CN116221278A - 一种表面节流型气足 - Google Patents

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范雨欣
乔政
丁飞
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Abstract

一种表面节流型气足，属于超精密加工技术领域。它结构简单、稳定性好、工作精度高、加工装配方便。静压气浮轴承与承版台通过球铰链连接，静压气浮轴承上开设的腔室利用外部高压气源能够产生向上的推力，使静压气浮轴承受到的合力能够进行动态平衡。发明采用表面节流的方法，采用收敛式轴承间隙进行节流，降低了对过滤系统的要求；且加工简单，普通的研磨盘轻轻偏置即可制造出内部的锥形面，隔膜外缘的高度变化的轴承间隙用于进行刚度补偿，提高气足的气膜刚度，提高稳定性。本发明的表面节流型气足配合球铰与承版台连接，不要求气足的严格共面，提高了加工效率。本发明具有耗气量小，加工装配简单，稳定性好的优点。

Description

一种表面节流型气足
技术领域
本发明属于超精密加工技术领域，具体涉及一种表面节流型气足。
背景技术
机械加工技术在特殊领域对加工精度提出了更高的需求，超精密气体静压导轨或气足等部件有了更多的研究与应用。利用外部高压气源提供的高压气体在间隙内产生的气膜将静压气浮轴承浮起实现零接触，可以有效避免外部环境的震动，部件之间的摩擦等；利用气膜具有气体误差均化的作用，减小气足底部面向误差的影响，能够达到较高的运行直线度；润滑介质为气体，无发热现象，高刚度。除了在超精密加工制造领域，气体静压轴承还可以应用于气浮导轨或气足领域。
气体静压轴承作为关键元件的气浮导轨或气足的适应能力强，安装维护方便，在较多的场合中应用。
本发明对气体静压轴承应用于气足上进行了探讨。对于一般的空气轴承轴承所能承受的载荷是相当有限的，气膜刚度也是有限的，空气消耗量大，动力稳定性较差。小孔节流，多孔质节流，狭缝节流等节流方式，由于孔隙较小或气膜间隙量级小，对过滤系统要求较高，否则会导致孔隙堵塞无法正常工作；且孔隙尺寸较小，需要有较高的加工制造精度。传统的小孔节流型气足要求各个气足共面，便于整体的研磨，加工装配难度较高。
发明内容
本发明为了解决上述问题，进而提供一种结构简单、稳定性好、工作精度高、加工装配方便的一种表面节流型气足。
本发明所采取的技术方案是：一种表面节流型气足，包括承版台、球铰链及静压气浮轴承，所述静压气浮轴承与承版台通过球铰链连接，静压气浮轴承上开设的腔室利用外部高压气源能够产生向上的推力，使静压气浮轴承受到的合力能够进行动态平衡。
本发明与现有技术相比具有以下有益效果：
1.传统的气体静压气足，通常采用技术较为成熟的小孔节流方法，由于小孔节流器尺寸较小因此对外部过滤系统要求较高，由于量级微小对加工要求也较高。发明采用表面节流的方法，采用收敛式轴承间隙(即内缘楔形间隙，通过间隙变化改变压力梯度达到节流的目的)进行节流，降低了对过滤系统的要求；且加工简单，普通的研磨盘轻轻偏置即可制造出内部的锥形面，隔膜外缘的高度变化的轴承间隙用于进行刚度补偿，提高气足的气膜刚度，提高稳定性。
2.一般的小孔类型的气足要求共面，便于整体研磨，加大了装配的难度。本发明的表面节流型气足配合球铰与承版台连接，不要求气足的严格共面，提高了加工效率。
3.本发明具有耗气量小，加工装配简单，稳定性好的优点。
附图说明
图1是本发明主剖视图；
图2是本发明受力方向示意图；
图3是本发明立体结构示意图；
其中：1、承版台；2、球铰；3、螺母；4、上壳体；5、下壳体；6、供气模块；7、轴承座；8、弹性垫圈；9、隔膜；10、连接通道；11、通气流道；12、内缘楔形间隙；13、外缘轴承间隙；14、腔室；15、供气流道；16、隔膜通气安装部；17、隔膜作用部。
具体实施方式
为了更好地了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的做进一步详细的描述。
参照图1～3所示，本发明的一种表面节流型气足，利用静压气浮轴承外加腔室使间隙内产生大于大气的压力即正压，产生的吸力形成向上的推力，用于搬运大件自重较重的物体等。
包括承版台1、球铰链及静压气浮轴承，所述静压气浮轴承与承版台1通过球铰链连接，静压气浮轴承与球铰链冷接，承版台1与球铰链通过螺栓连接，静压气浮轴承上开设的腔室利用外部高压气源能够产生向上的推力，使静压气浮轴承受到的合力能够进行动态平衡，形成稳定气膜。
所述静压气浮轴承包括从上至下依次设置的供气模块6、轴承座7及隔膜9；所述轴承座7冷装套设在隔膜9的外侧壁上，所述供气模块6与轴承座7通过螺栓固定连接，供气模块6内设置有供气流道15，供气流道15一侧与压力源连通，另一侧与隔膜9的通气流道11连通。
所述隔膜9的竖向截面为倒T型，隔膜9上部为隔膜通气安装部16，下部为隔膜作用部17，所述隔膜通气安装部16从下方插入固定轴承座7的中心孔内，并在隔膜通气安装部16的中部开设连通供气流道15和隔膜9底部的通气流道11，高压气源通过供气流道15和通气流道11在隔膜9底部形成压力气膜，隔膜作用部17的上表面呈圆锥面，隔膜作用部17上表面与轴承座7下表面之间形成腔室14，并在腔室14与大气接口处用弹性垫圈8密封，在隔膜作用部17靠近通气流道11处设置有连通腔室14和隔膜9底部(即图中内缘楔形间隙12)的连接通道10，使腔室14内的气压维持在通气流道11出口处的压力。
隔膜作用部17的下表面为圆锥面，通气时，与地面形成内缘楔形间隙12，隔膜作用部17的下表面的外边缘向上开设环形缺口，通气时，该环形缺口与地面形成外缘轴承间隙13。
如图2所示，供气流道15外部连接压力源，加压气体通过通气流道11由连接通道10进入腔室14，腔室14内部气压高于大气压呈正压状态，使腔室14内产生向上的推力Wv。进一步的，供气流道15外部连接压力源，加压气体通过通气流道11进入内缘楔形间隙12，在内缘楔形间隙12内产生压力气膜产生向上的推力Wp使静压气浮轴承浮起，在外缘处有高度变化的外缘轴承间隙13用于进行刚度补偿。所述供气压力与真空吸力作用的合力Wv+Wp与大气压力Wa和外部载荷W1的合力进行动态平衡，形成稳定气膜，使轴承浮起。
所述球铰链包括球铰2、上壳体4及下壳体5；所述上壳体4和下壳体5中部均开设安装腔室，上壳体4和下壳体5上下扣合后，两个安装腔室合并形成球铰腔，球铰腔用于安装球铰2的球体部分。
在球铰2上部螺纹处套设螺母3，将球铰链拧紧固定在承版台1上。
可以理解，本发明是通过一些实施例进行描述的，本领域技术人员知悉的，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，可以对这些特征和实施例进行各种改变或等效替换。另外，在本发明的教导下，可以对这些特征和实施例进行修改以适应具体的情况及材料而不会脱离本发明的精神和范围。因此，本发明不受此处所公开的具体实施例的限制，所有落入本申请的权利要求范围内的实施例都属于本发明所保护的范围内。

