一种基于永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永磁悬浮与气浮复合支承的装置，属于精密加工设备技术领域。

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，传统结构的空气静压轴承表面和超精密工作台表面是直接接触的，在很大程度上增加了开始工作时的摩擦阻力，会造成机构较迟进入稳定状态，从而影响机构整体的灵活性，同时也会造成机构零部件的磨损。其次，由于气体的可压缩性较大，存在承载力低的不足，想要增大承载的唯一方式就是增大供气压力，对空气压缩机的要求较高。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是提供一种基于永磁悬浮与气浮复合支承的装置，通过用复合轴承中永磁部分可以满足空气静压轴承启动阶段无机械摩擦的要求，以减小摩擦磨损，并在稳定运行阶段提供一定比例的承载力，减小了对供气压强的要求。复合轴承中静压部分用以弥补永磁磁力刚度小的缺陷，提高稳定阶段转子轴向刚度、增强抗冲击载荷能力。同时隔震平台和永磁块材减小误差，提高精度，保证结果准确性。

本实用新型采用的技术方案是：一种基于永磁悬浮与气浮复合支承的装置，包括基座、隔震平台1、永磁块材Ⅰ2，永磁块材Ⅱ4、工业航空铝3、压力传感器显示仪5、压力传感器6、支架7、气缸8、节流阀9、进气管10、压力调节阀11、压力表12、空气压缩机13；

所述的隔震平台1放置在基座上，永磁块材Ⅰ2放置于水平的隔震平台1上，永磁块材Ⅱ4嵌入工业航空铝3内部，工业航空铝3和永磁块材Ⅱ4共同构成空气静压轴承，空气静压轴承气孔向下放置在永磁块材Ⅰ2的中心位置，压力传感器6放置在空气静压轴承上方，压力传感器显示仪5连接到压力传感器6，空气压缩机13通过进气管10分别向气缸8和空气静压轴承供气，进气管10上均安装有压力表12和压力调节阀11，空气压缩机13与空气静压轴承连接的进气管10上还设有节流阀9，节流阀9位于空气静压轴承前端，气缸8固定在支架7上且位于空气静压轴承的正上方，空气静压轴承进气管10的另一端连接到空气压缩机13，通过空气压缩机13提供气源。

优选地，所述的节流阀9螺纹连接在空气压缩机13与空气静压轴承连接的进气管10上。

优选地，所述的永磁块材Ⅰ2和永磁块材Ⅱ4为由永磁性物质粉末和作为粘结剂的塑性物质复合而成的复合材料。

本实用新型的工作原理是：由于永磁块材Ⅰ2和永磁块材Ⅱ4之间的排斥力，使空气静压轴承与永磁块材Ⅰ2之间形成一定比例的气膜间隙，该间隙大小可通过改变气缸9的压力大小来变化，气缸9的压力可以通过压力传感器检测出来，可用于研究不同气膜厚度条件下，空间静压轴承的稳定性，同时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。空气压缩机13向空气静压轴承供气后，空气静压轴承与永磁块材Ⅰ2之间形成厚度均匀的气膜，使空气静压轴承浮在永磁块材Ⅰ2上方，然后进行稳定工作。永磁块材Ⅰ2和永磁块材Ⅱ4采用的复合材料由于其含有一定比例的粘结剂，故其磁性能比相应的没有粘结剂的磁性材料显著降低。

除金属复合永磁材料外，其他复合永磁材料由于受粘结剂耐热性所限，使用温度较低，一般不超过150℃。但复合永磁材料尺寸精度高，机械性能好，磁体各部分性能均匀性好，易于进行磁体径向取向和多极充磁。同时空气静压轴承中静压部分用以弥补永磁磁力刚度小的缺陷，提高稳定阶段转子轴向刚度、增强抗冲击载荷能力。此时给空气静压轴承供气，即可直接进入稳定工作状态。

具体公式如下：

永磁块材Ⅰ2和永磁块材Ⅱ4之间的永磁体磁场力计算公式：

其中：

。

本实用新型的有益效果是：

1.启动阶段无摩擦，浮力强，经济性好，节能，安全性好，平衡性稳定；

2.装置工艺简洁，操作便捷，减少了进入稳定作业的时间；

3.结构简单，无摩擦磨损，转速高。

4.采用的永磁块材为由永磁性物质粉末和作为粘结剂的塑性物质复合而成的复合材料，它是一种具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。

附图说明

图1为本实用新型的整体连接结构图；

图2为本实用新型的空气静压轴承的结构图。

图中各标号为：隔震平台-1、永磁块材Ⅰ-2，永磁块材Ⅱ-4、工业航空铝-3、压力传感器显示仪-5、压力传感器-6、支架-7、气缸-8、节流阀-9、进气管-10、压力调节阀-11、压力表-12、空气压缩机-13。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型进行进一步的说明。

实施例1：如图1-2所示，一种基于永磁悬浮与气浮复合支承的装置，包括基座、隔震平台1、永磁块材Ⅰ2，永磁块材Ⅱ4、工业航空铝3、压力传感器显示仪5、压力传感器6、支架7、气缸8、节流阀9、进气管10、压力调节阀11、压力表12、空气压缩机13；

所述的隔震平台1放置在基座上，永磁块材Ⅰ2放置于水平的隔震平台1上，永磁块材Ⅱ4嵌入工业航空铝3内部，工业航空铝3和永磁块材Ⅱ4共同构成空气静压轴承，空气静压轴承气孔向下放置在永磁块材Ⅰ2的中心位置，压力传感器6放置在空气静压轴承上方，用于检测气缸8向下施加的压力值，将压力传感器显示仪5连接到压力传感器6，压力传感器显示仪5用于显示压力传感器6检测到的压力，空气压缩机13通过进气管10分别向气缸8和空气静压轴承供气，进气管10上均安装有压力表12和压力调节阀11，空气压缩机13与空气静压轴承连接的进气管10上还设有节流阀9，节流阀9位于空气静压轴承前端，气缸8固定在支架7上且位于空气静压轴承的正上方。

进一步地，所述的节流阀9螺纹连接在空气压缩机13与空气静压轴承连接的进气管10上，结构简单，安装方便。

进一步地，所述的永磁块材Ⅰ2和永磁块材Ⅱ4为由永磁性物质粉末和作为粘结剂的塑性物质复合而成的复合材料，它是一种具有宽磁滞回线、高矫顽力、高剩磁，一经磁化即能保持恒定磁性的材料。

由于永磁块材Ⅰ2和永磁块材Ⅱ4之间的排斥力，使空气静压轴承与永磁块材Ⅰ2之间形成一定比例的气膜间隙，该间隙大小可通过改变负载的大小来变化，可用于研究不同气膜厚度条件下，空间静压轴承的稳定性，同时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。永磁块材Ⅰ2和永磁块材Ⅱ4采用的复合材料由于其含有一定比例的粘结剂，故其磁性能比相应的没有粘结剂的磁性材料显著降低。且本实用新型复合永磁材料尺寸精度高，机械性能好，磁体各部分性能均匀性好，易于进行磁体径向取向和多极充磁。同时空气静压轴承中静压部分（即空气压缩机13流出的气体经过节流阀9进入空气静压轴承的压力）用以弥补超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。此时给空气静压轴承供气，即可直接进入稳定工作状态。

以上结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。