CN114992242A - 一种抗扰动气浮轴承 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种抗扰动气浮轴承，以解决现有气浮轴承难以通过本身结构实现抗扰动功能的问题。该抗扰动气浮轴承包括：转子；套设于转子并与之轴孔间隙配合的轴承基座，所述转子与所述轴承基座之间形成第一气膜间隙，所述轴承基座上设置有若干与所述第一气膜间隙连通的第一通气通道；固定设置于所述第一通气通道内的抗扰动节流器，所述抗扰动节流器包括节流柱和柔性套，所述柔性套环向包覆所述节流柱并与之相对固定且密封连接，节流柱上设置有亚毫米级的节流小孔，所述柔性套与所述第一通气通道环向密封连接。本发明能够通过自身的机械结构提高气浮轴承抗扰动能力，结构简单，实施简便，工作稳定性较高。

Description

一种抗扰动气浮轴承
技术领域
本发明涉及流体静压支承技术领域，具体而言，涉及一种抗扰动气浮轴承。
背景技术
激光惯性约束聚变、大型天文望远镜等重大光学工程及高端民用产品对其中大量使用的光学元件不仅提出了加工尺寸、形状和表面质量等传统指标方面的纳米级甚至更高精度的极端制造要求，而且对光学元件表面特定空间频率范围内的加工误差提出了极其苛刻的精度要求。超精密机床是实现光学元件极端制造的物质基础和关键装备。气浮轴承通过向转动幅间隙供给高压气体所形成的气膜进行支承，实现了非固体直接接触的气体悬浮润滑，具有运动精度高、转速高和磨损低等优点，在超精密机床中常作为承载刀具或零件、并传递主要切削力的轴承使用。在超精密机床加工过程中，气浮轴承由于供给气体压强波动、不平衡质量惯性力、电机不平衡电磁力、动态切削力和环境振动等多种扰动的直接或间接作用而产生振动，导致刀具或零件抖动，偏离预定的运动轨迹，降低零件加工精度。
气浮轴承通过供给加压气体进行润滑和支承，加压气体进入转动幅间隙前对其进行节流调压控制是气浮轴承获得承载力和刚度的关键环节，主要有小孔节流、狭缝节流、环面节流、毛细管节流、多孔质节流和表面节流等方式。小孔节流通过高速气体流出薄壁小孔流道时发生膨胀做功造成的压降来实现节流，具有节流器结构简单、设计理论较为成熟、所需气体流量小和制造成本较低等优点，是超精密机床气浮轴承的常用节流方式之一。由于气体的可压缩性和低粘度特性，气体流经薄壁小孔时几乎没有粘性摩阻消耗，气浮轴承的阻尼很小，对内外扰动的抑制能力较弱，容易出现微振动。此外，有腔气浮轴承在供气压力较大时会产生气旋现象，引起支承气膜的压力波动，造成自激振动。因此，传统的小孔节流气浮轴承存在阻尼小、微振动或自激振动等动态特性差的问题，内外扰动作用下的气浮轴承振动量较大，限制了超精密机床加工精度的进一步提升。
抗扰动性能的增强可以降低内外扰动作用下气浮轴承的振动，对于超精密机床加工精度的提升具有重要意义。主动控制节流技术基于高精度压强或位移传感器分别测出气膜压强或厚度的变化值，然后通过精密执行机构动态调整节流器流阻来控制气膜内的气体压强，是提高气浮轴承动态特性的有效方法。然而，主动控制节流技术需要复杂精密的机械结构及附加的测量和控制装置，整个系统构成复杂，可靠性较低，制造成本较高，并且主动控制系统存在一定的时间延迟，对扰动激励的响应速度较慢，因此主动控制节流技术在实际工程中的应用受到了极大限制。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是如何通过非主动控制节流的方式提高气浮轴承的抗扰动性能，目的在于提供一种抗扰动气浮轴承。
本发明通过下述技术方案实现：
一种抗扰动气浮轴承，包括：
转子；
套设于转子并与之轴孔间隙配合的轴承基座，所述转子与所述轴承基座之间形成第一气膜间隙，所述轴承基座上设置有若干与所述第一气膜间隙连通的第一通气通道；
固定设置于所述第一通气通道内的抗扰动节流器，所述抗扰动节流器包括节流柱和柔性套，所述柔性套环向包覆所述节流柱并与之相对固定且密封连接，节流柱上设置有亚毫米级的节流小孔，所述柔性套与所述第一通气通道环向密封连接。