Claims (6)

1.一种表面节流型气足，其特征在于：包括承版台(1)、球铰链及静压气浮轴承，所述静压气浮轴承与承版台(1)通过球铰链连接，静压气浮轴承上开设的腔室利用外部高压气源能够产生向上的推力，使静压气浮轴承受到的合力能够进行动态平衡。
2.根据权利要求1所述的一种表面节流型气足，其特征在于：所述静压气浮轴承包括从上至下依次设置的供气模块(6)、轴承座(7)及隔膜(9)；所述轴承座(7)套设在隔膜(9)的外侧壁上，所述供气模块(6)与轴承座(7)固定连接，供气模块(6)内设置有供气流道(15)，供气流道(15)一侧与压力源连通，另一侧与隔膜(9)的通气流道(11)连通。
3.根据权利要求2所述的一种表面节流型气足，其特征在于：所述隔膜(9)的竖向截面为倒T型，隔膜(9)上部为隔膜通气安装部(16)，下部为隔膜作用部(17)，所述隔膜通气安装部(16)从下方插入固定轴承座(7)的中心孔内，并在隔膜通气安装部(16)的中部开设连通供气流道(15)和隔膜(9)底部的通气流道(11)，高压气源通过供气流道(15)和通气流道(11)在隔膜(9)底部形成压力气膜，所述隔膜作用部(17)上表面与轴承座(7)下表面之间形成腔室(14)，并在腔室(14)与大气接口处用弹性垫圈(8)密封，在隔膜作用部(17)靠近通气流道(11)处设置有连通腔室(14)和内缘楔形间隙(12)的连接通道(10)，使腔室(14)内的气压维持在通气流道(11)出口处的压力。
4.根据权利要求3所述的一种表面节流型气足，其特征在于：所述隔膜作用部(17)的下表面为圆锥面，隔膜作用部(17)的下表面的外边缘向上开设环形缺口。
5.根据权利要求3所述的一种表面节流型气足，其特征在于：所述隔膜作用部(17)的上表面呈圆锥面。
6.根据权利要求1所述的一种表面节流型气足，其特征在于：所述球铰链包括球铰(2)、上壳体(4)及下壳体(5)；所述上壳体(4)和下壳体(5)中部均开设安装腔室，上壳体(4)和下壳体(5)上下扣合后，两个安装腔室合并形成球铰腔，球铰腔用于安装球铰(2)的球体部分。
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