CN220791793U - 一种狭缝节流的球面气浮轴承结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于气体静压润滑技术领域，具体涉及一种狭缝节流的球面气浮轴承结构，相比于现有技术，本实用新型中的球面气浮轴承结构采用微米级尺度的气道，其数量不限，排布方式为以球面转子的轴线为中心，在水平面上环形阵列，并向外呈发射状，可以保证稳定的气体微流场，高压气体从进气口进入气体腔室中，并通过若干微米级别的气道扩散至球面节流器内表面和球面转子外表面之间的间隙，构成了静压气膜润滑支承，实现球面转子的悬浮。通过结构合理布局，不仅可以改善气浮球面轴承动力学特性，实现气浮球面轴承的更高的稳定性，而且可以有效的降低气浮球面轴承的自激振动，降低加工装配难度，因此尤其适用于纳米制造与加工、高速主轴等领域。
Description
技术领域
本实用新型属于气体静压润滑技术领域，具体涉及一种狭缝节流的球面气浮轴承结构。
背景技术
气浮轴承是精密加工机床、精密测量仪器的关键部件，利用压缩空气等洁净气体将运动件悬浮起来，基于误差均化效应实现超静密回转。目前，气浮轴承多采用小孔节流或多孔质节流，结构复杂，加工装配困难。另外，气浮轴承多采用圆柱面和平面结构，加工精度和形位误差只能达到微米级别，气浮轴承的精度难以提高。
以上背景技术部分中公开的以上信息只是用来加强对本文所描述技术的背景技术的理解，因此，背景技术中可能包含某些信息，这些信息对于本领域技术人员来说并未形成在本国已知的现有技术。
实用新型内容
为了解决上述现有技术存在的缺陷，本实用新型提出一种狭缝节流的球面气浮轴承结构。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种狭缝节流的球面气浮轴承结构，包括：
气浮轴承本体，其内部开设有环形安装腔；
球面节流器，球面节流器过盈装配在环形安装腔中，
球面转子，活动安装在球面节流器中，球面转子与球面节流器的接触处设置有球面间隙；
其中，气浮轴承本体侧部开设有进气口，球面节流器中开设有与进气口连通的气体腔室，球面节流器中还设置若干有与气体腔室连通的气道，所述气道远离气体腔室的一端与球面间隙连通，高压气体在球面间隙形成一个稳定的气膜。
优选的技术方案中，所述气浮轴承本体的进气口处向外连接有高压气源。
优选的技术方案中，所述球面节流器中的气体腔室形状为环形腔室。
优选的技术方案中，所述球面节流器中的气道布设方式为：以球面转子的轴线为中心，在水平面上环形阵列，并向外呈发射状。
作为上述技术方案的进一步描述：
所述气道的宽度大小为10微米-20微米，深度在5mm-10mm，横截面积可以为圆形、类圆形、矩形、三角形、多边形等。
优选的技术方案中，所述球面转子底部设置有泄压腔室，泄压腔室由气浮轴承本体和球面节流器底部开设的槽体形成。
作为上述技术方案的进一步描述：
球面转子为半球形，其与球面节流器接触面为弧形面，其与泄压腔室接触面为平面：
综上所述，由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
总体而言，相比于现有技术，本实用新型所提供的一种狭缝节流的球面气浮轴承结构采用微米级尺度的气道，其数量不限，排布方式为以球面转子的轴线为中心，在水平面上环形阵列，并向外呈发射状，可以保证稳定的气体微流场，高压气体从进气口进入气体腔室中，并通过若干微米级别的气道扩散至球面节流器内表面和球面转子外表面之间的间隙，构成了静压气膜润滑支承，实现球面转子的悬浮。通过上述结构的合理布局，不仅可以改善气浮球面轴承动力学特性，实现气浮球面轴承的更高的稳定性，而且可以有效的降低气浮球面轴承的自激振动，降低加工装配难度，因此尤其适用于纳米制造与加工、高速主轴等领域。
附图说明
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中：
图1-图2为本实用新型中球面气浮轴承剖面结构示意图。
附图标记：
气浮轴承本体-1；球面节流器-2；球面转子-3；球面间隙-4；
进气口-5；气体腔室-6；气道-7；泄压腔室-8。
具体实施方式
为使本申请实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本申请实施例的组件可以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本申请的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本申请的范围，而是仅仅表示本申请的选定实施例。基于本申请的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
