一种基于常导电磁悬浮与气浮复合支承的装置的制作方法

本实用新型涉及一种基于常导电磁悬浮与气浮复合支承的装置，属于精密设备技术领域。

背景技术：

空气静压轴承以空气为润滑介质，具有超低的摩擦系数和很高的运动精度，对环境如低温、高温、辐射等耐受力较强，在航空航天以及精密机械中得到了广泛应用，随着空气静压轴承在各个领域的广泛应用，对其所能达到的精度要求越来越高。现有的常导磁力悬浮存在刚度小、稳定性差、抗冲击载荷能力弱等缺点。

技术实现要素：

本实用新型通过对常导气浮轴承中常导部分可的设计，满足空气静压轴承启动阶段无机械摩擦，达到减小摩擦磨损并在稳定运行阶段提供一定比例的承载力，复合轴承中静压部分用以弥补常导磁力刚度小的缺陷，提高稳定阶段转子轴向刚度、增强抗冲击载荷能力，同时隔震平台和常导电磁块材减小误差，提高精度，保证结果准确性。

本实用新型通过以下技术方案实现：

一种基于常导电磁悬浮与气浮复合支承的装置，该装置包括：基座1、隔震平台2、支撑面3、电磁块材4、常导气浮轴承5、气缸6、支撑架7，隔振平台2放置于基座1上，支撑面3放置在隔震平台2上，电磁块材4放置在支撑面3上，常导气浮轴承5放置于电磁块材4的正上方，气缸6固定在支撑架7上并位于常导气浮轴承5的正上方；常导气浮轴承5由常导块材51用工业航空铝52包裹得到，常导块材51为钇钡铜氧陶瓷常导体。

本实用新型所述常导块材51为钇钡铜氧陶瓷常导体，钇钡铜氧陶瓷常导体具有抗磁特性和磁通钉扎特性，宏观表现为抗磁力和钉扎力，这两个力构成了空气静压轴承工作时的承载力，且钉扎力可提供侧向恢复力使轴承具有自稳定性，有助于提高轴承的承载能力和刚度特性。

本实用新型所述常导气浮轴承5的结构设计包括以下参数：轴承直径：50~200mm；供气孔直径：0.1~0.2mm；气腔直径：3~10mm；悬浮刚度约为：5.0×10⁶N/m；轴承负载：500~1000N；若设置的进口压力：0.5MPa；则进口速度：24000r/min；表面工业航空铝的厚度:1~2mm；给定电流设置为:0~2A。

通过低温介质（空气）的低黏特性，使常导气浮轴承5与电磁块材4之间形成的最小流体膜厚度在100 以下，从而为启动阶段无机械摩擦具备了必要条件。

常导气浮轴承用工业航空铝包裹，工业航空铝表面处理可达到很高的要求，且工业航空铝为非磁性材料，不会干扰磁通线的分布。

本实用新型的工作原理：当给定电流为零时，常导气浮轴承与电磁快材之间的气膜厚度几乎为零，当给定的电流加大，常导气浮轴承与电磁快材之间由于电磁特性产生排斥力，气膜厚度随之加大，从而使常导气浮轴承与电磁块材之间形成微小间隙，可满足空气静压轴承启动阶段无机械摩擦的要求，并在稳定运行阶段提供一定比例的承载力，为了控制控制气膜的厚度，本实用新型利用气缸施加负载来保持气膜厚度的不变，此时给常导气浮轴承供气，即可直接进入稳定工作状态。

本实用新型具有的优点：

（1）本实用新型装置简单，模型简化，数据处理量小，操作简便，减少了进入稳定作业的时间；可通过复合轴承中常导部分满足空气静压轴承启动阶段无机械摩擦的要求，减小摩擦磨损，可靠性高且易于实现；仪器应用普遍，成本低。

（2）本实用新型设计的复合轴承中的常导部分可以满足启动阶段无机械摩擦的要求，并在稳定阶段提供一定比例的承载力，能提高轴承的刚度和抗冲击载荷的能力；

（3）本实用新型采用工业航空铝将常导材料包裹在内，既可以满足表面处理精度的要求，又不会与内部的磁性材料产生干扰。

（4）本实用新型采用的常导气浮轴承为钇钡铜氧（YBCO）陶瓷常导体，它具有良好的抗磁特性和磁通钉扎特性。

（5）本实用新型利用气缸来增加负载可以控制气膜的厚度，从而很好的保证了测量的精度和轴承的稳定性。

附图说明

图1为本实用新型所述装置的结构示意图；

图2为常导气浮轴承的结构示意图。

图中：1-基座；2-隔震平台；3-支撑面；4-电磁块材；5-常导气浮轴承；6-气缸；7-支撑架；51-常导块材；52-工业航空铝。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围并不限于所述内容。

实施例1

一种基于常导电磁悬浮与气浮复合支承的装置（如图1、2所示），该装置包括：基座1、隔震平台2、支撑面3、电磁块材4、常导气浮轴承5、气缸6、支撑架7，隔振平台2放置于基座1上，支撑面3放置在隔震平台2上，电磁块材4放置在支撑面3上，常导气浮轴承5放置于电磁块材4的正上方，气缸6固定在支撑架7上并位于常导气浮轴承5的正上方；常导气浮轴承5由常导块材51用工业航空铝52包裹得到，常导块材51为钇钡铜氧陶瓷常导体，常导气浮轴承5的结构设计包括以下参数：轴承直径：100mm；供气孔直径：0.2mm；气腔直径：10mm；悬浮刚度：5.0×10⁶N/m；轴承负载：500-1000N；进口压力：0.5MPa；进口速度：24000r/min；表面工业航空铝的厚度:1mm；给定电流:2A。

当给电磁块体供电时，常导气浮轴承与电磁快材之间由于电磁特性产生排斥力，从而使常导气浮轴承与电磁块材之间形成微小间隙，可满足空气静压轴承启动阶段无机械摩擦的要求，并在稳定运行阶段提供一定比例的承载力，为了控制控制气膜的厚度，我们利用气缸施加负载来保持气膜厚度的不变，此时给常导气浮轴承供气，即可直接进入稳定工作状态。