CN104454994B - 气体静压径向轴承 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种气体静压径向轴承，主要由多孔质圆筒、金属圆筒、径向轴承套、金属套筒和位移传感器组成，所述多孔质圆筒同轴胶粘在金属圆筒的内壁上，所述多孔质圆筒和金属圆筒组成整体对称设置于金属套筒的两侧，所述金属圆筒、金属套筒的端面分别设置有盲孔，所述盲孔与圆柱销相配合，金属圆筒与金属套筒之间通过圆柱销相连接，径向轴承套同轴套设在所述金属圆筒外层，所述径向轴承套的两端分别设置有轴承端盖，所述径向轴承套侧面设置有位移传感器。本发明提供较高的承载能力和静态刚度及良好的稳定性，可精确快速的响应，又能够很好地实现主动控制。

Description

气体静压径向轴承

技术领域

本发明涉及空气轴承技术领域，具体涉及一种气体静压径向轴承。

背景技术

气体静压轴承是一种以气体作为润滑剂的滑动轴承，其原理为流体在外部压力的作用下形成薄膜，支承外界载荷。轴承中的压力薄膜具有均化效应，轴承具有旋转精度高、速度范围宽、摩擦系数低、驱动功率消耗少、低速进给无爬行、高定位精度、优异的阻尼特性，无摩擦磨损、使用寿命长等优点。但气体静压轴承同时也存在很多缺点，如：承载小、刚度低、稳定性差等。

气体静压轴承经过一段时间的发展，其承载和刚度已经有了很大的提高，其主要形式有小孔节流式气体静压径向轴承和多孔质气体静压径向轴承。对于多孔质静压轴承，由于多孔质材料表面均匀分布着成千上万的小孔，利用这种材料作为气体静压轴承表面，这样就会在轴承表面产生更加均匀的压力分布，因而具有很高的承载能力和静态刚度，并且具有良好的动态稳定性，但是在供气压力改变时多孔质静压轴承响应较慢，不利于主动控制。而小孔节流式气体静压轴承在供气压力改变时响应较快，易于控制。因此如何很好地结合两者的优点，使轴承既具有良好的承载能力和稳定性及较高的刚度等静态特性，又能够很好地实现主动控制，成为一个很重要的问题。

发明内容

本发明正是为了至少部分地解决上述技术问题而提出的，具体而言，其提供了一种气体静压径向轴承，该轴承采用多孔质与小孔节流式混合节流气体静压轴承结构,以多孔质材料为主，提供较高的承载能力和稳定性及较高的刚度，小孔节流式起辅助作用，实现精确快速的响应，使轴承既具有良好的承载能力和稳定性及较高的刚度等静态特性，又能够很好地实现主动控制。

为了解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：一种气体静压径向轴承，主要由多孔质圆筒、金属圆筒、径向轴承套、金属套筒和位移传感器组成，所述多孔质圆筒同轴胶粘在金属圆筒的内壁上，所述多孔质圆筒和金属圆筒组成整体对称设置于金属套筒的两侧，所述金属圆筒、金属套筒的端面分别设置有盲孔，所述盲孔与圆柱销相配合，金属圆筒与金属套筒之间通过圆柱销相连接，径向轴承套同轴套设在所述金属圆筒外层，所述径向轴承套的两端分别设置有轴承端盖，所述径向轴承套侧面设置有位移传感器。

进一步，所述金属圆筒侧面居中设置有通气孔，所述通气孔的两侧分别设置有密封槽，所述密封槽内设置有O型密封圈，所述金属圆筒内壁均匀地设置有矩形凹槽，且内壁居中部 位设置有环形凹槽，所述金属圆筒一端设置有沿圆周方向均匀分布的锯齿形的凸起，所述凸起使得金属圆筒与金属套筒配合时形成空隙。

进一步，所述金属套筒的侧面居中均布若干个阶梯孔，所述阶梯孔的两侧分别设置有密封槽，所述密封槽内设置有O型密封圈，所述金属套筒内壁上设有空腔，所述空腔的位置与阶梯孔相对应，空腔曲率与金属套筒曲率相同。

