一种气体静压轴承的制作方法

本发明涉及轴承技术领域，具体涉及一种气体静压轴承。

背景技术：

静压轴承是滑动轴承的一种，是利用压力泵将压力润滑剂强行泵入轴承和轴颈之间的微小间隙的滑动轴承。按润滑剂的种类可以分为两类，一类是液体静压轴承，主要是使用油为润滑剂；另一类是气体静压轴承，使用的是气体作润滑剂，主要是使用空气作为润滑剂。相比于液体静压轴承，气体静压轴承具有摩擦损耗小、寿命长、运动精度高、无污染等一系列优点，可用于极端工况，因此应用前景广阔。

静力润滑与动力润滑原理不同，静压轴承由外部的润滑油泵提供压力油来形成压力油膜，以承受载荷。对于气体静压轴承，采用外压供气是其基本工作方式，节流器是其结构的关键，而主轴工作时因自重和载荷出现的偏心则建立起轴承相应的承载和刚度加工中心机制。以径向供气的静压气浮轴承为例，径向孔式静压气体轴的气流通道主要由节流孔和轴承径向间隙两部分组成，节流孔是使外部加压气体进入轴承间隙前，产生节流效果，并使之形成具有一定承载能力及刚度的稳定润滑气膜的一种装置。而轴承则是通过改变径向间隙，调整对气流的阻抗以达到改变空气流量，进而影响上游来流条件，改变节流孔出口压力，在轴承腔内建立起新的平衡。

目前，现有的一些气体静压轴承回转精度不高，轴颈易出现振动，导致轴心轨迹发生偏移。如何解决上述技术问题，是目前轴承技术领域需要解决的技术问题。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本发明实施例提供了一种气体静压轴承，以解决上述背景技术中提出的问题。

本发明提供了以下技术方案：一种气体静压轴承，包括轴承，与轴承配合的轴颈，所述轴承包括本体，还包括：

至少三个压板，所述压板间隔均匀的设在本体内圆柱面上；

弹性薄膜，所述弹性薄膜通过压板环绕设在本体的内圆柱面上；

圆柱腔，所述圆柱腔设在本体内圆柱面的相邻两个压板之间；所述圆柱腔的数量与压板数量相对应；

驱动件，所述驱动件设在圆柱腔内；

推块，所述推块设在驱动件上，所述驱动件和弹性薄膜通过推块连接；

气垫，所述气垫设在弹性薄膜上，所述气垫上开有气压腔，所述气垫的圆弧面与轴颈之间形成气垫间隙。

优选的，所述弹性薄膜在压板连接位置形成薄膜连接位，且在相邻两个压板之间形成薄膜平面，所述气垫设在薄膜平面上。

优选的，所述驱动件为压电陶瓷驱动器。

优选的，所述推块为推力半球。

优选的，所述本体在外圆柱面上与圆柱腔相对应的位置上开有螺纹孔a，所述螺纹孔a内设有螺栓。

优选的，所述弹性薄膜通过柔性铰链a和柔性铰链b与气垫连接。

优选的，所述压板包括压板臂和两个固定端，所述固定端上开有螺纹孔b，所述压板通过螺栓连接在本体上的环形槽a。

优选的，所述本体外圆柱面开有环形槽b，所述环形槽b用于轴承与轴承座的装配。

优选的，所述气垫端部设有供气孔，所述气垫内部与气压腔连接处设有节流孔，所述供气孔与节流孔之间通过通气孔连接。

本发明实施例提供的一种气体静压轴承，具有以下有益效果：

(1)本发明通过压电陶瓷驱动器的伸长和缩短，作用于推力半球，推动薄膜平面径向运动，进一步带动气垫径向运动，实现对气垫间隙大小的主动控制，从而控制气膜压力的大小，可以用于提高轴颈回转精度、抑制轴颈振动和主动控制轴心轨迹；

(2)在弹性薄膜上设有柔性铰链，可以进一步提高主动控制气垫的灵敏度。

附图说明

图1为本发明一种气体静压轴承的结构示意图；

图2为本发明一种气体静压轴承的横向剖视图；

图3为本发明一种气体静压轴承的轴向视图；

图4为本发明的气垫的结构示意图；

图5为本发明的压板的结构示意图；

图中，1轴承；11本体；111螺纹孔a；112圆柱腔；113环形槽a；114环形槽b；12弹性薄膜；121柔性铰链a；122柔性铰链b；123薄膜平面；124薄膜连接位；13压板；131压板臂；132固定端；133螺纹孔b；14推力半球；15压电陶瓷驱动器；16螺栓；17气垫；171供气孔；172通气孔；173节流孔；174气压腔；175固定平面；176圆弧面；177气垫间隙；2轴颈。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参阅图1-图5，图1为本发明一种气体静压轴承的结构示意图；图2为本发明一种气体静压轴承的横向剖视图；图3为本发明一种气体静压轴承的轴向视图；图4为本发明的气垫的结构示意图；图5为本发明的压板的结构示意图。

