[实用新型]静压气体轴承

说明书

技术领域

本实用新型涉及轴承工件领域，特别是涉及一种静压气体轴承。

背景技术

静压气体轴承在精密工程、超精密工程、空间技术、低温工程、医疗器械及核工程等领域中已经得到广泛地应用。它是用高压的气体作为润滑剂的润滑轴承，气体由高压气源供给，经节流器节流后进入润滑间隙，形成气膜压力以支承负载。它具有精度高、功耗低、无污染、性能稳定以及寿命长的优点。

静压气体轴承是自由活塞的关键部件，它的气膜的刚度和承载能力与节流形式有密切关系。静压气体轴承的结构和性能对自由活塞寿命的延长起关键的作用，其优化方案就是在改进节流供气形式的基础上，提高气膜的刚度和承载能力。

美国专利，专利号：US6293184B1，该气体静压轴承在活塞上开两个环形储气室用来储存压缩腔引来的高压气体，活塞外壁面开设4个轴向流形槽，并且还开有4个环向限流槽。它的缺点是：轴向流形槽和环向限流槽的开设增加了静压气体轴承的耗气量，降低了气体轴承的效率。

美国专利，专利号：5525845，公开了一种在自由活塞上开两排节流小孔，每排四个孔的静压气体轴承。它的缺点是：每排节流孔的数量太少，造成轴承间隙内气膜的压力分布不均匀，而且气膜容易在轴承端部排出之时还没有在间隙内完全散开充满整个轴承周围，受扩散效应影响较大，导致气膜刚度和承载能力降低。

静压气体轴承的节流形式有小孔节流、自成节流、狭缝节流、多孔质材料节流和毛细管节流等，不同节流形式的静压气体轴承使用场合不同。小孔节流轴承能够得到很好的静态刚度，但受气锤现象和扩散效应的影响较大。自成节流轴承不受气锤现象的影响，但其承载能力和气膜刚度只有小孔节流的2/3。狭缝节流轴承主要用在活塞长径比较小（小于1.5）的静压气体轴承中，结构尺寸较小，同小孔节流轴承相比具有很小的扩散损失，不会发生气锤现象。

发明内容

[0004] 本实用新型的目的在于克服上述现有技术的不足，提供一种静压气体轴承，采用小孔和连续式狭缝混合节流，不但刚度和承载能力高、寿命长、耗气量小、摩擦阻力小、无污染、制造简单而且不受扩散效应和气锤现象的影响，大大提高了静压气体轴承的稳定性能。

本实用新型的技术解决方案如下：

一种静压气体轴承，包括活塞、气缸、贮气腔和压缩腔，其特点是：所述活塞外侧壁两端分别设有两条平行且与该活塞中心线垂直的环形气槽，在所述环形气槽底面中心线上对心各设4个径向的节流孔，该节流孔分别与所述的贮气腔相通；

所述的活塞底端设有活塞端盖，用以封闭该活塞，所述活塞端盖上设有进气口，该进气口的上方设有簧片阀，该进气口的下方与所述的压缩腔相通；

所述的活塞外设有三段活塞套，所述各段活塞套之间有连续式节流狭缝，在所述活塞套与所述气缸间设有间隙。

所述的环形气槽设于所述活塞两端外侧壁1/4处，该环形气槽的宽度为1～1.5mm，深度小于活塞壁厚度的1/10。

所述节流小孔的半径为0.1～0.15mm，各相邻节流小孔的中心线间的夹角为90⁰。

所述的活塞套厚度为1～2mm，材料为聚酰亚胺，该各段活塞套两端面的表面粗糙度为3.2，活塞套外侧面的表面粗糙度为0.8。

所述的连续式节流狭缝宽度为5～10μm，小于静压气体轴承间隙内气膜的厚度（10～20μm）。

所述的贮气腔半径不超过活塞半径的1/2，贮气腔用来贮存从压缩腔进来的高压气体，并向各节流小孔供气。

与现有技术相比，本实用新型的技术效果如下：

1、采用小孔和连续式狭缝混合节流的静压气体轴承，小孔节流不但可以降低气体的压力还可以使节流后的气体更好地在环形气槽内均匀扩散，以便气体能更均匀地经连续式狭缝进入轴承间隙，改善气膜的刚度和承载力，提高静压气体轴承的稳定性和寿命。

2、采用小孔和连续式狭缝混合节流的静压气体轴承，连续式狭缝节流可以完全消除扩散效应的影响。由于连续式节流狭缝的宽度较轴承间隙小，而且环形气槽内气体的压力高于轴承间隙内气膜压力，故经小孔节流后的气体流经连续式节流狭缝进入轴承间隙形成气膜时能产生第二次节流。这种节流无需节流孔，因而气膜厚度的变化不受节流孔直径的限制，可大大提高轴承的刚度。