CN205937482U - 气液两相复合静压支承结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及气液两相复合静压支承结构，包含滑块和瓦块，通过同时分别在滑块和瓦块上通入压缩空气和液压油，使滑块和瓦块的微小间隙中形成了一种气液两相复合薄膜，气膜厚度可以通过调节两侧的节流器阻值控制。当气膜厚度相比微小间隙很薄时，该复合静压支承，同时具备单纯液体静压支承和单纯气体静压支承两者的优点：复合薄膜刚性好，且当滑块高速滑动时发热小。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种静压支承结构，尤其涉及一种气液两相复合静压支承结构。
背景技术
液体和气体静压轴承和导轨以其高精度低成本，在精密超精密加工机床中得到广泛应用。
传统的液体静压轴承和导轨拥有较佳的刚性。但是，在处于高速时，由于液压油粘度高，会内摩擦发热严重。同时，传统的气体静压轴承和导轨，由于压缩空气粘度低，高速时发热小，但由于空气的不可压缩性差，因此刚性也差。
有鉴于上述的缺陷，本设计人，积极加以研究创新，以期创设一种气液两相复合静压支承结构，使其更具有产业上的利用价值。
实用新型内容
为解决上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种气液两相复合静压支承结构。
本实用新型的气液两相复合静压支承结构，包括有滑块和瓦块，其中：所述滑块、瓦块之间设置有微小间隙，所述滑块上设置有进气结构，所述滑块的下表面设置有封气面，所述瓦块的上表面设置有封油面，所述瓦块的上表面还设置有油腔，所述瓦块上还设置有进油结构。
进一步地，上述的气液两相复合静压支承结构，其中，所述进气孔上连接有节流器，所述节流器上连接有气源，所述进油孔上连接有节流器，所述节流器上连接有油源。
更进一步地，上述的气液两相复合静压支承结构，其中，所述进气结构为进气孔，与微小间隙连通。
更进一步地，上述的气液两相复合静压支承结构，其中，所述进油结构为进油孔，与微小间隙连通。
借由上述方案，本实用新型至少具有以下优点：
1、本实用新型相比传统的单纯液体静压支承，滑块在高速滑动时，由于气膜的存在，致使油膜的滑动速度小于滑块的滑动速度，油膜内摩擦小，因此复合薄膜发热小。
2、形成的气膜非常薄，不可压缩性好，复合薄膜拥有接近于油膜的刚性。
上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。
附图说明
图1是气液两相复合静压支承结构的构造示意图。
图2是延图1，A-A方向的结构示意图。
图3是延图1，B-B方向的结构示意图。
图4是只有剪切流时，滑块和瓦块微小间隙h0内的速度梯度分布示意图。(u1、滑块速度，u2、气液分界面速度，h1、气膜厚度，h2、油膜厚度，h0、微小间隙)
图5是应用于静压止推轴承时的结构示意图。
图6是延图5，C-C方向的结构示意图。
图7是延图5，H方向的结构示意图。
图8是气液两相复合静压支承结构应用于静压止推轴承时的结构示意图。
图9是延图8，D-D方向的结构示意图。
图10是延图8，E-E方向的结构示意图。
图11是气液两相复合静压支承结构应用于静压导轨时的结构示意图。
图12是延图11，F-F方向的结构示意图。
图13是延图11，G-G方向的结构示意图。
图中各附图标记的含义如下。
1 滑块 1-1 进气孔
1-2 封气面 2 瓦块
2-1 进油孔 2-2 油腔
2-3 封油面 3 节流器
4 气源 5 节流器
6 油源 7 轴瓦
7-1 进油孔 7-2 油腔
7-3 封油面 8 芯轴
8-1 进气孔 8-2 轴颈面
9 止推盘 9-1 进气孔
9-2 止推面 10 轴瓦
10-1 进油孔 10-2 油腔
10-3 封油面 10-4 回油槽
11 导轨条 11-1 进气孔
11-2 导轨面 12 滑块
12-1 进油孔 12-2 油腔
12-3 封油面 12-4 回油槽
具体实施方式
下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。
