一种多孔质气体静压止推轴承制造技术

一种多孔质气体静压止推轴承，它涉及一种气体静压止推轴承。针对气体静压支撑轴承采用小孔节流气体静压支撑轴承，承载能力低，稳定性差及采用整体多孔质气体静压支撑轴承，耗气量大，难以保证孔隙度均匀、渗透率一致、各向同性的多孔质材料问题。轴承基体的下端面上设有沉孔，轴承基体的上端面上设有四～八个与轴承基体的沉孔相通的节流孔，四～八个节流孔的中心均布设置在轴承基体二分之一半径处所在的圆周上，节流孔内装有一个与其内壁粘接的各向同性多孔质石墨柱塞，止推板设置在轴承基体的工作面上。本发明专利技术采用各向同性多孔质石墨柱塞，保证了孔隙度均匀、渗透率一致和各向同性，此外，本发明专利技术还具有承载能力大、稳定性高及静态刚度高的优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种气体静压止推轴承，尤其涉及一种高刚度和高稳定性的多 孔质气体静压止推轴承。
技术介绍
发展国防工业、微电子工业等尖端技术需要精密和超精密的仪器设备，精 密仪器设备要求高速、高精度的静压支撑轴承。气体静压支撑轴承具有明显的 特点，其压力气膜具有均化效应，因而振动小，旋转精度高；气体的粘度很低， 因此摩擦损耗小，发热变形也小；无物体间的接触，理论上认为没有磨损，所 以寿命长；气体静压支撑轴承对环境无污染，因此无需考虑密封问题。基于以 上特点，气体静压支撑轴承广泛应用于航空航天工业、半导体工业和超精密加 工设备与测量仪器中。气体静压支撑轴承的承载能力和刚度与支撑的结构尺寸、供气压力以及节 流的形式有关。节流形式的不同，直接影响支撑轴承的承载能力和刚度。气体 静压支撑轴承采用的节流方式主要是小孔节流、狭缝节流、表面节流和多孔质 节流等。目前，国内外对上述气体静压支撑轴承的节流方式都有不同程度的研 究和应用。应用广泛的小孔节流气体静压支撑轴承的刚度较高，但承载能力较 低，稳定性较差。整体多孔质气体静压支撑轴承采用多孔质材料作为其轴承表 面和节流器，整个轴承面均布微小的供气孔，因此大大提高了其承载能力，并 且阻尼特性好，稳定范围宽，但是耗气量大，而且当支撑结构较大时，难以保 证孔隙度均匀、渗透率一致、各向同性的多孔质材料，这必将严重影响静压支 撑轴承的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种多孔质气体静压止推轴承，以解决气体静压支撑 轴承采用小孔节流气体静压支撑轴承承载能力较低，稳定性较差及采用整体多 孔质气体静压支撑轴承，耗气量大，且当支撑结构较大时，难以保证孔隙度均 匀、渗透率一致、各向同性的多孔质材料，从而严重影响多孔质气体静压支撑 轴承性能的问题。本专利技术为解决上述技术问题采取的技术方案是本专利技术的静压止推轴承由 止推板、不锈钢材料制成的轴承基体和四 八个作为气体静压轴承节流器的各 向同性多孔质石墨柱塞组成；所述轴承基体的上端面为经过研磨加工的工作 面，轴承基体的下端面上设有沉孔，轴承基体的上端面上设有四 八个与轴承 基体的沉孔相通的节流孔，所述四 八个节流孔的中心均布设置在轴承基体二 分之一半径处所在的圆周上，每个节流孔内装有一个与其内壁粘接的各向同性 多孔质石墨柱塞，所述止推板设置在轴承基体的工作面上，各向同性多孔质石 墨柱塞的半径为1.5 3.5mm，各向同性多孔质石墨柱塞的高度为4~8 mm。本专利技术具有以下有益效果 一、本专利技术采用各向同性多孔质石墨柱塞作为 气体静压轴承的节流器，保证了孔隙度均匀、渗透率一致和各向同性。二、本 专利技术与传统整体多孔质气体静压支撑轴承相比较，既保证了较高的承载能力和 较高的稳定性，又提高了静态刚度，同时降低了气体消耗量。三、本专利技术与小 孔节流气体静压支撑轴承相比较，由于没有气腔的存在，故不易出现"气锤" 现象，改善气体静压支撑的稳定性。四、本专利技术的多孔质气体静压止推轴承容 易在宽气膜厚度范围内得到高的承载能力和静态刚度，并且可以通过改变各向 同性多孔质石墨柱塞的高度、半径及其渗透率各个参数而获得更优的参数组 合，从而得到更好性能的多孔质气体静压止推轴承。附图说明图1是本专利技术的多孔质气体静压止推轴承的主剖视图，图2是图1的俯视 图(去掉止推板4)，图3是本专利技术的多孔质气体静压止推轴承的工作状态图， 图4是本专利技术的多孔质气体静压止推轴承与整体多孔质气体静压止推轴承和小孔节流气体静压支撑轴承的承载能力实验对比曲线图，图5是本专利技术的多孔 质气体静压止推轴承与整体多孔质气体静压止推轴承和小孔节流气体静压支撑轴承的静态刚度实验对比曲线图，图6是本专利技术的多孔质气体静压止推轴承 与整体多孔质气体静压止推轴承和小孔节流气体静压支撑轴承的稳定性实验 对比曲线图。