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一种高精度静压 空气 轴承

阅读：197发布：2023-01-31

专利汇可以提供一种高精度静压空气轴承专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本发明公开了一种高精度静压空气轴承，属于轴承技术领域，包括主轴系统和导气系统，所述主轴系统包括空心轴 Ⅰ、套装在空心轴Ⅰ内的可转动的空心轴Ⅱ以及在空心轴Ⅱ的轴向两侧分别固接有上止推板和下止推板，所述空心轴Ⅰ设于上止推板和下止推板之间，且空心轴Ⅰ与空心轴Ⅱ、上止推板和下止推板分别间隙配合；所述导气系统包括套装在空心轴Ⅰ外的导气环、设置在空心轴Ⅰ内且与导气环连通的进气通道以及设置在上止推板和下止推板内且与进气通道连通的出气通道通。本发明的高精度静压空气轴承具有控制精度高，平稳性好，负载能力强的特点，并在高速旋转时具备摩擦损耗小，不易污染等优点，适用于精密旋转定位机构。，下面是一种高精度静压空气轴承专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种高精度静压空气轴承，其特征在于：包括主轴系统和导气系统，所述主轴系统包括有空心轴Ⅰ(1)、套装在空心轴Ⅰ内的可转动的空心轴Ⅱ(2)以及在空心轴Ⅱ的轴向两侧分别固接有上止推板(3)和下止推板(4)，所述空心轴Ⅰ设于上止推板和下止推板之间，且空心轴Ⅰ与空心轴Ⅱ、上止推板和下止推板分别间隙配合；
所述导气系统包括有套装在空心轴Ⅰ外的导气环(5)、设置在空心轴Ⅰ内且与导气环连通的进气通道(6)以及设置在上止推板和下止推板内且通过空心轴Ⅰ与空心轴Ⅱ、上止推板和下止推板之间形成的间隙通道分别与进气通道连通的出气通道(7)。
2.根据权利要求1所述的一种高精度静压空气轴承，其特征在于：在所述上止推板和下止推板的周向上沿其轴向方向均设置有若干个均匀分布的固定孔(301)，两两相邻的所述固定孔间的间距相等，所述固定孔孔缘处设有倒角；在所述空心轴Ⅱ的周向上沿其轴向方向设有与所述上止推板和下止推板的固定孔相匹配连接的轴向通孔(201)。
3.根据权利要求1所述的一种高精度静压空气轴承，其特征在于：所述导气环与空心轴Ⅰ间隙配合，所述空心轴Ⅰ外壁上设有与所述导气环配合安装的阶台，在所述导气环的周向上沿其轴向方向设置有若干个均匀分布的安装孔(503)，两两相邻的所述安装孔间的间距相等，所述安装孔孔缘处设有倒角。
4.根据权利要求1所述的一种高精度静压空气轴承，其特征在于：所述导气环的内壁上设置有与进气通道连通的环形凹槽(501)，在所述导气环的径向方向上设置有一通气孔(502)，所述通气孔的一端连接于环形凹槽底部，另一端连接于外部气源。
5.根据权利要求4所述的一种高精度静压空气轴承，其特征在于：所述导气环通过胶粘接与空心轴Ⅰ气密。
6.根据权利要求4所述的一种高精度静压空气轴承，其特征在于：所述导气环的内壁上在位于环形凹槽的两侧还设置有密封凹槽，所述导气环通过设置于密封凹槽内的密封圈与空心轴Ⅰ气密。
7.根据权利要求1所述的一种高精度静压空气轴承，其特征在于：在所述空心轴Ⅰ的周向上设置有若干个均匀分布的所述的进气通道，两两相邻的所述进气通道间的间距相等，所述进气通道由沿空心轴Ⅰ径向方向贯穿的横向进气道(601)和沿空心轴Ⅰ轴向方向贯穿的纵向进气道(602)构成的正交十字形通道。
8.根据权利要求1所述的一种高精度静压空气轴承，其特征在于：在所述上止推板和下止推板的轴向上均设置有若干个均匀分布的所述出气通道，两两相邻的所述出气通道间的间距相等，所述出气通道包括有沿上止推板或下止推板轴向方向贯穿的纵向出气道(702)和在上止推板或下止推板径向方向上与纵向出气道连通并向外延伸远离上止推板或下止推板中心的径向出气道(701)，所述纵向出气道对准于空心轴Ⅰ和空心轴Ⅱ间形成的间隙通道。
9.根据权利要求7所述的一种高精度静压空气轴承，其特征在于：所述进气通道在位于纵向进气道的两端和横向进气道在靠近空心轴Ⅱ的一端均设置有节流塞(8)，所述节流塞通过胶粘接均与进气通道气密。
10.根据权利要求9所述的一种高精度静压空气轴承，其特征在于：所述节流塞设置有一个或多个的狭缝或孔形气流道。

