一种粘性及惯性耦合节流的静压气浮径向轴承的制作方法

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径向轴承。

背景技术：

小孔节流静压气体径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径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。对于小孔节流气浮轴承提高轴承刚度的方法为增加供气压强，但是随着供气压强的增加轴承的不稳定性也随之增加，轴承容易产生自激振动；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，但多孔质节流材料加工困难，且要求5-10um气膜间隙，对轴承的制造精度要求极高加工较为困难，另外，多孔质材料容易堵塞、受潮变形引起轴承刚度降低，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径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，本实用新型提出来了一种粘-惯性耦合节流的静压气浮径向轴承。

本实用新型的粘-惯性耦合节流的静压气浮径向轴承，其特点是：所述的轴承由转子与轴承基体组成，轴承基体上设有内孔，转子的一端穿过所述内孔，在转子的外圆柱表面与轴承基体的内表面之间形成一定厚度的气膜；在所述的轴承基体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；圆柱形多孔质结构上表面距轴承基体外表面有一定的距离形成供气孔，在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圆柱孔、一段锥形连接孔、一段节流小孔；圆柱孔、锥形连接孔、节流小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基体的内表面形成均压腔；整个结构形成粘-惯性耦合节流的静压气浮径向轴承。

所述的转子的直径小于轴承基体的直径。

所述的转子在供气时，转子的外圆柱表面与轴承基体的内表面之间形成一定厚度的气膜。

在所述的圆柱形多孔质结构上表面距轴承基体外表面有一定的距离形成供气孔。

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圆柱孔、一段锥形连接孔、一段节流小孔。这样设计可以降低加工孔的难度，易于加工实现。

所述的圆柱孔、锥形连接孔、节流小孔相连形成第二通孔贯通到圆柱形多孔质结构下表面。

所述的圆柱形多孔质结构下表面与轴承基体的内表面形成均压腔。

本实用新型中的均压腔可设置也可不设置。

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供气压强较大时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为圆柱形多孔质结构剖视图；

图中，1转子，2轴承基体，3转子的外圆柱表面，4轴承基体的内表面，5气膜，6第一通孔，7圆柱形多孔质结构，8圆柱形多孔质结构的上表面，9轴承基体的外表面，10供气孔，11圆柱孔，12连接孔，13节流小孔，14圆柱形多孔质结构的下表面，15均压腔。

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径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径向轴承，包括轴承包括转子1与轴承基体2；其连接关系为转子1位于轴承基体2的内孔中；转子1的直径略小于轴承基体2的内孔直径，在供气时转子的外圆柱表面3与轴承基体的内表面4之间形成一定厚度的气膜5如图1所示。在所述的轴承基体2上沿着圆周方向开有数个第一通孔6；在第一通孔6中镶嵌着圆柱形多孔质结构7；圆柱形多孔质结构的上表面8距轴承基体的外表面9有一定的距离形成供气孔10，在圆柱形多孔质结构7的内部从圆柱形多孔质结构的上表面8中心向下依次开有一段圆柱孔11、一段连接孔12、一段节流小孔13，其中，连接孔12为锥形连接孔；圆柱孔11、锥形连接孔、节流小孔13相连形成第二通孔贯通到圆柱形多孔质结构的下表面14；圆柱形多孔质结构的下表面14与轴承基体的内表面4形成均压腔15；整个结构形成粘-惯性耦合节流的静压气浮径向轴承。

图2为本实用新型中粘-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13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11的直径。

所述的圆柱形多孔质结构的下表面14与轴承基体的内表面4形成均压腔15。

本实用新型的转子在供气时可以向上移动一定的位移，从而使得转子的外圆柱表面与轴承基体的内表面之间形成一定厚度的气膜，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与润滑间隙内气体的粘性，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7，使得气体由未流经圆柱形多孔质结构7前的惯性流动变成流经圆柱形多孔质结构7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10进来，一部分经圆柱孔11、锥形连接孔12最后由节流小孔13流进均压腔15然后继续往上流形成一定厚度的气膜5，一部分由多孔质的孔隙流进均压腔15然后继续往上流形成一定厚度的气膜5，气体在多孔质孔隙内为粘性流动，气体在节流小孔13内为惯性流动，此时粘性气体与惯性气体混合形成粘性增强的气体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，本实施例中均压腔15不设置，圆柱形多孔质结构的下表面14与轴承基体的内表面4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7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。