CN110630638A - 一种气浮轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种气浮轴承，包括轴承本体和均压垫，所述轴承本体采用碳化硅材质，所述轴承本体顶部设置有镶嵌孔，所述均压垫置于镶嵌孔内，且与镶嵌孔大小相配合，所述轴承本体内部设置有相互连通的通气道，所述轴承本体的侧部有与通气道相连通的进气孔，所述轴承本体的底部设置有与通气道相连通的排气孔，所述均压垫上设置有装配孔。所述轴承本体采用碳化硅材质，具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，所述均压垫多采用低膨胀合金，充分利用碳化硅材质的优良特性，又克服了碳化硅脆性高的缺点，能在高温或温差变化大等恶劣的环境下工作。

Description

一种气浮轴承
技术领域
本发明涉及机械构件中的轴承领域，尤其涉及一种气浮轴承。
背景技术
气浮轴承，也叫空气轴承，是利用气膜支撑负荷或减少摩擦的机械构件。气浮轴承作为滑动轴承的一个新类型，具有速度高、精度高、功耗低和寿命长四大优点。在精密及超精密工程、微细工程、空间技术、航空航天医疗器械及核能工程等领域有着重要应用。
随着科学技术的发展，特别是能源、空间技术的高度发展，经常要求材料必须具有耐高温、抗腐蚀、耐磨损等优越性能，才能在比较苛刻的工作环境中使用。碳化硅的钢性是普通碳钢的2倍，是铝合金的5倍，不易变形；在温度方面，因为碳化硅膨胀系数低，仅是钢的70％左右，是铝合金的1/4～1/5,低受温度影响很小，不用再使用恒温来保证其特性；其硬度高，仅次于金刚石，非常耐磨，不易产生划痕；化学性质稳定，耐腐蚀。由于碳化硅材料具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，已成为尖端科学的重要组成部分，受到普遍重视。而碳化硅材质硬度小，脆性大，不易被加工，如设计不当容易引起不稳定，承载力小、刚度低等缺点，导致气浮轴承在运行过程中容易被磨损，使用寿命较短。
因此，本领域亟需一种气浮轴承。
有鉴于此，提出本发明。
发明内容
本发明的目的在于提供一种气浮轴承，以解决上述至少一项技术问题。
具体的，本发明提供了一种气浮轴承，包括轴承本体和均压垫，所述轴承本体采用碳化硅材质，所述轴承本体顶部设置有镶嵌孔，所述均压垫置于镶嵌孔内，且与镶嵌孔大小相配合，所述轴承本体内部设置有相互连通的通气道，所述轴承本体的侧部有与通气道相连通的进气孔，所述轴承本体的底部设置有与通气道相连通的排气孔，所述均压垫上设置有装配孔。
采用上述方案，所述轴承本体采用碳化硅材质，具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，通过所述进气孔向通气道内充气，通气道相互连通，均衡气压，因碳化硅脆性高，便于加工，保证结构机械性能，所述均压垫采用金属材质，多采用低膨胀合金，降低与碳化硅膨胀差异，所述装配孔用于装载工件，将压力均匀分布在所述轴承本体上，所述气浮轴承充分利用碳化硅材质的优良特性，又克服了碳化硅脆性高的缺点，能在高温或温差变化大等恶劣的环境下工作。
进一步，所述通气道水平贯穿气浮轴承，所述通气道在轴承本体侧壁开口处设置有内螺纹，通过螺纹连接堵气塞。
采用上述方案，所述通气道便于碳化硅材质加工，提高制备轴承本体的成品率，所述赌气塞封闭通气道的两端，以防止气体泄露，影响载荷的大小及轴承运转的平稳。
进一步，所述排气孔的数量最少可以为1个，匀均分布。
采用上述方案，所述排气孔用于排气，使轴承本体底面与所在平面间形成气膜，所述排气孔的设置使排气均匀，使气膜厚度均匀，利于轴承本体的稳定运行。
进一步，所述排气孔的外端内设置有大小配合的节流塞，所述节流塞轴心设置有贯通的节流孔。
优选地，设所述排气孔的直径为a，所述节流孔的直径为b，满足：1/30a≤b≤1/10a。
采用上述方案，所述通气道内的气流在排气孔的外端被节流塞限制，仅能通过节流孔通过，所述节流孔的直径远小于所述排气孔的直径，减少气流的通过，降低气膜的厚度，使所述气浮轴承运行更平稳。