说明书全文

一种高精度静压 空气 轴承

技术领域

[0001] 本发明属于轴承技术领域，具体涉及一种高精度静压空气轴承。

背景技术

[0002] 精密和超精密加工与测量设备的性能是衡量一个国家精密和超精密机械制造能力的重要指标，具有带动全局的战略意义。然而，决定精密和超精密机械设备性能的基础性关键部件是轴系，其中轴承又是轴系的核心。轴承中的空气轴承是以空气作为润滑剂，以使主轴无论在低速还是高速运行情况下均能提高较高的精度；空气轴承的支撑面和被支撑面之间依靠空气膜把两者隔开，从而具有低摩擦、耐高低温以及耐辐射的特点。

[0003] 2013年国家重大仪器专项“微纳结构超微分辨计算机三维成像分析仪”的研制任务中提出了对超精密转台需求，其要求转台轴向和径向跳动达到纳米级别，而转台的关键部件即为轴承。因此，随着气体润滑剂的应用日益广泛，对空气轴承的研究也越来越受到重视，而空气轴承的结构形式、配合间隙以及供气压力之间的关系是保证空气轴承高精度的关键，因此，有必要设计一种高精度静压空气轴承，使其具有回转精度高，平稳性好的特点，满足当先对于超精密转台或是轴系的需求。

发明内容

[0004] 有鉴于此，本发明的在于提供一种高精度静压空气轴承，具有回转精度更高，负载能力强，平稳性好的优点。

[0005] 为达到上述目的，本发明是通过以下技术方案来实现的：

[0006] 本发明一种高精度静压空气轴承，包括主轴系统和导气系统，所述主轴系统包括有空心轴Ⅰ、套装在空心轴Ⅰ内的可转动的空心轴Ⅱ以及在空心轴Ⅱ的轴向两侧分别固接有上止推板和下止推板，所述空心轴Ⅰ设于上止推板和下止推板之间，且空心轴Ⅰ与空心轴Ⅱ、上止推板和下止推板分别间隙配合；所述导气系统包括有套装在空心轴Ⅰ外的导气环、设置在空心轴Ⅰ内且与导气环连通的进气通道以及设置在上止推板和下止推板内且通过空心轴Ⅰ与空心中Ⅱ、上止推板和下止推板之间形成的间隙通道分别与进气通道连通的出气通道。

[0007] 进一步，在所述上止推板和下止推板的周向上沿其轴向方向均设置有若干个均匀分布的固定孔，两两相邻的所述固定孔间的间距相等，所述固定孔孔缘处设有倒角；在所述空心轴Ⅱ的周向上沿其轴向方向设有与所述上止推板和下止推板的固定孔相匹配连接的轴向通孔。

[0008] 进一步，所述导气环与空心轴Ⅰ间隙配合，所述空心轴Ⅰ外壁上设有与所述导气环配合安装的阶台，在所述导气环的周向上沿其轴向方向设置有若干个均匀分布的安装孔，两两相邻的所述安装孔间的间距相等，所述安装孔孔缘处设有倒角。

[0009] 进一步，所述导气环的内壁上设置有与进气通道连通的环形凹槽，在所述导气环的径向方向上设置有一通气孔，所述通气孔的一端连接于环形凹槽底部，另一端连接于外部气源。

[0010] 进一步，所述导气环通过胶粘接与空心轴Ⅰ气密。

[0011] 进一步，所述导气环的内壁上在位于环形凹槽的两侧还设置有密封凹槽，所述导气环通过设置于密封凹槽内的密封圈与空心轴Ⅰ气密。

[0012] 进一步，在所述空心轴Ⅰ的周向上设置有若干个均匀分布的所述的进气通道，两两相邻的所述进气通道间的间距相等，所述进气通道由沿空心轴Ⅰ径向方向贯穿的横向进气道和沿空心轴Ⅰ轴向方向贯穿的纵向进气道构成的正交十字形通道。

[0013] 进一步，在所述上止推板和下止推板的轴向上均设置有若干个均匀分布的所述出气通道，两两相邻的所述出气通道间的间距相等，所述出气通道包括有沿上止推板或下止推板轴向方向贯穿的纵向出气道和在上止推板或下止推板径向方向上与纵向出气道连通并向外延伸远离上止推板或下止推板中心的径向出气道，所述纵向出气道对准于空心轴Ⅰ和空心轴Ⅱ之间形成的间隙通道。