图4 图6中的A为整体多孔质气体静压止推轴承曲线；令为本 专利技术多孔质气体静压止推轴承曲线，节流孔数为6个；^为本专利技术多孔质气体静压止推轴承曲线，节流孔数为4个；@为小孔节流气体静压支撑轴承曲线，节流孔数为6个；V'为小孔节流气体静压支撑轴承曲线，节流孔数为4个。具体实施方式具体实施方式一结合图1~图3说明本实施方式，本实施方式的静压止 推轴承由止推板4、不锈钢材料制成的轴承基体3和四 八个作为气体静压轴 承节流器的各向同性多孔质石墨柱塞1组成；所述轴承基体3的上端面为经过 研磨加工的工作面2，轴承基体3的下端面上设有沉孔5，轴承基体3的上端 面上设有四 八个与轴承基体3的沉孔5相通的节流孔6，所述四 八个节流孔 6的中心均布设置在轴承基体3 二分之一半径处所在的圆周上，每个节流孔6 内装有一个与其内壁粘接的各向同性多孔质石墨柱塞1，所述止推板4设置在 轴承基体3的工作面2上，各向同性多孔质石墨柱塞1的半径为1.5~3.5 mm， 各向同性多孔质石墨柱塞1的高度为4 8 mm。本实施方式中的各向同性多孔质石墨柱塞1在各个方向上的渗透率相同， 各向同性多孔质石墨柱塞l釆用冷等压工艺方法制备，在机械加工后，经过超 声波清洗，这样可以保证孔隙不被堵塞。本实施方式中的各向同性多孔质石墨 柱塞1不仅具有一般石墨的全部特性，同时还具有材料结构均匀且致密、机械 强度高、孔隙分布均匀、抗氧化能力强、机加工性能好等特点。本实施方式中的多孔质气体静压止推轴承在工作状态下，轴承基体3的工 作面2与止推板4的下端面之间的气膜7的厚度变化范围为10~4(Vm。具体实施方式二结合图1~图3说明本实施方式，本实施方式与具体实 施方式一的不同点是本实施方式的各向同性多孔质石墨柱塞1的数量为四 个，所述轴承基体3上的节流孔6的数量为四个，各向同性多孔质石墨柱塞l 的半径为2.5mm，各向同性多孔质石墨柱塞1的高度为6mm，承载能力随气 膜7厚度的增大而减小，变化的范围是120 310N。轴承静态刚度，随气膜7 厚度变化先增大后减小，变化范围是1.6 8.4N/拜。具体实施方式三结合图1 图3说明本实施方式，本实施方式与具体实 施方式一的不同点是本实施方式的各向同性多孔质石墨柱塞1的数量为六 个，所述轴承基体3上的节流孔6的数量为六个，各向同性多孔质石墨柱塞l 的半径为2.5mm，各向同性多孔质石墨柱塞1的高度为6mm，承载能力随气 膜7厚度的增大而减小，变化的范围是170 ~340N。轴承静态刚度，随气膜7 厚度变化先增大后减小，变化范围是2.1 7.8N/Mm。具体实施方式四结合图1 图3说明本实施方式，本实施方式与具体实 施方式一的不同点是本实施方式的各向同性多孔质石墨柱塞1的数量为六个，所述轴承基体3上的节流孔6的数量为六个，各向同性多孔质石墨柱塞1 的半径为1.5mm，各向同性多孔质石墨柱塞1的高度为6mm，承载能力随气 膜7厚度的增大而减小，变化的范围是.100 320N。轴承静态刚度，随气膜7 厚度变化先增大后减小，变化范围是3 10N/(am。具体实施方式五结合图1 图3说明本实施方式，本实施方式与具体实 施方式一的不同点是本实施方式的各向同性多孔质石墨柱塞1的数量为六 个，所述轴承基体3上的节流孔6的数量为六个，各向同性多孔质石墨柱塞l 的半径为3.5mm，各向同性多孔质石墨柱塞1的高度为6mm，承载能力随气 膜7厚度的增大本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多孔质气体静压止推轴承，其特征在于：所述静压止推轴承由止推板（４）、不锈钢材料制成的轴承基体（３）和四～八个作为气体静压轴承节流器的各向同性多孔质石墨柱塞（１）组成；所述轴承基体（３）的上端面为经过研磨加工的工作面（２），轴承基体（３）的下端面上设有沉孔（５），轴承基体（３）的上端面上设有四～八个与轴承基体（３）的沉孔（５）相通的节流孔（６），所述四～八个节流孔（６）的中心均布设置在轴承基体（３）二分之一半径处所在的圆周上，每个节流孔（６）内装有一个与其内壁粘接的各向同性多孔质石墨柱塞（１），所述止推板（４）设置在轴承基体（３）的工作面（２）上，各向同性多孔质石墨柱塞（１）的半径为１．５～３．５ｍｍ，各向同性多孔质石墨柱塞（１）的高度为４～８ｍｍ。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：孙雅洲，梁迎春，刘海涛，于雪梅，卢泽生，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：93[中国|哈尔滨]