在一些实施例中，所述柔性套为阶梯圆环柱，其贯穿通孔内壁上设置有环形凹槽，所述节流柱外形为多径圆柱，节流柱上较大直径段嵌入在所述环形凹槽内。
在一些实施例中，包括固定塞，所述固定塞过盈装配或胶粘安装于第一通气通道内并与所述柔性套抵接，所述固定塞上还设置有与所述节流小孔连通的过气通道。
在一些实施例中，所述柔性套由粘弹性材料制成。
在一些实施例中，所述柔性套外部形状呈柱状，柔性套的外周面与第一通气通道贴合。
在一些实施例中，所述柔性套外部形状呈阶梯柱状，第一通气通道内设置有与柔性套形状适配的阶梯孔段。
在一些实施例中，所述转子具有位于所述轴承基座外的轴向支承段，所述轴向支承段直径大于所述轴承基座的内孔；
所述轴承基座的端部依次连接有垫环、内盖板和外盖板，所述垫环、内盖板以及外盖板均与转子轴孔间隙配合，所述轴承基座、垫环以及内盖板共同形成用于容纳所述轴向支承段的容纳腔，所述轴向支承段与所述轴承基座之间、与所述内盖板之间形成第二气膜间隙；
所述轴承基座上设置有与所述容纳腔连通的第二通气通道，所述第二通气通道内设置有所述抗扰动节流器；
所述内盖板上设置有与所述容纳腔连通的第三通气通道，所述第三通气通道内设置有所述抗扰动节流器；
所述外盖板上设置有与所述第二通气通道、第三通气通道连通的第一进气通道。
在一些实施例中，所述内盖板内侧与所述外盖板内侧之间具有间隙以作为第一狭缝，所述外盖板上设置有第一密封槽和第二密封槽以通过所述第一密封槽和第二密封槽与所述内盖板密封连接；在所述外盖板的径向截面上，所有的第三通气通道位于第一密封槽和第二密封槽所在圆周之间，所述第一进气通道与第三通气通道不在同一圆周上，以使第一进气通道通过第一狭缝与第三通气通道连通。
在一些实施例中，包括外套筒，所述外套筒套设于所述轴承基座上并与之轴孔间隙配合以形成第二狭缝，所述外套筒上设置有与所述第二狭缝连通的第二进气通道；
所述轴承基座的外周面上设置有第三密封槽和第四密封槽以通过第三密封槽和第四密封槽与所述外套筒密封连接，在所述轴承基座的轴向上，所有的第一通气通道位于第三密封槽和第四密封槽之间。
在一些实施例中，所述第二进气通道的出气口与任一第一通气通道不在同一圆周上，以使第二进气通道通过第二狭缝与第一通气通道连通。
在一些实施例中，所述外套筒设置有第一排气孔；
所述轴承基座上设有若干第二排气孔，在轴承基座的轴向上，所述第二排气孔与第一排气孔平齐。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
1、本发明提供的一种抗扰动气浮轴承，通过将小孔节流器包覆于柔性套后，气压波动时可以通过柔性套本身的形变来消耗气体对节流柱的冲击能量，从而大幅衰减气压波动，相当于引入了一个气压低通滤波器，使得静压气体可以平稳到达支承气膜间隙内，可以有效降低气源压强波动对气浮轴承运动精度的影响。
2、本发明提供的一种抗扰动气浮轴承，通过在节流柱上包覆柔性体即可实现气压波动的衰减，结构简单，易于实现；相比于采用现有的主动控制节流技术，无需气压检测装置以及控制系统，实施成本大大降低。
3、本发明提供的一种抗扰动气浮轴承，节流柱与柔性体形成的机械结构基于气压波动实现抗扰动功能，工作稳定性高，无延迟，能够充分保证气浮轴承的运动精度。
4、本发明提供的一种抗扰动气浮轴承，当柔性套采用粘弹性材料时，在实现抗扰动功能的基础上，其本身也可将自激振动或微振动能量转化为热量，并随着气体的流动而耗散，能够改善气浮轴承的自激振动、微振动、阻尼等动态特性。
附图说明
为了更清楚地说明本发明示例性实施方式的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的实施方式。
图1为本发明实施例提供的抗扰动气浮轴承的剖面结构示意图；
图2为本发明实施例提供的抗扰动节流器的剖面结构及其过盈安装方式示意图；
图3为本发明实施例提供的抗扰动节流器的剖面结构及其胶粘安装方式示意图；
图4为本发明实施例提供的轴承基座的轴侧剖视结构示意图；
图5为本发明实施例提供的外套筒的轴侧剖视结构示意图；
