CN211371037U - 一种双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子，包括定子本体以及设于定子本体凹面的两层圆环形的节流狭缝，两层节流狭缝通过沿周向均布于凹面的等宽的均压槽连通，靠近定子本体开口的一层节流狭缝连接有多个沿凹面的周向均布分布的第一辐射状均压槽，第一辐射状均压槽沿凹面朝向定子本体的开口一端延伸，且宽度逐渐增大，另外一层节流狭缝连接有多个沿凹面的周向均布分布的第二辐射状均压槽，第二辐射状均压槽沿凹面朝向定子本体背离开口的一端延伸，且宽度逐渐增大，定子本体上设有分别与两层节流狭缝连通的进气通道。优点：能使转子和轴承之间的气模产生相对均匀的压力分布，使得狭缝球面轴承的承载力及刚度有显著提升。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种空气轴承，特别涉及一种双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子。
背景技术
气体润滑技术是上世纪中期迅速发展起来的一项高新技术，它的出现，打破了液体润滑技术的一统天下，使润滑技术产生了质的飞跃，气体轴承就是从这项技术开发出的产品。其中的气浮静压球面轴承是利用气体作为润滑剂，具有一定压力的压缩空气经节流器进入轴承工作间隙并形成压力膜，使转子与轴承工作面分离，进而支撑负载。在工作状态下，由于间隙中始终充满着气体，所以轴承工作面之间没有接触摩擦，从而减少了轴承的磨损，降低了轴承的发热量。因此，气体静压球面轴承在高速、高精度以及特殊工况等工作环境中具有很好的应用前景。气体静压球面轴承常用的节流方式有小孔节流、环面节流、狭缝节流、多孔质节流和表面节流等。
对于小孔节流，由于气腔的存在，承载力和刚度得到有效地提高，然而气腔容易导致“气锤”现象的发生，轴承稳定性相对较差。多孔质节流具有较高承载和阻尼，然而对材料的特性要求较高，同时对气源的洁净度要求也较高。环面节流稳定性较好，但是承载力低、刚度小。而狭缝节流是一种理想的线源供气形式，它对轴承膜内流动的轴向干扰最小，流动的散射效应也最低，由于气体在狭缝节流器内流动与在轴承间隙内流动相同，都按等温流考虑，所以温度对润滑过程的影响很小。但在传统的应用中，由于狭缝节流的微米精度，加工难度与成本较高，因此研究较少。而随着当前加工技术的提高，狭缝加工的问题基本得到解决。目前随着气浮球面轴承转速的提高以及对运转精度要求的进一步提高，对狭缝节流球面轴承的承载力、刚度以及稳定性需进一步提高。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子，有效的克服了现有技术的缺陷。
本实用新型解决上述技术问题的技术方案如下：
提供一种双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子，包括定子本体以及沿轴向设于上述定子本体凹面的两层圆环形的节流狭缝，两层上述节流狭缝之间通过沿周向均布于上述定子本体凹面的等宽的均压槽连通，靠近上述定子本体开口的一层上述节流狭缝连接有多个沿上述定子本体凹面的周向均布分布的第一辐射状均压槽，上述第一辐射状均压槽沿凹面朝向上述定子本体的开口一端延伸，且宽度逐渐增大，另外一层上述节流狭缝连接有多个沿上述定子本体凹面的周向均布分布的第二辐射状均压槽，上述第二辐射状均压槽沿凹面朝向上述定子本体背离开口的一端延伸，且宽度逐渐增大，上述定子本体上设有分别与两层上述节流狭缝连通的进气通道。
在上述技术方案的基础上，本实用新型还可以做如下改进。
进一步，上述第一辐射状均压槽设有8个，上述均压槽设有6个，上述第二辐射状均压槽设有4个。
进一步，上述节流狭缝的宽度为10—20um。
进一步，上述均压槽、第一辐射状均压槽以及第二辐射状均压槽的深度均为0.05-0.1mm，上述均压槽的宽度0.1-0.2mm，上述第一辐射状均压槽以及第二辐射状均压槽小头的宽度为0.1-0.2mm，二者两侧槽壁与其中线之间分别形成辐射角度α，且3°≤α≤5°。
进一步，上述进气通道设有多个，并均沿上述定子本体的轴向分布，多个上述进气通道沿上述定子本体的轴向均匀间隔设置于其内部，上述进气通道的一端分别与两层上述节流狭缝连通，另一端分别延伸至上述定子本体背离其开口的一端。
进一步，上述进气通道设有4个。
本实用新型的有益效果是：设计合理，结合了狭缝节流与均匀槽节流的优点，能使转子和轴承之间的气膜产生相对均匀的压力分布，使得狭缝球面轴承的承载力及刚度均有了显著提升。
附图说明
图1为本实用新型的双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子的结构示意图；
图2为本实用新型的双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子的仰视结构示意图；
图3为图2中A-A面的剖面图；
图4为图3中B-B面的剖面图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、定子本体，2、节流狭缝，3、均压槽，4、第一辐射状均压槽，5、第二辐射状均压槽，6、进气通道。
具体实施方式