[0014] 进一步，所述进气通道在位于纵向进气道的两端和横向进气道在靠近空心轴Ⅱ的一端均设置有节流塞，所述节流塞通过胶粘接均与进气通道气密。

[0015] 进一步，所述节流塞设置有一个或多个的狭缝或孔形气流道。

[0016] 与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明高精度静压空气轴承，具有控制精度高，平稳性好，负载能力更强的特点；并在高速旋转时具备摩擦损耗小，不易污染等优点。

[0017] 本发明的其他优点、目标和特征在某种程度上将在随后的说明书中进行阐述，并且在某种程度上，基于对下文的考察研究对本领域技术人员而言将是显而易见的，或者可以从本发明的实践中得到教导。本发明的目标和其他优点可以通过下面的说明书来实现和获得。附图说明

[0018] 为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步的详细描述，其中：

[0019] 图1为本发明高精度静压空气轴承的结构剖视图；

[0020] 图2为本发明高精度静压空气轴承中导气环的示意图；

[0021] 图3为图2的结构剖视图；

[0022] 图4为本发明高精度静压空气轴承中上止推板的示意图；

[0023] 图5为图4的结构剖视图；

[0024] 图6为本发明高精度静压空气轴承中空心轴Ⅱ的示意图；

[0025] 图7为图6的结构剖视图；

[0026] 图8为本发明高精度静压空气轴承中空心轴Ⅰ的示意图；

[0027] 图9为图8的结构剖视图；

[0028] 附图标记：1-空心轴Ⅰ，2-空心轴Ⅱ，3-上止推板，4-下止推板，5-导气环，6-进气通道，7-出气通道，8-节流塞；其中，201-轴向通孔，301-固定孔，501-环形凹槽，502-通气孔，503-安装孔，601-横向进气道，602-纵向进气道，701-横向出气道，702-纵向出气道。

具体实施方式

[0029] 以下将结合附图，对本发明的优选实施例进行详细的描述；应当理解，优选实施例仅为了说明本发明，而不是为了限制本发明的保护范围。

[0030] 如图1-9所示，本发明一种高精度静压空气轴承，主要由主轴系统和导气系统组成，其中主轴系统包括有空心轴Ⅰ1、套装在空心轴Ⅰ1内的可转动的空心轴Ⅱ2以及在空心轴Ⅱ2的轴向两侧通过螺钉(未标记)分别固接有上止推板3和下止推板4，而空心轴Ⅰ1也安装在上止推板3和下止推板4之间，空心轴Ⅰ1与空心轴Ⅱ2、上止推板3和下止推板4之间分别间隙配合，并通过在上止推板3和下止推板4的周向上沿其轴向方向均设置有若干个均匀分布的固定孔301，而两两相邻的固定孔301间的间距相等，固定孔301孔缘处设有倒角，以利于稳固、快速安装；在空心轴Ⅱ2的周向上沿其轴向方向设有与上止推板3和下止推板4的固定孔301相匹配连接的轴向通孔201，通过使用螺钉与该固定孔301和轴向通孔201间相互配合作用下，将空心轴Ⅰ1与上止推板3和下止推板4固定连接；这样，空心轴Ⅱ2与上止推板3和下止推板4构成一个回转体，即当空心轴Ⅱ2套设在一个外接转轴上时，该回转体可随转轴相对于空心轴Ⅰ1发生旋转运动；