图6为本发明实施例提供的内盖板的轴侧剖视结构示意图；
图7为本发明实施例提供的外盖板的轴侧剖视结构示意图。
附图中标记及对应的零部件名称：
1-转子，2-轴承基座，3-外套筒，4-垫环，5-内盖板，6-外盖板，7-抗扰动节流器，11-下转接段，12-轴向支承段，13-转子排气孔，14-过渡段，15-下径向支承段，16-排气槽段，17-上径向支承段，18-上转接段，21-上径向支承过渡通气槽，22-上径向支承进气槽，23-轴承基座排气孔，24-轴承基座排气槽段，25-下径向支承进气槽，26-上轴向支承进气槽，27-轴承基座轴向通气孔，28-上轴向支承进气孔，29-下径向支承过渡通气槽，210-下径向支承进气孔，211-上径向支承进气孔，212-轴承基座密封沟槽，31-外套筒第一径向通气孔，32-外套筒第一轴向通气孔，33-外套筒第二径向通气孔，34-外套筒第三径向通气孔，35-外套筒第二轴向通气孔，36-外套筒第三轴向通气孔，37-上轴向支承过渡通气槽，38-外套筒密封沟槽，39-外套筒工艺槽，310-外套筒排气孔，41-垫环轴向通气孔，42-垫环径向排气孔，51-下轴向支承进气槽，52-下轴向支承进气孔，53-内盖板轴向通气孔，61-外盖板第一轴向通气孔，62-外盖板径向通气孔，63-外盖板第二轴向通气孔，64-下轴向支承过渡通气槽，65-外盖板工艺槽，66-外盖板密封沟槽，71-固定塞，72-柔性套，73-节流柱。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本发明作进一步的详细说明，本发明的示意性实施方式及其说明仅用于解释本发明，并不作为对本发明的限定。
在以下描述中，为了提供对本发明的透彻理解阐述了大量特定细节。然而，对于本领域普通技术人员显而易见的是：不必采用这些特定细节来实行本发明。在其他实施例中，为了避免混淆本发明，未具体描述公知的结构、电路、材料或方法。
在整个说明书中，对“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”的提及意味着：结合该实施例或示例描述的特定特征、结构或特性被包含在本发明至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个地方出现的短语“一个实施例”、“实施例”、“一个示例”或“示例”不一定都指同一实施例或示例。此外，可以以任何适当的组合和、或子组合将特定的特征、结构或特性组合在一个或多个实施例或示例中。此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的示图都是为了说明的目的，并且示图不一定是按比例绘制的。这里使用的术语“和/或”包括一个或多个相关列出的项目的任何和所有组合。
在本发明的描述中，术语“前”、“后”、“左”、“右”、“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“高”、“低”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。
实施例1
如图1～图7所示，在本发明提供的一种抗扰动气浮轴承的一个实施例中，该抗扰动气浮轴承包括转子1、轴承基座2和抗扰动节流器7；轴承基座2套设于转子1并与之轴孔间隙配合，转子1与轴承基座2之间形成第一气膜间隙，轴承基座2上设置有若干与第一气膜间隙连通的第一通气通道；抗扰动节流器7设置于第一通气通道内，抗扰动节流器7包括节流柱73和柔性套72，柔性套72环向包覆节流柱73并与之相对固定且密封连接，节流柱73上设置有亚毫米级的节流小孔，柔性套72与第一通气通道环向密封连接。