一种气体静压轴承，包括轴承1，与轴承1配合的轴颈2，所述轴承1包括本体11，还包括：

至少三个压板13，所述压板13间隔均匀的设在本体11内圆柱面上；

弹性薄膜12，所述弹性薄膜12通过压板13环绕设在本体11的内圆柱面上，所述弹性薄膜12在压板13连接位置形成薄膜连接位124，在相邻两个压板13之间形成薄膜平面123；

圆柱腔112，所述圆柱腔112设在本体11内圆柱面的相邻两个压板13之间；所述圆柱腔112的数量与压板13数量相对应；

驱动件15，所述驱动件15设在圆柱腔112内；

推块14，所述推块14设在驱动件15上，所述驱动件15和弹性薄膜12通过推块14连接；

气垫17，所述气垫17设在弹性薄膜12上，所述气垫17上开有气压腔174，所述气垫17的圆弧面176与轴颈2之间形成气垫间隙177。

优选的，所述驱动件15为压电陶瓷驱动器。

优选的，所述推块14为推力半球。

需要说明的是，所述推力半球与薄膜平面123的接触为点接触，实际工作时，接触点可以随着作用载荷和加工装配误差自适应调节，同时，大大减小了推力半球与薄膜平面之间的横向摩擦力。

优选的，所述弹性薄膜12在压板13连接位置形成薄膜连接位124，且在相邻两个压板13之间形成薄膜平面123，所述气垫17设在薄膜平面123上。

需要说明的是，本发明实施例中，本体11内圆柱面上设有5个间隔均匀的压板13，所述弹性薄膜12通过压板13固定后，形成5个薄膜连接位124与5个薄膜平面123；所述本体11内圆柱面上开有5个与压板13交替、均匀布置的圆柱腔112，圆柱腔112内设置压电陶瓷驱动器15；所述压电陶瓷驱动器15与薄膜平面123之间通过设置推力半球14相连接。

所述气垫17包含固定平面175和圆弧面176，所述气垫17通过固定平面175与薄膜平面123连接，所述薄膜平面123与固定平面175的连接方式为胶接或焊接。

所述气垫17的圆弧面176上开有气压腔174，气垫17的圆弧面176与轴颈2之间形成气垫间隙177，通过控制压电陶瓷驱动器15的伸长或缩短带动气垫17沿径向运动，可以实现对气垫间隙177大小的主动控制。

进一步的，所述本体11在外圆柱面上与圆柱腔112相对应的位置上开有螺纹孔a111，所述螺纹孔a111内设有螺栓16，通过拆卸螺栓16可以更换压电陶瓷驱动器15。

进一步的，所述弹性薄膜12通过柔性铰链a121和柔性铰链b122与气垫17连接，柔性铰链的变形刚度极低，薄膜在柔性铰链处很易弯曲变形。

进一步的，所述压板13包括压板臂131和两个固定端132，所述固定端132上开有螺纹孔b133，所述本体11两端部开有环形槽a113，所述环形槽a113上设有与螺纹孔b133相配适的螺纹孔c，所述压板13通过螺栓连接在本体11上的环形槽a113。

进一步的，所述本体11外圆柱面开有环形槽b114，所述环形槽b114用于轴承1与轴承座的装配。

进一步的，所述气垫17端部设有供气孔171，所述气垫17内部与气压腔174连接处设有节流孔173，所述供气孔171与节流孔173之间开有通气孔172。

在本发明中，气体流通路径为：气体经供气孔171进入，流经通气孔172，通过节流孔173进入气压腔174，流入气垫17的圆弧面176与轴颈2之间的气垫间隙177，建立起轴承1与轴颈2配合面的静压气膜，减小轴承与轴颈间的摩擦。

本发明一种气体静压轴承使用方法如下：工作时，通过压电陶瓷驱动器12的伸长和缩短，作用于推力半球14，推动薄膜平面123径向运动，进一步带动气垫17径向运动，实现对气垫间隙177大小的主动控制。

需要说明的是，轴颈的回转精度往往受到负载和加工装配误差的影响，在传统轴承中，轴承的承载能力受节流方式、气膜厚度和气压腔有效面积的影响，在节流方式和气压腔有效面积确定的情况下，气膜厚度的变化影响了气膜的静压力，也就影响了轴颈的回转精度。

通过本发明气体静压轴承可以主动调节气垫与轴颈之间的气垫间隙，从而主动改变各个气垫对轴颈的推力，推动轴颈向着减小运动误差的方向径向运动，达到提高轴颈回转精度的作用；基于此原理，也可是实现抑制轴颈振动和主动控制轴心轨迹等作用。

本发明实施例提供的一种气体静压轴承，具有以下有益效果：本发明通过压电陶瓷驱动器的伸长和缩短，作用于推力半球，推动薄膜平面径向运动，进一步带动气垫径向运动，实现对气垫间隙大小的主动控制，从而控制气膜压力的大小，可以用于提高轴颈回转精度、抑制轴颈振动和主动控制轴心轨迹；在弹性薄膜上设有柔性铰链，可以进一步提高主动控制气垫的灵敏度。

以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例根据，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

可以理解的是，对本领域普通技术人员来说，可以根据本发明的技术方案及本发明构思加以等同替换或改变，而所有这些改变或替换都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。