CN203743207U - 鼓形槽复合节流空气静压导轨装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种鼓形槽复合节流空气静压导轨装置，属于精密测量设备技术领域。该鼓形槽复合节流空气静压导轨装置，包括静压导轨、供气孔和鼓形槽，所述供气孔和鼓形槽组成复合节流气腔，若干复合节流气腔均匀对称安装在静压导轨与另一导轨接触配合的端面上，供气孔垂直穿过这一端面直至到达与其相对应的该静压导轨的另一端端面。该装置在小孔节流这种类型的基础上设计出了一种具有高承载力，高刚度，高精度和高稳定性的鼓形槽结构复合节流空气静压导轨，具有较强的实用性，该复合节流器的几何图形非常简单，方便计算出整个导轨承载面的压力分布，所以在导轨的运行过程中便于进行调节，从而比较精确的控制整个空气导轨的工作情况。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种鼓形槽复合节流空气静压导轨装置，属于精密测量设备技术领域。
背景技术
精密空气静压导轨工作台系统在现代尖端工业生产和科学研究领域内占有极为重要的地位。高精度和高分辨率的精密位移工作台系统的各项技术指标已经是各国高技术发展水平的重要标志。气体静压导轨就是从这项技术开发出的核心产品，它是利用气膜支承负荷并减少摩擦的机械构件。随着近年来国内外对精密及超精密加工和测量设备需求的增加，作为超精密定位工作台主要工作部件的空气静压导轨受到了日益广泛的关注。空气静压导轨是根据气体润滑技术而开发出来的精密机械元部件，借助导轨间隙气膜的均匀作用，实际工作过程中比较容易达到高精度。由于空气具有粘性低、不易发生爬行、振动小、热稳定性好且不污染环境等优点，载荷变动小的超精密加工机床和测量机以及精密机械普遍都采用空气静压导轨。
当前已经成功研制的静压导轨可以在单项指标达到很高的标准，速度可以达到1m/s，加速度可以达到2g，行程达1m以上。但是如果要求同时达到以上三项指标，系统的精度就会变得非常低，只能达到微米级别。所以对高精度静压导轨工作台的研究方向将指向整体性能的提高，研制出大行程、高速度、高精度并具有高承载能力的工作台，其中一个主要的研究方向就是通过改进导轨表面的节流器形式来实现承载力、静刚度和精度等方面的提高。
目前应用的节流器形式主要有：小孔节流、环面节流、毛细管节流、多孔质节流、环面浅腔节流、表面节流。其中小孔节流具有承载力和刚度较大的优点，缺点为稳定性差，且制造比较困难；环面节流具有稳定性较好的优点，缺点是承载刚度小，制造比较困难；毛细管节流的优点是：稳定性比较好；缺点为节流面积难以计算且制造困难，这种类型目前已用较少；多孔质节流的优点为承载力和承载刚度大，稳定性好，缺点为节流面积难以计算且制造困难；环面浅腔节流的特点为稳定性非常好且容易加工，承载力和刚度适中，目前这种节流类型的研究和使用正处于起步阶段；表面节流的特点是稳定性较好，制造比较容易，但是节流面积，承载力和刚度难以确定。
发明内容
针对上述现有技术存在的问题及不足，本实用新型提供一种鼓形槽复合节流空气静压导轨装置。该装置在小孔节流这种类型的基础上设计出了一种具有高承载力，高刚度，高精度和高稳定性的鼓形槽结构复合节流空气静压导轨，具有较强的实用性，该复合节流器的几何图形非常简单，方便计算出整个导轨承载面的压力分布，所以在导轨的运行过程中便于进行调节，从而比较精确的控制整个空气导轨的工作情况。通过合理设计和选择工作参数，可以有效避免由于供气压力过大或者气膜厚度变化而可能带来的激波现象，进而提高空气导轨的静刚度、运动精度，定位精度和工作稳定性，本实用新型通过以下技术方案实现。
一种鼓形槽复合节流空气静压导轨装置，包括静压导轨1、供气孔2和鼓形槽3，所述供气孔2和鼓形槽3组成复合节流气腔4，若干复合节流气腔4均匀对称安装在静压导轨1与另一导轨接触配合的端面上，供气孔2垂直穿过这一端面直至到达与其相对应的静压导轨1的另一端端面。
所述鼓形槽3为静压导轨1与另一导轨接触配合的端面上的凹形槽，该凹形槽的宽为圆弧形。
所述静压导轨1中表面积为3000m2的每一个区间内均匀对称设有6个复合节流气腔4。