本申请实施例中，转子1设置为圆轴结构以形成转动轴承，但不仅限于此，在其他实施例中，转子1可以是非回转体的轴体，从而能够形成直线气浮轴承。轴承基座2呈套筒状，轴承基座2开设与转子1形状适配的内孔并通过该内孔与转子1实现轴孔间隙配合。轴承基座2上第一通气通道的延伸方向均沿转子1的径向，沿轴承基座2的轴向布置两组，每组两排且具有一定的轴向间距，以增加两排第一通气通道间的气膜压强，每排第一通气通道的数量至少为四个且呈圆周均布，且该数量可以随着转子1外径的增加而增加，以保证气浮轴承径向各个方向承载力和刚度的一致性。轴承基座2上每组第一排气通道之间还设置有与第一气膜间隙连通的第一排气孔以将第一气膜间隙中的气体排至轴承基座2外，相应的，转子1上设置有与第一排气孔对应的排气槽段16。
需要说明的是，抗扰动节流器7在第一通气通道中可以通过设置固定结构进行固定，也可以通过中间连接件进行固定，还可以通过粘接进行固定。本实施例中，采用在第一通气通道中设置固定结构并搭配固定塞71的方式进行抗扰动节流器7的固定。如图2所示，第一通气通道中设置阶梯孔，该阶梯孔具有三个阶梯且三个阶梯对应的孔径根据图示中从下至上的方向依次增大，下部以及中部的两个孔段用于安装抗扰动节流器7的柔性套72，上部的孔段安装固定塞71，柔性套72的形状与下部以及中部孔段的形状适配，柔性套72安装于第一通气通道后，下部的阶梯对抗扰动节流器7形成限位，柔性套72下部与下部的孔段孔壁密封连接，柔性套72上部与中部的孔段孔壁密封连接，柔性套72上端与中部的阶梯平齐，上部的孔段与固定塞71过盈装配或粘胶连接，固定塞71下端抵接在上部的阶梯上并同时抵接在柔性套72上，固定塞71对柔性套72形成限位，固定塞71上开设与节流小孔相通的过气通道，过气通道的通径大于节流小孔的孔径，过气通道内设置有内螺纹以便于固定塞71的安装。
需要说明的是，当固定塞71采用胶粘的方式进行安装时，如图3所示，固定塞71的结构为具有两段直径的圆柱体结构，其中大径段的直径与上部的孔段直径相当以实现固定塞71在孔内的定位，小径段则与孔段之间形成间隙用以填充粘胶，从而保证固定塞71的装配精度。
需要说明的是，无论是第一通气通道还是固定塞71上的过气通道，其截面形状均可以不做限定，诸如圆形、矩形、三角形、菱形等，本实施例中的第一通气通道的截面为圆形。
需要说明的是，柔性套72在接触固定塞71之前，其上端略高于上部的阶梯，当固定塞71安装固定后，柔性套72承受固定塞71一定的挤压使自身在轴向上表现为一定量的压缩且在径向上表现为一定量的扩张，从而使柔性套72对第一通气通道产生一定的压力，如此能够保证柔性套72与第一通气通道之间的密封性。
工作状态下，将供气设备的输气出口与第一通气通道连通，转子1在气体的支承力作用下相对于轴承基座2浮空，此时转子1便能够进行转动或者相对于轴承基座2滑动；气体在通过第一通气通道时，由于柔性套72采用环向包覆的方式设置于节流柱73上，节流柱73与柔性套72之间具有良好的密封性，并且柔性套72在被固定后相当于填充在节流柱73与第一通气通道之间的间隙中，能够保证良好的密封性，从而使得气体仅从节流小孔中通过；当气压波动时，气体会对节流柱73的上端面或者下端面造成一定的冲击，此时节流柱73作为冲击能量的传递件将冲击能量传递给柔性套72，柔性套72通过自身的形变消耗冲击能量，从而大幅衰减气压波动，继而保证节流小孔前后两侧的气压稳定，进而保证气浮轴承的运动精度。
可理解的是，本实施例中，对于节流柱73和柔性套72成型的一体式结构来说，当气体作用在该整体结构的上端或者下端时，节流柱73将所受的力经节流柱73与柔性套72的连接界面传递给柔性套72，具体表现为节流柱73向上或者向下挤压或拉扯柔性套72的成型界面，如此使得柔性套72产生形变，相比于将节流柱73本身材料设置为柔性，本实施例对于气压波动的响应更加灵敏，适用的气压波动范围更广。
需要说明的是，此处的成型界面是指柔性套72与节流柱73的结构分界面或者材料分界面或者弹性模量分界面。
在一些可选的实施例中，柔性套72的贯穿通孔内壁上设置有环形凹槽，节流柱73外形为多径圆柱，节流柱73上较大直径段嵌入所述环形凹槽内。较大直径段嵌入所述环形凹槽内后，能够保证工作状态下节流柱73与柔性套72的结构稳定性。