[0031] 该导气系统包括有套装在空心轴Ⅰ1外的导气环5、设置在空心轴Ⅰ1内且与导气环5连通的进气通道6以及设置在上止推板3和下止推板4内且通过空心轴Ⅰ1与空心中Ⅱ2、上止推板3和下止推板4之间形成的间隙通道(未标记)分别与进气通道6连通的出气通道7；而导气环5的内壁上设置有与进气通道6连通的环形凹槽501，在导气环5的径向方向上设置有一通气孔502，通气孔502的一端连接于环形凹槽501底部，另一端连接于外部气源(未画出)；该进气通道6在空心轴Ⅰ1的周向上均匀分布有若干个，且两两相邻的进气通道6间的间距相等，进气通道6由沿空心轴Ⅰ1径向方向贯穿的横向进气道601和沿空心轴Ⅰ1轴向方向贯穿的纵向进气道602构成的正交十字形通道，其中横向进气道601的一端连接于导气环5的环形凹槽501，另一端连接于空心轴Ⅰ1与空心轴Ⅱ2间形成的间隙通道，而纵向进气道602的两端则连接与空心轴Ⅰ1与上止推板3和下止推板4间的间隙通道；该出气通道7在上止推板3和下止推板4的轴向上均匀分布有若干个，且两两相邻的出气通道7间的间距相等，出气通道7包括有沿上止推板3或下止推板4轴向方向贯穿的纵向出气道702和在上止推板3或下止推板4径向方向上与纵向出气道702连通并向外延伸远离上止推板3或下止推板4中心的径向出气道701，该纵向出气道702对准于空心轴Ⅰ1和空心轴Ⅱ2之间形成的间隙通道；这样，外部气源依次通过导气环上的通气孔和环形凹槽将空气输送至空心轴Ⅰ内的各个进气通道，一部分空气通过横向进气道输入到空心轴Ⅰ与空心轴Ⅱ间的间隙通道后经出气通道和空心轴Ⅰ与上止推板和下止推板间的间隙通道输出该轴承本体外，一部粉空气通过纵向进气道输入到空心轴Ⅰ与空心轴Ⅱ间的间隙通道后经该间隙通道和出气通道输出该轴承本体外，其中，由出气通道向外输出的空气则是通过纵向出气道和与该纵向出气到连通的横向出气道共同排除轴承本体外；简单而言就是，此过程中，分别在空心轴Ⅰ和空心轴Ⅱ之间，以及空心轴Ⅰ与上止推板和下止推板之间形成空气膜，以空气作为润滑剂，以使空心轴Ⅰ与空心轴Ⅱ、上止推板和下止推板构成的回转体之间保持相对运动，即这种相对运动的支撑面和被支撑面之间依靠空气膜把两者隔开，从而具有低摩擦、耐高低温以及耐辐射的特点。本发明高精度静压空气轴承，具有控制精度高，平稳性好，负载能力更强的特点；并在高速旋转时具备摩擦损耗小，不易污染等优点。

[0032] 本实施例中，优选的所述空心轴Ⅰ1与空心轴Ⅱ2之间的接触面设置为锥面，该结构有利于对回转体在回转方向上有一个高精度静压空气轴承支承，以提高其负载能力，使其可承受较大的倾斜力矩。

[0033] 本实施例中，所述导气环5与空心轴Ⅰ1间隙配合，当然在不同的实施例中，该两者的配合关系还可以是过渡配合或过盈配合；该空心轴Ⅰ1外壁上设有与导气环5配合安装的阶台(未标记)，这样，可是空心轴Ⅰ搁置在导气环上，即可由导气环托起该空心轴Ⅰ；同时，在导气环5的周向上沿其轴向方向设置有若干个均匀分布的安装孔503，两两相邻的安装孔503间的间距相等，安装孔503孔缘处设有倒角，这样，通过安装孔可使导气环固定连接在外物上，从而使空心轴Ⅰ也获得固定位置放置。

[0034] 本实施例中，所述导气环5通过胶粘接与空心轴Ⅰ1气密。所述胶粘接用粘胶采用厌氧胶342号，可满足使用条件。当然在不同的实施例中，所述导气环5的内壁上在位于环形凹槽501的两侧还可以设置有密封凹槽(未画出)，这样，导气环5就可以通过设置于密封凹槽内的O型密封圈(未画出)与空心轴Ⅰ1气密，同样可以达到上述的目的。

[0035] 本实施例中，所述进气通道6在位于纵向进气道602的两端和横向进气道601在靠近空心轴Ⅱ2的一端均可通过铜套(未画出)安装有节流塞8,这样，一方面，节流塞可稳固的安装在进气通道内，另一方面通过节流塞可以调节进气通道出口的空气气流的流量，以满足空心轴Ⅰ与空心轴Ⅱ、上止推板和下止推板之间形成的空气膜的使用条件。本例中，空气轴承可置于0.4～0.6MPa供气条件下获得气浮回转工作。

[0036] 本实施例中，所述节流塞8也通过胶粘接与进气通道6气密。所述胶粘接用粘胶也采用厌氧胶342号，可满足使用条件。

[0037] 本实施例中，所述节流塞8设置有一个或多个的狭缝或孔形气流道。

[0038] 最后说明的是，以上优选实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管通过上述优选实施例已经对本发明进行了详细的描述，但本领域技术人员应当理解，可以在形式上和细节上对其做出各种各样的改变，而不偏离本发明权利要求书所限定的范围。

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