进一步，所述排气孔与节流塞，通过胶进行固定连接。
优选地，所述的胶采用环氧树脂材料。
采用上述方案，所述排气孔与节流塞固定连接，防止位移。
进一步，所述轴承本体底部设置有均压槽，所述均压槽沟通所有排气孔。当排气孔为一个时，均压槽可以以排气孔为中心呈放射状分布。
优选地，所述均压槽的截面为半圆形、V形或U形。
采用上述方案，所述均压槽使气膜形成的更均匀，平衡各节流孔的出气压力，使所述轴承本体更平稳。
进一步，所述均压垫上设置有限位孔。
采用上述方案，所述限位孔用于装配在装配孔工件的限位，防止工件与装配孔产生旋转。
进一步，所述装配孔内设置有台阶，所述台阶处设置有内凹圆角。
采用上述方案，所述装配孔适用于不同直径工件装配，还适用于球形端面工件的装配。
优选地，所述内凹圆角的圆心与所述装配孔的开口面处于同一平面。
采用上述方案，便于球形工件在装配孔的安装，使其更稳定。
进一步，所述镶嵌孔截面为三角形、矩形、多边形、椭圆形或波状圆形。
采用上述方案，所述均压垫也为三角形、矩形、多边形、椭圆形或波状圆形，与镶嵌孔相配合后，产生限位作用，不会发生旋转位移，使所述气浮轴承运行更平稳。
进一步，所述均压垫与轴承本体通过胶进行固定连接。
优选的，所述胶采用环氧树脂材料。
采用上述方案，所述胶耐高温，还具有减震功能，防止轴承本体收到冲击过大而破坏。
进一步，所述镶嵌孔底部也设置有与通气道连通的排气孔。
进一步，所述镶嵌孔底部也设置有均压槽。
采用上述方案，降低均压垫对镶嵌孔的压力，提高所述气浮轴承的承载力，甚至所述镶嵌孔与均压垫间也产生空气膜，所述空气膜减缓冲击，起到减震作用。
综上所述，本发明具有以下有益效果：
1、通过所述轴承本体采用碳化硅材质，具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，所述均压垫采用金属材质，充分利用碳化硅材质的优良特性，又克服了碳化硅脆性高的缺点，能在高温或温差变化大等恶劣的环境下工作；
2、通过所述通气道结构的设置，便于碳化硅材质加工，提高制备轴承本体的成品率，所述堵气塞封闭通气道的两端，以防止气体泄露，影响载荷的大小及轴承运转的平稳；
3、通过所述排气孔结构的设置，使排气均匀，使气膜厚度均匀，利于轴承本体的稳定运行；
4、所述均压槽使气膜形成的更均匀，平衡各排气孔的出气压力，使所述轴承本体更平稳；
5、所述限位孔用于装配在装配孔工件的限位，防止工件与装配孔产生旋转；
6、所述胶耐高温，防止轴承本体收到冲击过大而破坏。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明气浮轴承一种实施方式的立体图；
图2为本发明气浮轴承一种实施方式的仰视图；
图3为本发明气浮轴承一种实施方式的爆炸图；
图4为本发明气浮轴承一种实施方式的透视图；
图5为本发明气浮轴承一种实施方式的俯视图；
图6为图5沿A-A所作剖视图；
图7为图5沿B-B所作剖视图；
图8为本发明气浮轴承另一种实施方式的立体图；
图9为本发明气浮轴承另一种实施方式的透视图；
图10为本发明气浮轴承另一种实施方式的另一视角立体图；
图11为本发明气浮轴承一种实施方式的装配示意图；
附图标记说明
通过上述附图标记说明，结合本发明的实施例，可以更加清楚的理解和说明本发明的技术方案。
1、轴承本体；11、镶嵌孔；12、通气道；121、堵气塞；13、进气孔；14、排气孔；141、节流塞；15、均压槽；2、均压垫；21、装配孔；211、内凹圆角；22、限位孔；31、连接工件；32、球头螺杆；33、限位挡钉；34、滑轨。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本发明使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本发明。在本发明和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。
实施例一