在一些可选的实施例中，柔性套72由粘弹性材料制成。粘弹性体兼具较好的弹性与粘性，能够保证节流柱73与柔性套72之间、柔性套72与第一通气通道之间具有较好的密封性，并且在实现抗扰动功能的基础上，其本身也可以吸收自激振动或微振动能量，能够提高气浮轴承的动态特性。安装抗扰动节流器7时，可以先将柔性套72与节流柱73固化为一体结构，然后再将柔性套72与节流柱73整体安装于第一通气通道中，如此能够保证柔性套72与节流柱73之间的密封性，防止气体泄漏。并且粘弹性柔性套72设置于第一通气通道的阶梯孔段中时，柔性套72通过自身的粘性与阶梯孔段中的阶梯粘接，柔性套72的受力面积更大，其抵抗气压波动的能力更强。
进一步的，柔性套72的外部形状为柱体，柔性套72的外周面与第一通气通道密封贴合，即柔性套72的外周面全部贴合在第一通气通道上。如此设置，能够保证柔性套72与第一通气通道之间具有较大的密封面积，从而提供更好的密封效果。在一些可选的实施例中，转子1具有位于轴承基座2外的轴向支承段12，轴向支承段12直径大于轴承基座2的内孔；轴承基座2的端部依次连接有垫环4、内盖板5和外盖板6，垫环4、内盖板5以及外盖板6均与转子1轴孔间隙配合，轴承基座2、垫环4以及内盖板5共同形成用于容纳轴向支承段12的容纳腔，轴向支承段12与轴承基座2之间、与内盖板5之间形成第二气膜间隙；轴承基座2上设置有与容纳腔连通的第二通气通道，第二通气通道内设置有抗扰动节流器7；内盖板5上设置有与容纳腔连通的第三通气通道，第三通气通道内设置有抗扰动节流器7；外盖板6上设置有与第二通气通道、第三通气通道连通的第一进气通道。
具体而言，本实施例中的轴承基座2设置为具有两段不同直径的套筒，其中，上段直径小于下段直径，垫环4、内盖板5和外盖板6依次连接在下段大径段的端面上；转子1可由下转接段11、轴向支承段12、过渡段14、下径向支承段15、排气槽段16、上径向支承段17和上转接段18构成，下径向支承段15和上径向支承段17的外径相同，下转接段11穿设在内盖板5和外盖板6的内孔内，并向下伸出一段用于与其他零部件联接，轴向支承段12设置在轴承基座2下表面与内盖板5上表面之间，并位于垫环4的内孔中，过渡段14、下径向支承段15、排气槽段16和上径向支承段17设置在轴承基座2上段小径段的内孔内，排气槽段16与轴承基座2上的第一排气孔位置对应，上转接段18向上伸出一段用于与其他零部件联接。下转接段11、过渡段14、排气槽段16和上转接段18的外径相同，并且前述外径比下径向支承段15外径及内盖板5和外盖板6的内孔直径小毫米级以形成排气流道，轴向支承段12内侧在过渡段14与轴承基座2间的间隙处设置有多个转子排气孔13，并与轴承基座2的第一排气孔连通。轴向支承段12的外径比垫环4内径小毫米级，在两者之间形成排气通道，垫环4上设置有与垫环4内孔连通的垫环径向排气孔42以将垫环4内孔内的气体排至垫环4外。需要说明的是，本实施例中所述的毫米级指的是1～9mm，优选的为1～3mm。
下径向支承段15和上径向支承段17的外径尺寸比轴承基座2内径稍小微米级，分别形成上径向支承气膜间隙和下径向支承气膜间隙，轴向支承段12厚度尺寸比垫环4厚度稍小微米级以形成第二气膜间隙，即在轴向支承段12上表面与轴承基座2下表面之间形成上轴向支承气膜间隙，在轴向支承段12下表面与内盖板5上表面之间形成下轴向支承气膜间隙。外盖板6内设置有孔或者槽连通而成的流道，用于向下轴向支承气膜间隙供给静压气体，轴承基座2和内盖板5内设置的抗扰动节流器7可根据载荷大小调节气膜内的气体压强，形成具有一定承载力和刚度的上径向支承气膜、下径向支承气膜、上轴向支承气膜和下轴向支承气膜，向上径向支承气膜、下径向支承气膜、上轴向支承气膜和下轴向支承气膜供给一定压强的气体后即可将转子1悬浮起来，限制转子1的径向和轴向运动，进而实现转子1的高精度回转运动，即形成转动轴承。需要说明的是，本实施例中所述的微米级指的是1μm～99μm，优选的为20μm～40μm。
