一种静压气体止推轴承制造技术

本发明专利技术提供了一种静压气体止推轴承。所述的静压气体止推轴承采用具有微结构腔的节流孔，以及在轴承工作面上加工一定数量的微结构槽，从而使气流在通过节流孔与气膜间隙的过程中经历多次膨胀，通过多次膨胀的热力学损失来增强节流孔与气膜间隙中的节流效应，从而达到提高刚度的目的。本发明专利技术具有结构简单，加工成本低，工艺稳定，质量可控等优点，其刚度比传统的小孔节流静压气体止推轴承高，而制造成本与传统的小孔节流静压气体止推轴承相近。

Static pressure gas thrust bearing

The invention provides a static pressure gas thrust bearing. The aerostatic thrust bearing with orifice structure with micro cavity, and a certain amount of processing in the bearing surface of the micro groove structure, so that the air flow through many expansion in the process through the orifice and the gas film clearance, to enhance the effect of throttle orifice and the gas gap in the thermodynamic loss multiple expansion, so as to improve the stiffness of the. The invention has the advantages of simple structure, low processing cost, stable process, quality control and other advantages, the stiffness ratio of the orifice of the traditional static pressure thrust bearing is high, and the manufacturing cost and the traditional externally pressurized gas thrust bearing similar.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于静压气体轴承，具体涉及一种静压气体止推轴承。
技术介绍
小孔节流静压气体止推轴承由于具有高精度优势在精密机床和精密测量设备上有不可替代的重要应用。轴承刚度是小孔节流静压气体止推轴承的主要性能指标，也是确保轴承精度与精度保持性的关键。小孔节流静压气体止推轴承一般采用较小孔径的节流孔和较小的气膜间隙，使气体在经过节流孔和气膜间隙过程中发生较强的节流效应，从而有利于轴承刚度的提高。常见的小孔节流静压气体止推轴承，其节流孔径在0.1~0.4mm之间，而气膜间隙在10~100µm之间。虽然进一步减小节流孔的孔径与气膜间隙可以增强节流效应并使轴承刚度进一步提高，但要获得小于0.1mm直径的节流孔或小于10µm的气膜间隙在加工制造上难度非常大，同时也带来较高的加工制造成本。
技术实现思路
为了克服现有技术中静压气体止推轴承的加工制造难度大、加工制造成本高的不足，本专利技术提出一种静压气体止推轴承。本专利技术的技术方案如下：本专利技术的一种静压气体止推轴承，其特点是，所述的静压气体止推轴承包括直径相同的止推盘和轴承，其连接关系是，止推盘位于轴承的上方，止推盘与轴承为同轴心设置。所述的轴承上沿节流孔分布圆均匀设置有数个结构相同的节流孔；所述的节流孔为一通孔，在通孔中设置有数个微结构腔。节流孔上端的孔口位于轴承工作面上，节流孔下端与设置在轴承底面的供气孔连通。在轴承工作面分别设置有同心环形的微结构槽Ⅰ、微结构槽Ⅱ。微结构槽Ⅰ与微结构槽Ⅱ位于节流孔分布圆两侧。所述的微结构腔的直径大于节流孔的孔口直径。所述的节流孔中的微结构腔的截面形状为矩形、半圆型、三角形中的一种。所述的微结构槽的截面形状为矩形、倒三角形、倒梯形、半圆型中的一种。所述的节流孔的数量范围为六到十个。所述的微结构槽Ⅰ、微结构槽Ⅱ的数量范围均为二到三十条。本专利技术的节流孔中的微结构腔使节流孔的直径在气流方向不断变化，使气体经历多次膨胀进而增强节流效应。工作面上的微结构槽，使气膜间隙高度在气流方向不断变化，使气体经历多次膨胀进而增强节流效应。本专利技术中的工作面可以设置为含微结构槽的工作平面，也可以为不设置微结构槽的完整平面。本专利技术中的节流孔可以设置为含微结构腔的节流孔，也可以为不设置微结构腔的节流孔。本专利技术利用具有确定形状的微结构来增强节流孔和气膜间隙的节流效应，从而实现小孔节流静压气体止推轴承刚度的提高。新结构轴承在提高刚度的同时，规避减小节流孔径与气膜间隙带来的制造技术困难。本专利技术的有益效果是，本专利技术轴承的刚度和承载高。本专利技术的结构简单，加工成本低，工艺稳定，质量可控。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图；图2为本专利技术中的局部结构示意图；其中，图2(a)为轴承俯视图，图2(b)为轴承的主视图，I-I为图2(b)中的节流孔的放大图，II-II为图2(b)中的微结构槽放大图；图3为本专利技术中的节流孔剖视图；图4为本专利技术中的微结构槽的剖视图；图中，1.