进一步，所述径向轴承套为圆柱形套筒，所述径向轴承套侧面设有进气孔，所述进气孔位置与金属圆筒的通气孔和金属套筒的阶梯孔位置所对应，所述径向轴承套内壁上设有圆环槽，圆环槽位置与进气孔相对应，所述进气孔同一高度的对面位置设有出气孔。

进一步，所述径向轴承套端面设置有螺纹孔，所述轴承端盖通过螺栓安装在径向轴承套两端。

进一步，所述径向轴承套的侧面设置有凹槽，所述凹槽表面设置有螺纹孔，所述凹槽通过螺钉与金属板相连接，所述位移传感器通过螺母固定在金属板上。

本发明所采用的技术方案具有以下有益效果：本发明通过所述多孔质圆筒同轴胶粘在金属圆筒的内壁上，所述多孔质圆筒和金属圆筒组成整体对称设置于金属圆筒的两侧，金属圆筒与金属圆筒之间通过圆柱销相连接，径向轴承套同轴套设在所述金属圆筒外层，以多孔质材料为主，提供较高的承载能力和稳定性及较高的刚度，小孔节流式起辅助作用，实现精确快速的响应，使轴承既具有良好的承载能力和稳定性及较高的刚度等静态特性，又能够很好地实现主动控制。通过位移传感器将轴承与轴之间的气膜厚度作为信号反馈给小孔节流金属环的气源，令其做出响应，使轴承与轴之间的气体膜厚保持在一个局部范围内，从而解决本发明的技术问题。

附图说明

图1为本发明爆炸图；

图2为本发明装配图；

图3为本发明中金属圆筒示意图；

图4为本发明中金属套筒示意图；

图5为本发明中径向轴承套轴侧图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本发明作进一步的详细描述。然而可以理解的是，下述具体实施方式仅仅是本发明的优选技术方案，而不应该理解为对本发明的限制。

如图1、图2所示，一种气体静压径向轴承，主要由多孔质圆筒1、金属圆筒2、径向轴承套3、金属套筒4和位移传感器5组成，所述多孔质圆筒1同轴胶粘在金属圆筒2的内壁 上，所述多孔质圆筒1和金属圆筒2组成整体对称设置于金属套筒4的两侧，所述金属圆筒2、金属套筒4的端面分别设置有盲孔14、20，所述盲孔14、20与圆柱销8相配合，金属圆筒2与金属套筒4之间通过圆柱销8相连接形成周向定位，限制金属圆筒2与金属套筒4之间周向的相对转动，径向轴承套3同轴套设在所述金属圆筒2最外层，所述径向轴承套3的两端分别设置有轴承端盖6，所述径向轴承套3侧面设置有位移传感器5。

所述金属圆筒2采用多孔质材料制成，如图3所示，所述金属圆筒2侧面居中设置有通气孔12，所述通气孔12的两侧分别设置有一个密封槽13，所述密封槽13内设置有O型密封圈7，所述金属圆筒2内壁均匀地设置有矩形凹槽16，且内壁居中部位设置有环形凹槽17，这样的结构保证了气体可以均匀地渗入多孔质材料中，所述金属圆筒2一端设置有沿圆周方向均匀分布的锯齿形的四个凸起15，所述凸起15使得金属圆筒2与金属套筒4配合时形成空隙，气体可以从此处通过径向轴承套3上的出气孔25泄出。

如图4所示，所述金属套筒4的侧面居中均布四个阶梯孔18，所述阶梯孔18的两侧分别设置有一个密封槽19，所述密封槽19内设置有O型密封圈7，所述金属套筒4内壁上设有四个空腔21，所述空腔21的位置与阶梯孔18相对应，空腔21曲率与金属套筒4曲率相同。

如图5所示，所述径向轴承套3为圆柱形套筒，其侧面设有三个进气孔27，其位置与金属圆筒2的通气孔和金属套筒4的阶梯孔18位置所对应，作为气源进气孔，分别给金属圆筒2和金属套筒4的进气孔供气。所述径向轴承套3内壁上设有三个圆环槽26，其位置与三个进气孔27分别对应，所述进气孔27同一高度的对面位置设有两个出气孔25。