在一些可选的实施例中，内盖板5与外盖板6之间具有间隙以作为第一狭缝，外盖板6上设置有第一密封槽和第二密封槽以通过第一密封槽和第二密封槽与内盖板5密封连接；在外盖板6的径向截面上，所有的第三通气通道位于第一密封槽和第二密封槽所在圆周之间，第一进气通道与第三通气通道不在同一圆周上，以使第一进气通道通过第一狭缝与第三通气通道连通。
本申请实施例中，内盖板5上表面分别设置有两个周向贯通的下轴向支承进气槽51，下轴向支承进气槽51内设置有一组沿周向均布的下轴向支承进气孔52，即第三通气通道。外盖板6上表面在两个下轴向支承进气槽51所在圆周之间设置有周向贯通的下轴向支承过渡通气槽64，下轴向支承过渡通气槽64内设置有与之连通的外盖板第二轴向通气孔63，外盖板6内设置有与外盖板第二轴向通气孔63连通的外盖板径向通气孔62，即第一进气通道，外盖板径向通气孔62与外盖板6外部连通，可用于连接供气设备，外盖板径向通气孔62的孔口处设置有安装堵头或者气管接头的锥螺纹孔，外盖板6上沿不同直径的圆周上设置有两个外盖板密封沟槽66，即第一密封槽和第二密封槽，第一密封槽和第二密封槽内分别设置密封圈以与内盖板5密封连接，位于外圈的外盖板密封沟槽66之外设置有外盖板工艺槽65，外盖板6在外盖板工艺槽65外的表面比外盖板工艺槽65内的表面高出亚毫米级，在轴向支承过渡通气槽64与两个下轴向支承进气槽51之间形成供静压气体流过的亚毫米级下轴向支承缝隙流道；第一进气通道的出气口与任一第三通气通道不在同一圆周上的结构设置，能够使第一进气通道出气口的静压气体不直接进入任一第三通气通道中，而是先经过第一狭缝后，再分别进入各个第三通气通道中，如此能够减小各个第三通气通道中静压气体的气压差，保证气浮轴承的运动精度。
在一些可选的实施例中，该抗扰动气浮轴承还包括外套筒3，外套筒3套设于轴承基座2上并与之轴孔间隙配合以形成第二狭缝，外套筒3上设置有与第二狭缝连通的第二进气通道；轴承基座2的外周面上设置有第三密封槽和第四密封槽以通过第三密封槽和第四密封槽与外套筒3密封连接，在轴承基座2的轴向上，所有的第一通气通道位于第三密封槽和第四密封槽之间。
轴承基座2小径段上的第一进气通道可以包括上径向支承进气孔211和下径向支承进气孔210，上径向支承进气孔211分为两组并沿轴承基座2的轴向间隔排布，下径向支承进气孔210分为两组并沿轴承基座2的轴向间隔排布，轴承基座2上沿每组上径向支承进气孔211或下径向支承进气孔210的圆周排布方向分别设置有上径向支承进气槽22和下径向支承进气槽25，在小径段的上下两端分别设置轴承基座密封沟槽212，即第三密封槽和第四密封槽，第三密封槽和第四密封槽内设置密封圈以与外套筒3密封连接；轴承基座2大径段上表面沿不同直径的圆周方向贯通设置有两个上轴向支承进气槽26，每个上轴向支承进气槽26内沿圆周方向开设若干上轴向支承进气孔28，即第二通气通道；外套筒3上的第二进气通道可以包括外套筒第一径向通气孔31、外套筒第一轴向通气孔32、外套筒第二径向通气孔33、外套筒第三径向通气孔34，前述各个通气孔中与外套筒6外部空间相连通的的孔口处设置有安装堵头或者气管接头的锥螺纹孔，上径向支承进气孔211、下径向支承进气孔210通过外套筒第一径向通气孔31、外套筒第一轴向通气孔32、外套筒第二径向通气孔33、外套筒第三径向通气孔34获得气体供给。
轴承基座2小径段外表面直径比外套筒3内表面直径小亚毫米级，在上径向支承过渡通气槽21与两个上径向支承进气槽22之间、以及下径向支承过渡通气槽29与两个下径向支承进气槽25之间分别形成供静压气体流过的亚毫米级上径向支承缝隙流道和下径向支承缝隙流道；外套筒3下表面上沿圆周方向贯通设置有外套筒密封沟槽38，外套筒密封沟槽38内设置密封圈以使外套筒6下表面与轴承基座2大径段的上表面形成密封连接，外套筒密封沟槽38内的密封圈和轴承基座2上位于最下端的轴承基座密封沟槽212内的密封圈共同形成密封空间，该外套筒3下表面沿圆周方向还贯通设置有上轴向支承过渡通气槽37，上轴向支承过渡通气槽37位于外套筒密封沟槽38的内侧，上轴向支承过渡通气槽37通过外套筒第三轴向通气孔36与外套筒第三径向通气孔34连通，外套筒密封沟槽38外侧设置有外套筒工艺槽39，外套筒工艺槽39外的表面比外套筒工艺槽39内的表面高出亚毫米级，在上轴向支承过渡通气槽37与两个上轴向支承进气槽26之间形成静压气体流过的亚毫米级上轴向支承缝隙流道。