参考图1-图4，本发明提供了一种气浮轴承，包括轴承本体1和均压垫2，所述轴承本体1采用碳化硅材质，所述轴承本体1顶部设置有镶嵌孔11，所述均压垫2置于镶嵌孔11内，且与镶嵌孔11大小相配合，所述轴承本体1内部设置有相互连通的通气道12，所述轴承本体1的侧部有与通气道12相连通的进气孔13，所述轴承本体1的底部设置有与通气道12相连通的排气孔14，所述均压垫2上设置有装配孔21。所述轴承本体1截面呈圆形，所述镶嵌孔11截面呈圆形。
采用上述方案，所述轴承本体1采用碳化硅材质，具有抗氧化性强、耐磨性能好、硬度高、热稳定性好、高温强度大、热膨胀系数小、热导率大以及抗热震和耐化学腐蚀等优良特性，通过所述进气孔13向通气道12内充气，通气道12相互连通，均衡气压，因碳化硅脆性高，便于加工，保证结构机械性能，所述均压垫2采用金属材质，多采用低膨胀合金，降低与碳化硅膨胀差异，所述装配孔21用于装载工件，将压力均匀分布在所述轴承本体1上，所述气浮轴承充分利用碳化硅材质的优良特性，又克服了碳化硅脆性高的缺点，能在高温或温差变化大等恶劣的环境下工作。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述通气道12水平贯穿气浮轴承，所述通气道12在轴承本体1侧壁开口处设置有内螺纹，通过螺纹连接堵气塞121。
采用上述方案，所述通气道12便于碳化硅材质加工，提高制备轴承本体1的成品率，所述赌气塞121封闭通气道12的两端，以防止气体泄露，影响载荷的大小及轴承运转的平稳。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述排气孔14为六个，环状均匀分布。
采用上述方案，所述排气孔14用于排气，使轴承本体1底面与所在平面间形成气膜，所述排气孔14的设置使排气均匀，使气膜厚度均匀，利于轴承本体1的稳定运行。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述排气孔14的外端内设置有大小配合的节流塞141，所述节流塞141轴心设置有贯通的节流孔。
在本实施例的一个优选实施方式中，设所述排气孔14的直径为a＝3mm，所述节流孔的直径为b，满足：b＝0.1mm。
采用上述方案，所述通气道12内的气流在排气孔14的外端被节流塞141限制，仅能通过节流孔通过，所述节流孔的直径远小于所述排气孔14的直径，减少气流的通过，降低气膜的厚度，使所述气浮轴承运行更平稳。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述排气孔14与节流塞141，通过胶进行固定连接。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述的胶采用环氧树脂材料。
采用上述方案，所述排气孔14与节流塞141固定连接，防止位移。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述轴承本体1底部设置有均压槽15，所述均压槽15沟通所有排气孔14。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述均压槽15的截面为等边三角形。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述均压槽15截面边长与节流孔直径相同。
采用上述方案，所述均压槽15使气膜形成的更均匀，平衡各排气孔14的出气压力，使所述轴承本体1更平稳。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述均压垫2上设置有限位孔22。
采用上述方案，所述限位孔22用于装配在装配孔21工件的限位，防止工件与装配孔21产生旋转。参考图11，所述气浮轴承置于滑轨34上，连接工件31置于所述气浮轴承的上方，球头螺杆32伸进所述装配孔21，所述连接工件31上的限位挡钉33深入所述限位孔22内。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述装配孔21内设置有台阶，所述台阶处设置有内凹圆角211。