以下对本实用新型的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本实用新型，并非用于限定本实用新型的范围。
实施例：如图1至4所示，以凹面最大直径为40-60mm的定子为例，本实施例的双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子，包括定子本体1以及沿轴向设于上述定子本体1凹面的两层圆环形的节流狭缝2，两层上述节流狭缝2之间通过沿周向均布于上述定子本体1凹面的等宽的均压槽3连通，靠近上述定子本体1开口的一层上述节流狭缝2连接有多个沿上述定子本体1凹面的周向均布分布的第一辐射状均压槽4，上述第一辐射状均压槽4沿凹面朝向上述定子本体1的开口一端延伸，且宽度逐渐增大，另外一层上述节流狭缝2连接有多个沿上述定子本体1凹面的周向均布分布的第二辐射状均压槽5，上述第二辐射状均压槽5沿凹面朝向上述定子本体1背离开口的一端延伸，且宽度逐渐增大，上述定子本体1上设有分别与两层上述节流狭缝2连通的进气通道6。
在该定子与转子装配使用时，压缩气体通过进气通道6进入两层节流狭缝2中，经过两层节流狭缝2和对应的第一辐射状均压槽4、第二辐射状均压槽5以及两层节流狭缝2之间的均压槽3的节流效果，在定子凹面的表面形成一层具有一定压力和厚度的气膜，用于支撑转子。
考虑到凹面的形状，以及气膜的均匀性，各部分均压槽数目比按各部分面积比而定，均压槽的个数从最内层到最外层(也就是从凹面球顶到定子开口)逐渐增大，具体的，上述第二辐射状均压槽5设有4个，上述均压槽3设有6个，上述第一辐射状均压槽4设有8个。
最佳的，上述节流狭缝2的宽度为10—20um。
最佳的，上述均压槽3、第一辐射状均压槽4以及第二辐射状均压槽5的深度均为0.05-0.1mm，上述均压槽3的宽度0.1-0.2mm，上述第一辐射状均压槽4以及第二辐射状均压槽5小头的宽度为0.1-0.2mm，二者两侧槽壁与其中线之间分别形成辐射角度α，且3°≤α≤5°(如图1中所示)。
作为一种优选的实施方式，上述进气通道6设有多个，并均沿上述定子本体1的轴向分布，多个上述进气通道6沿上述定子本体1的轴向均匀间隔设置于其内部，上述进气通道6的一端分别与两层上述节流狭缝2连通，另一端分别延伸至上述定子本体1背离其开口的一端。
使用时，根据实际使用需求，选择合适的进气通道6数量，在本实施例中，上述进气通道6以4个为最佳。
上述进气通道6为圆柱形通道，进气顺畅，阻力小。
整个轴承定子设计合理，结合了狭缝节流与均匀槽节流的优点，能使转子和轴承之间的气模产生相对均匀的压力分布，使得狭缝球面轴承的承载力及刚度均有了显著提升。
以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子，其特征在于：包括定子本体(1)以及沿轴向设于所述定子本体(1)凹面的两层圆环形的节流狭缝(2)，两层所述节流狭缝(2)之间通过沿周向均布于所述定子本体(1)凹面的等宽的均压槽(3)连通，靠近所述定子本体(1)开口的一层所述节流狭缝(2)连接有多个沿所述定子本体(1)凹面的周向均布分布的第一辐射状均压槽(4)，所述第一辐射状均压槽(4)沿凹面朝向所述定子本体(1)的开口一端延伸，且宽度逐渐增大，另外一层所述节流狭缝(2)连接有多个沿所述定子本体(1)凹面的周向均布分布的第二辐射状均压槽(5)，所述第二辐射状均压槽(5)沿凹面朝向所述定子本体(1)背离开口的一端延伸，且宽度逐渐增大，所述定子本体(1)上设有分别与两层所述节流狭缝(2)连通的进气通道(6)。
2.根据权利要求1所述的一种双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子，其特征在于：所述第一辐射状均压槽(4)设有8个，所述均压槽(3)设有6个，所述第二辐射状均压槽(5)设有4个。
3.根据权利要求1所述的一种双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子，其特征在于：所述节流狭缝(2)的宽度为10—20um。
4.根据权利要求1所述的一种双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子，其特征在于：所述均压槽(3)、第一辐射状均压槽(4)以及第二辐射状均压槽(5)的深度均为0.05-0.1mm，所述均压槽(3)的宽度0.1-0.2mm，所述第一辐射状均压槽(4)以及第二辐射状均压槽(5)小头的宽度为0.1-0.2mm，二者两侧槽壁与其中线之间分别形成辐射角度α，且3°≤α≤5°。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子，其特征在于：所述进气通道(6)设有多个，并均沿所述定子本体(1)的轴向分布，多个所述进气通道(6)沿所述定子本体(1)的轴向均匀间隔设置于其内部，所述进气通道(6)的一端分别与两层所述节流狭缝(2)连通，另一端分别延伸至所述定子本体(1)背离其开口的一端。
6.根据权利要求5所述的一种双层连续狭缝的静压气浮球面轴承定子，其特征在于：所述进气通道(6)设有4个。
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