外盖板6上设置有与外盖板径向通气孔62连通的外盖板第一轴向通气孔61，内盖板5上设置有与外盖板第一轴向通气孔61连通的内盖板轴向通气孔53，轴承基座2大径段上设置有与内盖板轴向通气孔53连通的轴承基座轴向通气孔27，外套筒3上设置有与外套筒第三径向通气孔34连通的外套筒第二轴向通气孔35，轴承基座轴向通气孔27与外套筒第二轴向通气孔35连通，如此能够实现统一供气，保证气压均衡，继而保证转子1受力均衡。
在一些实施例中，第二进气通道的出气口与任一第一通气通道不在同一圆周上。
具体而言，第二进气通道的出气口包括外套筒第一径向通气孔31、外套筒第二径向通气孔33，在转子1的轴向方向上，外套筒第一径向通气孔31位于两个上径向支承进气孔211之间，外套筒第二径向通气孔33位于两个下径向支承进气孔210之间；同样的，在转子1的径向方向上，对于外套筒第三轴向通气孔36来说，其位于两个上轴向支承进气孔28之间。如此设置，静压气体经过第二进气通道的出气口后并不直接进入第一通气通道中，而是首先经过第二狭缝，然后再进入第一通气通道中，能够减小各个第一通气通道中静压气体的气压差，保证气浮轴承的运动精度。
在一些实施例中，外套筒3设置有第一排气孔；轴承基座2上设有若干第二排气孔，在轴承基座2的轴向上，第二排气孔与第一排气孔平齐。
具体而言，轴承基座2小径段外壁上沿圆周方向开设有凹槽以形成轴承基座排气槽段24，轴承基座2排气槽内沿圆周方向设置若干第二排气孔，外套筒3上设置若干外套筒排气孔310，即第一排气孔，外套筒3装配于轴承基座2上时，外套筒排气孔310的孔口与轴承基座排气槽段24沿轴向平齐。
轴承基座2在排气槽段16对应位置处设置有轴承基座排气槽段24，轴承基座排气槽段24内设置有一组周向均布的轴承基座排气孔23，外套筒3在排气槽段16对应位置处设置有一组周向均布的外套筒排气孔310，即第一排气孔，上径向支承气膜下端和下径向支承气膜上端流出的气体进入排气槽段16后依次经轴承基座排气孔23、轴承基座排气槽段24和外套筒排气孔310进入大气环境；下径向支承气膜下端和轴向支承气膜内侧流出的气体进入过渡段14与轴承基座2之间的排气流道后经转子排气孔13及下转接段11与内盖板5和外盖板6间的排气流道进入大气环境；上轴向支承气膜和下轴向支承气膜外侧流出的气体进入轴向支承段12和垫环4间的排气流道后经垫环4上设置的垫环径向排气孔42进入大气环境；下轴向支承气膜内侧流出的气体经下转接段11与内盖板5和外盖板6间的排气流道进入大气环境。
综合上述实施例：
本申请实施例中，上径向支承气膜的供气路径为：静压气源→外套筒第二径向通气孔33→外套筒第一轴向通气孔32→外套筒第一径向通气孔31→上径向支承过渡通气槽21→上径向支承缝隙流道→上径向支承进气槽22→上径向支承进气孔211→抗扰动节流器7→上径向支承气膜。
下径向支承气膜的供气路径为：静压气源→外套筒第二径向通气孔33→下径向支承过渡通气槽29→下径向支承缝隙流道→下径向支承进气槽25→下径向支承进气孔210→抗扰动节流器7→下径向支承气膜。
上轴向支承气膜的供气路径为：静压气源→外套筒第二径向通气孔33→外套筒第一轴向通气孔32→外套筒第三径向通气孔34→外套筒第三轴向通气孔36→上轴向支承过渡通气槽37→上轴向支承缝隙流道→上轴向支承进气槽26→上轴向支承进气孔28→抗扰动节流器7→上轴向支承气膜。
下轴向支承气膜的供气路径为：静压气源→外套筒第二径向通气孔33→外套筒第一轴向通气孔32→外套筒第三径向通气孔34→外套筒第二轴向通气孔35→轴承基座轴向通气孔27→垫环轴向通气孔41→内盖板轴向通气孔53→外盖板第一轴向通气孔61→外盖板径向通气孔62→外盖板第二轴向通气孔63→下轴向支承过渡通气槽64→下轴向支承缝隙流道→下轴向支承进气槽51→下轴向支承进气孔52→抗扰动节流器7→下轴向支承气膜。
