一种粘性及惯性耦合节流的静压气浮轴向轴承的制作方法

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。

技术实现要素：

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。

本实用新型的结构简单，稳定性和刚度高，结构更换可控，制造成本低。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定；

图1为本实用新型的整体结构示意图；

图2为本实用新型的圆柱形多孔质结构的结构示意图；

图中，1转子，2轴承止推板，3气膜，4第一通孔，5圆柱形多孔质结构，6圆柱形多孔质结构上表面，7节流小孔，8连接孔，9圆柱孔，10轴承止推板上表面，11环形均压腔，12圆柱形多孔质结构下表面，13轴承止推板下表面，14供气孔。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本实用新型的上述目的、特征和优点，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详细描述。需要说明的是，在相互不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本实用新型，但是，本实用新型还可以采用其他不同于在此描述范围内的其他方式来实施，因此，本实用新型的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

实施例1

图1为本实用新型的粘-惯性耦合节流静压气浮轴向轴承整体结构示意图；在图1中，本实用新型的粘-惯性耦合节流静压气浮轴向轴承，包括转子1与轴承止推板2，其连接关系为转子1在轴承止推板2的上方，转子1的直径小于轴承止推板2的直径；转子1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2的上表面形成一定(8-40um)的气膜3的厚度如图1所示。在所述的轴承止推板2上沿着圆周方向开有数个第一通孔4；在第一通孔4中镶嵌着圆柱形多孔质结构5；在圆柱形多孔质结构5的内部从圆柱形多孔质结构上表面6中心向下依次开有一段节流小孔7、一段锥形连接孔8、一段圆柱孔9；圆柱形多孔质结构上表面6距轴承止推板上表面10有一定的距离形成环形均压腔11；节流小孔7、连接孔8、圆柱孔9相连形成第二通孔贯通到圆柱形多孔质结构下表面12，连接孔8具体为锥形连接孔；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；整个结构形成粘-惯性耦合节流的静压气浮轴向轴承。

图2为本发中粘-惯性耦合节流即多孔质结构与小孔复合节流的节流器结构示剖视图。

所述的节流小孔7的直径小于锥形连接孔的直径，锥形连接孔的直径小于圆柱孔9的直径。

所述的圆柱形多孔质结构上表面6距轴承止推板上表面10有一定的距离形成环形均压腔11。

本实用新型中转子1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2的上表面形成一定的气膜3的厚度，气体具有一定的压强从而形成承载力，随转子位置的变化，承载力发生变化从而形成刚度。本实用新型所述的圆柱形多孔质结构其主要作用是增强节流器节流粘性，使得粘-惯性流动相匹配从而达到同时提高轴承刚度及稳定性的目的。

图2中气体从供气孔进来经圆柱形多孔质结构5，使得气体由未流经圆柱形多孔质结构5前的惯性流动变成流经圆柱形多孔质结构5后的粘性与惯性的混合从而增强节流效应及稳定性。

本实用新型的工作原理是气体从供气孔4进来，一部分经圆柱孔9、锥形连接孔最后由节流小孔7流进环形均压腔11然后继续往上流形成气膜的厚度3，一部分由多孔质的孔隙流进均压腔11然后继续往上流形成气膜3的厚度，气体在多孔质间隙5内为粘性流动，气体在节流小孔7内为惯性流动，气体粘性效应增强且与惯性气体混合从而达到同时提高轴承刚度及稳定性的目的。

实施例2

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，本实施例中环形均压腔11不设置，圆柱形多孔质结构上表面6距轴承止推板上表面10的距离为零。

实施例3

本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，本实施例中圆柱形多孔质结构5的材质为多孔质金属。

尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本实用新型进行各种改动和变型而不脱离本实用新型的精神和范围。这样，倘若本实用新型的这些修改和变型属于本实用新型权利要求及其等同技术的范围之内，则本实用新型也意图包含这些改动和变型在内。