所述静压导轨装置各部件的尺寸要求为：c＞4H，c＞d2/4H，h＜（d-4H）/4，其中c为鼓型腔3大径，d为供气孔2的直径，h为鼓型腔3的深度，H为气膜厚度。
该鼓形槽复合节流空气静压导轨装置的工作原理为：与传统的小孔节流器相比，鼓型槽复合节流器的供气孔2长度较短，腔内有节流效应（即有压降），而传统的小孔节流器凹供气孔2长度较长，并且气腔内无节流作用（是等压区），根据公式F=PS，从供气孔2通入压力为Ps的气体时，F=PsS孔，当气体从供气孔2溢向鼓形槽时气体的接触面积Si慢慢增大，根据公式F=PsS孔=PdiSi，即该对应面积上的气体的压强Pdi逐渐减小，形成压降，最终在两个导轨间隙形成气膜，此时气膜环境的压强为Pa，其中i为节流的次数，如果一次节流，那i为1。
该鼓形槽复合节流空气静压导轨装置的使用方法为：将设有复合节流气腔4的静压导轨1的表面与另一导轨接触配合，从静压导轨1的另一表面上供气孔2通入，直至产生气膜。
本实用新型的有益效果是：（1）该装置使用节流器均匀分布的形式，可以使整个空气静压导轨的结构更加稳定，在操作的过程中各个参数可以对导轨进行有效的控制，可以有效的减少意外事故发生的概率，最大限度的保障操作人员的人身安全，同时减少了维修成本，并最终确保生产过程的顺利进行；（2）采用鼓形槽复合节流器均匀分布的方式既可以使得更大的节流面积位于气膜内，又可以保证空气导轨具有足够的刚度，因此使导轨具有较大的承载力，另外对导轨的质量要求较低；同时由于气体的压力损失较小，因此在承载力一定的条件下，对气体的利用率较高；（3）空气静压导轨采用鼓形槽其节流面积计算简便，这样对气压源地控制便可以更加的精确；（4）加工非常方便，可以降低制成本和在制造过程中对工人的技术要求；（5）操作简便，减少了培训时间和培训费用。
附图说明
图1是本实用新型立体结构示意图；
图2是本实用新型俯视示意图；
图3是本实用新型平面及尺寸结构示意图；
图4是本实用新型A-A面剖视示意图
图中：1-静压导轨，2-供气孔，3-鼓形槽，4-复合节流气腔，5-相配合的导轨。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型作进一步说明。
实施例1
如图1至4所示，该鼓形槽复合节流空气静压导轨装置，包括静压导轨1、供气孔2和鼓形槽3，所述供气孔2和鼓形槽3组成复合节流气腔4，若干复合节流气腔4均匀对称安装在静压导轨1与另一导轨接触配合的端面上，供气孔2垂直穿过这一端面直至到达与其相对应的静压导轨1的另一端端面。
其中鼓形槽3为静压导轨1与另一导轨接触配合的端面上的凹形槽，该凹形槽的宽为圆弧形；静压导轨1中表面积为3000m2的每一个区间内均匀对称设有6个复合节流气腔4；静压导轨装置各部件的尺寸要求为：c＞4H，c＞d2/4H，h＜（d-4H）/4，其中c为鼓型腔3大径，d为供气孔2的直径，h为鼓型腔3的深度，H为气膜厚度。
Claims (4)
1.一种鼓形槽复合节流空气静压导轨装置，其特征在于：包括静压导轨（1）、供气孔（2）和鼓形槽（3），所述供气孔（2）和鼓形槽（3）组成复合节流气腔（4），若干复合节流气腔（4）均匀对称安装在静压导轨（1）与另一导轨接触配合的端面上，供气孔（2）垂直穿过这一端面直至到达与其相对应的该静压导轨（1）的另一端端面。
2.根据权利要求1所述的鼓形槽复合节流空气静压导轨装置，其特征在于：所述鼓形槽（3）为静压导轨（1）与另一导轨接触配合的端面上的凹形槽，该凹形槽的宽为圆弧形。
3.根据权利要求1所述的鼓形槽复合节流空气静压导轨装置，其特征在于：所述静压导轨（1）中表面积为3000m2的每一个区间内均匀对称设有6个复合节流气腔（4）。
4.根据权利要求1所述的鼓形槽复合节流空气静压导轨装置，其特征在于：所述静压导轨装置各部件的尺寸要求为：c＞4H，c＞d2/4H，h＜（d-4H）/4，其中c为鼓型腔（3）大径，d为供气孔（2）的直径，h为鼓型腔（3）的深度，H为气膜厚度。
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