实施例2
本实施例在实施例1的基础上，将第一狭缝以及第二狭缝的间隙大小设置为微米级，使之形成节流狭缝，从而能够与抗扰动节流器7配合形成串联复合节流，增强粘性节流效应。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种抗扰动气浮轴承，其特征在于，包括：
转子(1)；
套设于转子(1)并与之轴孔间隙配合的轴承基座(2)，所述转子(1)与所述轴承基座(2)之间形成第一气膜间隙，所述轴承基座(2)上设置有若干与所述第一气膜间隙连通的第一通气通道；
固定设置于所述第一通气通道内的抗扰动节流器(7)；
所述抗扰动节流器(7)包括节流柱(73)和柔性套(72)，所述柔性套(72)环向包覆所述节流柱(73)并与之相对固定且密封连接，所述节流柱(73)上设置有亚毫米级的节流小孔，所述柔性套(72)与所述第一通气通道环向密封连接。
2.根据权利要求1所述的抗扰动气浮轴承，其特征在于，所述柔性套(72)的贯穿通孔内壁上设置有环形凹槽，所述节流柱(73)外形为多径圆柱，节流柱(73)上较大直径段嵌入在所述环形凹槽内。
3.根据权利要求1所述的抗扰动气浮轴承，其特征在于，包括固定塞(71)，所述固定塞(71)过盈装配或胶粘于第一通气通道内并与所述柔性套(72)抵接，所述固定塞(71)上还设置有与所述节流小孔连通的过气通道。
4.根据权利要求1所述的抗扰动气浮轴承，其特征在于，所述柔性套(72)由粘弹性材料制成。
5.根据权利要求4所述的抗扰动气浮轴承，其特征在于，所述柔性套(72)外部形状呈柱状，柔性套(72)的外周面与第一通气通道密封贴合。
6.根据权利要求5所述的抗扰动气浮轴承，其特征在于，所述柔性套(72)外部形状呈阶梯柱状，第一通气通道内设置有与柔性套(72)形状适配的阶梯孔段。
7.根据权利要求1所述的抗扰动气浮轴承，其特征在于，所述转子(1)具有位于所述轴承基座(2)外的轴向支承段(12)，所述轴向支承段(12)直径大于所述轴承基座(2)的内孔；
所述轴承基座(2)的端部依次连接有垫环(4)、内盖板(5)和外盖板(6)，所述垫环(4)、内盖板(5)以及外盖板(6)均与转子(1)轴孔间隙配合，所述轴承基座(2)、垫环(4)以及内盖板(5)共同形成用于容纳所述轴向支承段(12)的容纳腔，所述轴向支承段(12)与所述轴承基座(2)之间、与所述内盖板(5)之间形成第二气膜间隙；
所述轴承基座(2)上设置有与所述容纳腔连通的第二通气通道，所述第二通气通道内设置有所述抗扰动节流器(7)；
所述内盖板(5)上设置有与所述容纳腔连通的第三通气通道，所述第三通气通道内设置有所述抗扰动节流器(7)；
所述外盖板(6)上设置有与所述第二通气通道、第三通气通道连通的第一进气通道。
8.根据权利要求7所述的抗扰动气浮轴承，其特征在于，所述内盖板(5)内侧与所述外盖板(6)内侧之间设置间隙以作为第一狭缝，所述外盖板(6)上设置有第一密封槽和第二密封槽以通过所述第一密封槽和第二密封槽与所述内盖板(5)密封连接；在所述外盖板(6)的径向截面上，所有的第三通气通道位于第一密封槽和第二密封槽所在圆周之间，所述第一进气通道的出气口与任一第三通气通道不在同一圆周上，以使第一进气通道通过第一狭缝与第三通气通道连通。
9.根据权利要求1所述的抗扰动气浮轴承，其特征在于，包括外套筒(3)，所述外套筒(3)套设于所述轴承基座(2)上并与之轴孔间隙配合以形成第二狭缝，所述外套筒(3)上设置有与所述第二狭缝连通的第二进气通道。
10.根据权利要求9所述的抗扰动气浮轴承，其特征在于，所述轴承基座(2)的外周面上设置有第三密封槽和第四密封槽以通过第三密封槽和第四密封槽与所述外套筒(3)密封连接，在所述轴承基座(2)的轴向上，所有的第一通气通道位于第三密封槽和第四密封槽之间，所述第二进气通道的出气口与任一第一通气通道不在同一圆周上，以使第二进气通道通过第二狭缝与第一通气通道连通。
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