在本申请实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“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，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，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申请的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本实施例提供了一种狭缝节流的球面气浮轴承结构，参阅图1、2，包括：
气浮轴承本体1，气浮轴承本体1为整个结构的外壳，其内部开设有环形安装腔，环形安装腔形状为内嵌的圆柱形凹槽，圆柱形凹槽侧壁为阶梯状；
球面节流器2，球面节流器2过盈装配在环形安装腔中，球面节流器2中部设置有球形凹槽；
球面转子3，活动安装在球面节流器2的球形凹槽中，球面转子3与球面节流器2的接触处设置有球面间隙4；
其中，气浮轴承本体1侧部开设有进气口5，球面节流器2中开设有与进气口5,连通的气体腔室6，球面节流器2中还设置若干有与气体腔室6,连通的气道7，所述气道7,远离气体腔室6,的一端与球面间隙4,连通，高压气体在球面间隙4,形成一个稳定的气膜，高压气体从进气口5,进入气体腔室6,中，并通过若干微米级别的气道7扩散至球面节流器2内表面和球面转子3外表面之间的间隙，构成了静压气膜润滑支承，实现球面转子3的悬浮，使得球面转子3能实现三自由度的高精度运动。
在一具体的实施方式中，为了使球面节流器2的圆度误差达到亚微米级别，球面节流器2采用金刚石车削工艺，球面转子3采用研磨和抛光工艺，从而使本实用新型中气浮轴承的精度相对于其它结构形式的气浮轴承精度更高。
在一具体的实施方式中，所述气浮轴承本体1的进气口5,处向外连接有高压气源。可选的，所述高压气源为气体压缩机：这是最常见的方式之一，使用气体压缩机将环境空气或其他气体压缩成高压气体，然后通过管道输送到气浮轴承中。压缩机可以是往复式或旋转式，具体类型取决于应用需求和性能要求。
在一具体的实施方式中，所述球面节流器2中的气体腔室6,形状为环形腔室，其绕球面节流器2的圆周面外侧设置。
在一具体的实施方式中，参阅图2，所述球面节流器2中的气道7,布设方式为：以球面转子3的轴线为中心，在水平面上环形阵列，并向外呈发射状。
进一步实施方式中，所述气道7,的宽度大小为10微米-20微米，深度在5mm-10mm，横截面积可以为圆形、类圆形、矩形、三角形、多边形等。
在一具体的实施方式中，所述球面转子3底部设置有泄压腔室8，泄压腔室8,由气浮轴承本体1和球面节流器2底部开设的槽体形成，泄压腔室8,与外界大气连通对气浮轴承进行泄压。
进一步实施方式中，描述球面转子3为半球形，其与球面节流器2接触面为弧形面，其与泄压腔室8,接触面为平面，通过上述，球面转子3的受力更加均匀，增加其稳定性。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的得同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种狭缝节流的球面气浮轴承结构，其特征在于，包括：
气浮轴承本体，其内部开设有环形安装腔；
球面节流器，球面节流器过盈装配在环形安装腔中，
球面转子，活动安装在球面节流器中，球面转子与球面节流器的接触处设置有球面间隙；
其中，气浮轴承本体侧部开设有进气口，球面节流器中开设有与进气口连通的气体腔室，球面节流器中还设置若干有与气体腔室连通的气道，所述气道远离气体腔室的一端与球面间隙连通，高压气体在球面间隙形成一个稳定的气膜。
2.根据权利要求1所述的一种狭缝节流的球面气浮轴承结构，其特征在于，所述气浮轴承本体的进气口处向外连接有高压气源。
3.根据权利要求1所述的一种狭缝节流的球面气浮轴承结构，其特征在于，所述球面节流器中的气体腔室形状为环形腔室。
4.根据权利要求1所述的一种狭缝节流的球面气浮轴承结构，其特征在于，所述球面节流器中的气道布设方式为：以球面转子的轴线为中心，在水平面上环形阵列，并向外呈发射状。
5.根据权利要求4所述的一种狭缝节流的球面气浮轴承结构，其特征在于，所述气道的宽度大小为10微米-20微米，深度在5mm-10mm。
6.根据权利要求4所述的一种狭缝节流的球面气浮轴承结构，其特征在于，气道横截面积可以为圆形、类圆形、矩形、三角形或多边形。
7.根据权利要求1所述的一种狭缝节流的球面气浮轴承结构，其特征在于，所述球面转子底部设置有泄压腔室，泄压腔室由气浮轴承本体和球面节流器底部开设的槽体形成。
8.根据权利要求7所述的一种狭缝节流的球面气浮轴承结构，其特征在于，球面转子为半球形，其与球面节流器接触面为弧形面，其与泄压腔室接触面为平面。
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