止推盘2.气膜间隙3.轴承4.外边界5.内边界6.轴承工作面7.节流孔分布圆8.微结构槽Ⅰ9.孔口10.微结构腔，11.节流孔12.供气孔13.微结构槽Ⅱ。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步详细说明。实施例1图1为本专利技术的轴承整体结构示意图；图2为本专利技术中的局部结构示意图；其中，图2(a)为轴承俯视图，图2(b)为轴承的主视图，I-I为图2(b)中的节流孔的放大图，II-II为图2(b)中的微结构槽放大图；图3为本专利技术中的节流孔剖视图；图4为本专利技术中的微结构槽的剖视图。在图1~图4中，本专利技术的静压气体止推轴承，包括直径相同的止推盘1和轴承3，其连接关系是，止推盘1位于轴承3的上方，止推盘1与轴承3为同轴心设置，如图1所示。所述的轴承3上沿节流孔分布圆7均匀设置有数个结构相同的节流孔11。所述的节流孔11为一通孔，在通孔中设置有数个微结构腔10。节流孔11上端的孔口9位于轴承工作面6上，节流孔11下端与设置在轴承3底面的供气孔12连通；在轴承工作面6分别设置有同心环形的微结构槽Ⅰ8、微结构槽Ⅱ13。微结构槽Ⅰ8与微结构槽Ⅱ13位于节流孔分布圆7两侧。如图2所示。所述的微结构腔10的直径大于节流孔11的孔口9直径。所述的节流孔11中的微结构腔10的截面形状为矩形14、半圆形15、三角形16中的一种。如图3所示。所述的微结构槽的截面形状为矩形17、倒三角形19、倒梯形18、半圆形20中的一种。如图4所示。所述的节流孔11的数量范围为六到十个。所述的微结构槽Ⅰ8、微结构槽Ⅱ13的数量范围均为二到三十条。本实施例中，节流孔的数量范围设置为六个，节流孔11为其中一个，微结构腔10形状均为矩形14。微结构槽Ⅰ8、微结构槽Ⅱ13的数量均为二条，截面形状均为矩形17。图1中，本专利技术的止推盘1与轴承3之间的间隙为所述的气膜间隙，气膜间隙内的气体具有一定压力从而形成承载力，承载力随气膜间隙变化而变化形成轴承刚度。本专利技术所述的微结构其主要作用是通过增强节流效应，从而达到提高刚度的目的。图2中，节流孔11中的微结构腔10使节流孔的孔径在气流方向不断变化，使气体经历多次膨胀进而增强节流效应。轴承工作面6上设置的微结构槽Ⅰ8，位于工作面外边界4与节流孔分布圆7之间、微结构槽Ⅱ13位于工作面内边界5与节流孔分布圆7之间，使气膜间隙的高度在气流方向不断变化，使气体经历多次膨胀进而增强节流效应。本专利技术的工作原理是压力气体经供气孔12进入节流孔11，在节流孔11中与微结构腔10相互作用使气体经历多次膨胀。而后，气体由孔口9进入气膜间隙2，之后气体在气膜间隙中向内边界圆4与外边界圆5方向流动，在此过程中气体与轴承工作面6上的微结构槽相互作用使气体再次经历多次膨胀。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，节流孔的数量范围设置为十个，微结构腔形状均为半圆形15。微结构槽Ⅰ8、微结构槽Ⅱ13的数量均为二十条，截面形状均为倒梯形18。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，节流孔的数量范围设置为十个，微结构腔形状均为三角形16。轴承工作面为不含微结构槽的完整平面。实施例4：本实施例与实施例1的结构相同，不同之处是，本实施例中，节流孔为不含微结构腔的节流孔。微结构槽Ⅰ8、微结构槽Ⅱ13的数量均为十条，截面形状均为倒三角形19。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种静压气体止推轴承，其特征在于：所述的静压气体止推轴承包括直径相同的止推盘(1)和轴承(3)，其连接关系是，止推盘(1)位于轴承(3)的上方，止推盘(1)与轴承(3)为同轴心设置；所述的轴承(3)上沿节流孔分布圆(7)均匀设置有数个结构相同的节流孔(11)；所述的节流孔(11)为一通孔，在通孔中设置有数个微结构腔(10)；节流孔(11)上端的孔口(9)位于轴承工作面(6)上，节流孔(11)下端与设置在轴承(3)底面的供气孔(12)连通；在轴承工作面(6)分别设置有同心环形的微结构槽Ⅰ(8)、微结构槽Ⅱ(13)；微结构槽Ⅰ(8)与微结构槽Ⅱ(13)位于节流孔分布圆(7)两侧。

【技术特征摘要】
1.一种静压气体止推轴承，其特征在于：所述的静压气体止推轴承包括直径相同的止推盘(1)和轴承(3)，其连接关系是，止推盘(1)位于轴承(3)的上方，止推盘(1)与轴承(3)为同轴心设置；所述的轴承(3)上沿节流孔分布圆(7)均匀设置有数个结构相同的节流孔(11)；所述的节流孔(11)为一通孔，在通孔中设置有数个微结构腔(10)；节流孔(11)上端的孔口(9)位于轴承工作面(6)上，节流孔(11)下端与设置在轴承(3)底面的供气孔(12)连通；在轴承工作面(6)分别设置有同心环形的微结构槽Ⅰ(8)、微结构槽Ⅱ(13)；微结构槽Ⅰ(8)与微结构槽Ⅱ(13)位于节流孔分布圆(7)两侧。2.根据权利要求1所述的静压气...

【专利技术属性】
技术研发人员：郑越青，吕磊，阳红，王宝瑞，夏欢，雷大江，丁颖，
申请(专利权)人：中国工程物理研究院机械制造工艺研究所，
类型：发明
国别省市：四川;51