所述径向轴承套3的侧面设置有凹槽22，所述凹槽22表面设置有螺纹孔23，所述凹槽22通过螺钉11与金属板9相连接，所述位移传感器5通过螺母10固定在金属板9上，所述位移传感器5将检测到的轴承与轴之间的间隙转化为某种信号反馈给系统，进而调节小孔节流的气源的大小，使轴承与轴之间的间隙维持在某一范围内。

所述径向轴承套3端面设置有螺纹孔24，所述轴承端盖6通过螺栓安装在径向轴承套3两端。

多孔质静压轴承具有很高的承载能力和静态刚度，并且具有良好的动态稳定性，但是在供气压力改变时多孔质静压轴承响应较慢，不利于主动控制；小孔节流式气体静压轴承在供气压力改变时响应较快，易于控制。而本发明采用两种节流方式组合结构，以多孔质材料为主，提供较高的承载能力和稳定性及较高的刚度，小孔节流式起辅助作用，实现精确快速的响应，使轴承既具有良好的承载能力和稳定性及较高的刚度等静态特性，又能够很好地实现主动控制。通过位移传感器将轴承与轴之间的气膜厚度作为信号反馈给小孔节流金属环的气源，令其做出响应，使轴承与轴之间的气膜厚度保持在一个局部范围内，从而解决本发明的 技术问题。

以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (6)

1.一种气体静压径向轴承，其特征在于：主要由多孔质圆筒(1)、金属圆筒(2)、径向轴承套(3)、金属套筒(4)和位移传感器(5)组成，所述多孔质圆筒(1)同轴胶粘在金属圆筒(2)的内壁上，所述多孔质圆筒(1)和金属圆筒(2)组成整体对称设置于金属套筒(4)的两侧，所述金属圆筒(2)、金属套筒(4)的端面分别设置有盲孔(14、20)，所述盲孔(14、20)与圆柱销(8)相配合，金属圆筒(2)与金属套筒(4)之间通过圆柱销(8)相连接，径向轴承套(3)同轴套设在所述金属圆筒(2)外层，所述径向轴承套(3)的两端分别设置有轴承端盖(6)，所述径向轴承套(3)侧面设置有位移传感器(5)。

2.根据权利要求1所述的气体静压径向轴承，其特征在于：所述金属圆筒(2)侧面居中设置有通气孔(12)，所述通气孔(12)的两侧分别设置有密封槽(13)，所述密封槽(13)内设置有O型密封圈(7)，所述金属圆筒(2)内壁均匀地设置有矩形凹槽(16)，且内壁居中部位设置有环形凹槽(17)，所述金属圆筒(2)一端设置有沿圆周方向均匀分布的锯齿形的凸起(15)，所述凸起(15)使得金属圆筒(2)与金属套筒(4)配合时形成空隙。

3.根据权利要求1或2所述的气体静压径向轴承，其特征在于：所述金属套筒(4)的侧面居中均匀设有若干阶梯孔(18)，所述阶梯孔(18)的两侧分别设置有密封槽(19)，所述密封槽(19)内设置有O型密封圈(7)，所述金属套筒(4)内壁上设有空腔(21)，所述空腔(21)的位置与阶梯孔(18)相对应，空腔(21)曲率与金属套筒(4)曲率相同。

4.根据权利要求3所述的气体静压径向轴承，其特征在于：所述径向轴承套(3)为圆柱形套筒，所述径向轴承套(3)侧面设有进气孔(27)，所述进气孔(27)位置与金属圆筒(2)的通气孔和金属套筒(4)的阶梯孔(18)位置所对应，所述径向轴承套(3)内壁上设有圆环槽(26)，圆环槽(26)位置与进气孔(27)相对应，所述进气孔(27)同一高度的对面位置设有出气孔(25)。

5.根据权利要求1所述的气体静压径向轴承，其特征在于：所述径向轴承套(3)端面设置有螺纹孔(24)，所述轴承端盖(6)通过螺栓安装在径向轴承套(3)两端。

6.根据权利要求1所述的气体静压径向轴承，其特征在于：所述径向轴承套(3)的侧面设置有凹槽(22)，所述凹槽(22)表面设置有螺纹孔(23)，所述凹槽(22)通过螺钉(11)与金属板(9)相连接，所述位移传感器(5)通过螺母(10)固定在金属板(9)上。