采用上述方案，所述装配孔21适用于不同直径工件装配，还适用于球形端面工件的装配。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述内凹圆角211的圆心与所述装配孔21的开口面处于同一平面。
采用上述方案，便于球形工件在装配孔21的安装，使其更稳定。
实施例二
本实施例与实施例一的结构大致相同，相同的部件采用相同的附图标记，不同之处在于：所述均压垫2与轴承本体1通过胶进行固定连接。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述胶采用环氧树脂材料。
采用上述方案，所述胶耐高温，还具有减震功能，防止轴承本体1收到冲击过大而破坏。
实施例三
本实施例与实施例一的结构大致相同，相同的部件采用相同的附图标记，不同之处在于：所述节流孔的直径b满足：b＝0.15mm。
实施例四
本实施例与实施例一的结构大致相同，相同的部件采用相同的附图标记，不同之处在于：所述节流孔的直径b满足：b＝0.3mm。
实施例五
参考图5-图7，本实施例与实施例一的结构大致相同，相同的部件采用相同的附图标记，不同之处在于：所述镶嵌孔11底部也设置有与通气道12连通的排气孔14。
在本实施例的一个优选实施方式中，所述镶嵌孔11底部也设置有均压槽15。
采用上述方案，降低均压垫2对镶嵌孔11的压力，提高所述气浮轴承的承载力，甚至所述镶嵌孔11与均压垫2间也产生空气膜，所述空气膜减缓冲击，起到减震作用。
实施例六
参考图8-图9，本实施例与实施例一的结构大致相同，相同的部件采用相同的附图标记，不同之处在于：所述轴承本体1为矩形，所述镶嵌孔11与均压垫2截面均为矩形；所述排气孔14为八个，阵列均匀分布。
采用上述方案，所述均压垫2与镶嵌孔11相配合后，产生限位作用，不会发生旋转位移，使所述气浮轴承运行更平稳。
采用上述方案，使镶嵌孔11底部气流分布更均匀。
应当指出，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。

Claims (10)

1.一种气浮轴承，其特征在于：包括轴承本体(1)和均压垫(2)，所述轴承本体(1)采用碳化硅材质，所述轴承本体(1)顶部设置有镶嵌孔(11)，所述均压垫(2)置于镶嵌孔(11)内，且与镶嵌孔(11)大小相配合，所述轴承本体(1)内部设置有相互连通的通气道(12)，所述轴承本体(1)的侧部有与通气道(12)相连通的进气孔(13)，所述轴承本体(1)的底部设置有与通气道(12)相连通的排气孔(14)，所述均压垫(2)上设置有装配孔(21)。
2.根据权利要求1所述的气浮轴承，其特征在于：所述通气道(12)水平贯穿气浮轴承，所述通气道(12)在轴承本体(1)侧壁开口处设置有内螺纹，通过螺纹连接堵气塞(121)。
3.根据权利要求2所述的气浮轴承，其特征在于：所述排气孔(14)的外端内设置有大小配合的节流塞(141)，所述节流塞(141)轴心设置有贯通的节流孔。
4.根据权利要求3所述的气浮轴承，其特征在于：所述轴承本体(1)底部设置有均压槽(15)，所述均压槽(15)沟通所有排气孔(14)。
5.根据权利要求4所述的气浮轴承，其特征在于：所述均压槽(15)截面直径或边长与节流孔直径相同。
6.根据权利要求1所述的气浮轴承，其特征在于：所述均压垫(2)上设置有限位孔(22)。
7.根据权利要求6所述的气浮轴承，其特征在于：所述镶嵌孔(11)截面为三角形、矩形、多边形、椭圆形或波状圆形。
8.根据权利要求1-7任一项所述的气浮轴承，其特征在于：所述均压垫(2)与轴承本体(1)通过胶进行固定连接。
9.根据权利要求1-7任一项所述的气浮轴承，其特征在于：所述镶嵌孔(11)底部也设置有与通气道(12)连通的排气孔(14)。
10.根据权利要求9所述的气浮轴承，其特征在于：所述镶嵌孔(11)底部也设置有均压槽(15)。
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