如图1至图4的气液两相复合静压支承结构，包括有滑块1和瓦块2，滑块1、瓦块2之间设置有微小间隙，滑块1上设置有进气结构，滑块1的下表面设置有封气面1-2，瓦块2的上表面设置有封油面2-3，瓦块2的上表面还设置有油腔2-2，瓦块2上还设置有进油结构。
结合本实用新型一较佳的实施方式来看，在进气孔1-1上连接有节流器3，节流器3上连接有气源4，进油孔2-1上连接有节流器5，节流器5上连接有油源6。本实用新型采用的气源4的气体介质难溶于油源6的流体介质，两者不发生化学反应。当然，也不仅限于压缩空气和液压油。
同时，进气结构为进气孔1-1，进气孔1-1与微小间隙连通。进油结构为进油孔2-1，进油孔2-1与微小间隙连通。
本实用新型的工作原理如下：
实施例一
如图1至图4所示，采用的含滑块1和瓦块2，两者之间设置有微小间隙h0。使用时，气源4的压缩空气，经节流器3流入进气孔1-1中，油源6的液压油经节流器5流入进油孔2-1中。压缩空气、液压油在油腔2-2处和封油面2-3处形成了气液两相复合薄膜。
在此期间，封油面2-3处的复合薄膜中气膜厚度h1，可以通过调节节流器3的气阻和节流器5的液阻来控制。一般调节时，需要保证气膜厚度h1大幅小于油膜厚度h2，以获取复合薄膜的高刚性和低摩擦。结合如图4来看，显示了只有剪切流时，滑块1和瓦块2微小间隙h0内的速度梯度分布示意图。采用气液两相复合支承时，滑块1带动气膜，以滑块速度u1在气膜厚度h1内剪切。此时，由于空气的粘度远小于液压油的粘度，因此气膜内速度很快减小至分界面处的速度u2。由此，气液分界面处速度u2，带动油膜在油膜厚度h2内剪切。由于气膜的剪切内摩擦，相比油膜剪切内摩擦小的多。因此，气膜厚度h1内的剪切内摩擦可以忽略。发热量，可以简化记为分界面速度u2带动油膜在油膜厚度h2内的剪切发热。当采用单纯液体静压支承时，滑块1带动油膜以滑块速度u1在油膜厚度h0内剪切发热。两者比较可知，采用气液两相复合支承时油液内摩擦发热，比采用单纯液体静压支承时油液内摩擦发热，要小很多。
进一步来看，采用气液两相复合支承时，当气膜厚度h1可控且相比微小间隙h0小很多时，厚度为h1的气膜刚性非常高。如果将复合薄膜的刚性等效为h1厚的气膜刚性和h2厚的油膜刚性的串联，则复合薄膜的刚性接近单纯采用液体静压支承时的油膜刚性。
采用单纯气体静压支承时，由于气体的可压缩性好，气膜刚性相比单纯采用液体静压支承时油膜刚性小很多。因此，采用气液两相复合支承时复合薄膜刚性，要比采用单纯气体静压支承时气膜刚性好很多，接近采用单纯液体静压支承时的油膜刚性。
综上，该气液两相复合静压支承同时具备，接近单纯液体静压支承的油膜刚性和比单纯液体静压支承小很多的内摩擦发热。
实施例二
本实施例描述了将气液两相复合静压支承结构，应用于静压径向轴承时的情况。
如图5至图7所示，采用本实用新型的构造后，可包含轴瓦7和芯轴8。两者之间设置有微小间隙。同时，轴瓦7上设置有若干进油孔7-1，油腔7-2，封油面7-3，芯轴8上设置有若干进气孔8-1，轴颈面8-2。
各个进油孔7-1处设置有类似于实施例一中的节流器和油源。各个进气孔8-1处设置有类似于实施例一中的节流器和气源。并且，调节气膜厚度大幅小于微小间隙，气膜厚度调节原理同实施例一，在此不再赘述。
实施期间，当轴瓦7静止，芯轴8绕中心高速转动时，相比采用单纯液体静压径向轴承，由于在芯轴8的轴颈面8-2上形成了薄气膜，可以大幅减小从轴瓦7进入的液压油的内摩擦发热，同时获得相近的径向刚性。
实施例三
本实施例描述了气液两相复合静压支承结构应用于静压止推轴承时的情况。
如图8-10所示，其包含止推盘9和轴瓦10。同样，两者之间设置有微小间隙，在止推盘9上设置有进气孔9-1，止推面9-2。在轴瓦10上设置有进油孔10-1，油腔10-2，封油面10-3，回油槽10-4。
使用期间，各个进气孔9-1处设置有类似于实施例一中的节流器。并且，进油孔10-1处设置有类似于实施例一中的节流器。调节气膜厚度大幅小于微小间隙，气膜厚度调节原理同实施例一，在此不再赘述。
