能够减少气体静压轴承在特定条件下发生自激振动时影响使用性能的问题且稳定性好的气体静压轴承系统装置。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：一种稳定性好的气体静压轴承系统装置，其特征在于：包括供气模块、轴承结构、轴承止推板、电磁控制模块和传感器测量模块，轴承止推板安装在轴承结构内，供气模块为轴承结构供气，传感器测量模块测量轴承结构内的参数，电磁控制模块控制轴承结构中轴承间的间隙，使得轴承更稳定。

优选地，所述轴承结构包含轴承主结构、电磁线圈、涡旋控制器和节流器，轴承主结构包括轴承壳体和进气孔，轴承止推板、进气孔、电磁线圈和涡旋控制器安装在轴承壳体内，节流器安装在进气孔内，控制进气孔内气体流量。

优选地，所述轴承壳体包括轴承内圈和轴承外圈，轴承止推板的底部位于轴承内圈和轴承外圈之间，轴承外圈的数量为二且平行布置，轴承止推板的另一部分位于相邻轴承外圈之间，进气孔安装在轴承外圈上。

优选地，所述轴承内圈的截面为“凸”字型结构，涡旋控制器安装在轴承内圈的端面上，电磁线圈安装在轴承内圈凸出部分的侧面上。

优选地，所述轴承止推板为回转体结构，轴承止推板的截面呈倒置的T字型结构，轴承止推板的底部上安装有金属橡胶层，轴承止推板底部两边安装有永磁环，永磁环的数量为二且对称的分布在轴承止推板的两边。

优选地，所述电磁控制模块包括电磁控制器，电磁控制器与电磁线圈电连接，电磁控制器控制电磁线圈工作。

优选地，所述传感器测量模块包括位移传感器、上位机和信号处理器，位移传感器安装在轴承外圈上，位移传感器与信号处理器电连接，电磁控制器和信号处理器分别与上位机电连接。

优选地，所述位移传感器采集振动数据，位移传感器的精度要小于1μm，位移传感器的表面加工误差小于1μm，以防止因自身误差带来较大测量误差。

优选地，所述涡旋控制器是用MEMS技术和蚀刻方法加工成的矮方形空腔体，底面薄膜材料采用含有金属的聚酰亚胺，并且集成压电陶瓷片。