在实际实施时，当轴瓦10静止，止推盘9绕中心高速转动时，相比采用单纯液体静压止推轴承，由于在止推盘9的止推面9-2上形成了薄气膜，可以大幅减小从轴瓦10进入的液压油的内摩擦发热，同时获得相近的止推刚性。
实施例四
本实施例描述了气液两相复合静压支承结构应用于静压导轨时的情况。
如图11-13所示，其包含导轨条11和滑块12，两者之间设置有微小间隙。导轨条11上设置有进气孔11-1，导轨面11-2，滑块12上设置有进油孔12-1，油腔12-2，封油面12-3，回油槽12-4。
具体来说，各个进气孔11-1处设置有类似于实施例一中的节流器，各个进油孔12-1处设置有类似于实施例一中的节流器。同时，调节气膜厚度大幅小于微小间隙，气膜厚度调节原理同实施例一，在此不再赘述。
使用期间，当导轨条11静止，滑块12沿水平方向高速滑动时，相比采用单纯液体静压导轨，由于在导轨条11的导轨面11-2上形成了薄气膜，可以大幅减小从滑块12进入的液压油的内摩擦发热，同时获得相近的垂直方向刚性。
通过上述的文字表述并结合附图可以看出，采用本实用新型后，拥有如下优点：
1、本实用新型相比传统的单纯液体静压支承，滑块在高速滑动时，由于气膜的存在，致使油膜的滑动速度小于滑块的滑动速度，油膜内摩擦小，因此复合薄膜发热小。
2、形成的气膜非常薄，不可压缩性好，复合薄膜拥有接近于油膜的刚性。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，并不用于限制本实用新型，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (4)
1.气液两相复合静压支承结构，包括有滑块(1)和瓦块(2)，其特征在于：
所述滑块(1)、瓦块(2)之间设置有微小间隙，
所述滑块(1)上设置有进气结构，
所述滑块(1)的下表面设置有封气面(1-2)，
所述瓦块(2)的上表面设置有封油面(2-3)，
所述瓦块(2)的上表面还设置有油腔(2-2)，
所述瓦块(2)上设置有进油结构。
2.根据权利要求1所述的气液两相复合静压支承结构，其特征在于：所述进气孔(1-1)上连接有节流器(3)，所述节流器(3)上连接有气源(4)，所述进油孔(2-1)上连接有节流器(5)，所述节流器(5)上连接有油源(6)。
3.根据权利要求1所述的气液两相复合静压支承结构，其特征在于：所述进气结构为进气孔(1-1)，所述进气孔(1-1)与微小间隙连通。
4.根据权利要求1所述的气液两相复合静压支承结构，其特征在于：所述进油结构为进油孔(2-1)，所述进油孔(2-1)与微小间隙连通。
Priority Applications (1)
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| CN201620915008.5U CN205937482U (zh) | 2016-08-22 | 2016-08-22 | 气液两相复合静压支承结构 |
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| CN (1) | CN205937482U (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN106122270A (zh) * | 2016-08-22 | 2016-11-16 | 苏州陈那自动化技术有限公司 | 气液两相复合静压支承结构 |
| CN109238210A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-01-18 | 大连理工大学 | 一种圆形低刚度工件的平行度及平面度测量装置及方法 |
| CN109238218A (zh) * | 2018-09-19 | 2019-01-18 | 大连理工大学 | 一种大型抛光机盘面平面度检测装置及其工作方法 |
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2016
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