[实用新型]气体静压主轴节流孔通气分布状态控制装置

说明书

气体静压主轴节流孔通气分布状态控制装置，包括套设在主轴外部、与主轴形成压力气膜的轴套，轴套外部气密地连接一个气室外套；轴套上的节流孔连通外气腔和压力气膜；环形套的壁面上设有通气状态调节器，通气状态调节器包括设置在围绕节流孔的环形套上的刚性正电极和负电极，正电极和负电极之间夹有介电高弹性材料体，介电高弹性材料体暴露在节流孔上；轴套上设有用于检测气膜气压的气压传感器；气室外套外面装有气膜压力场测试装置和控制装置；控制装置根据气膜压力场测试装置所得到的气膜压力场信息和预设的模型得到最佳的主轴节流孔通气分布状态方案，控制节流孔的通气分布状态。

技术领域

本实用新型涉及一种气体静压主轴节流孔通气分布状态控制装置。

背景技术

气体静压主轴具有高速度、高精密、低摩擦、耐高低温、少污染等优点，在高端制造装备、精密仪器、空间惯性技术等许多领域有着广泛应用。相比于其他类型主轴，气体静压主轴的一个重要结构特征是采用压力气膜作为工作介质实现气体轴承功能。小孔节流式气体静压主轴是较为常用的一类气体静压主轴，结构相对简单。

一般而言，对于小孔节流式气体静压主轴，其制造装配完毕后，正常工作时所有节流孔均为通气状态，由于节流孔的位置和数量都无法改变，即节流孔的通气分布状态是难以调节的。尽管在主轴设计阶段可以得到较优的节流孔通气分布状态，但是面对不同的使用情况，考虑到耗气量、稳定性等因素，原有的节流孔通气分布状态不一定是综合最优的。此外，面对个别节流孔堵塞造成气膜压力场的周向不平衡等故障情况时，节流孔通气分布状态的改变可有效防止主轴进一步损坏并保持相对合理的工作状态。总之，节流孔通气分布状态的控制具有重要价值，它可在主轴使用阶段为小孔节流式气体静压主轴的耗气量、刚度、承载能力和稳定性的优化调节提供一种新途径。

发明内容

为了克服当前技术的不足，本实用新型提供了一种气体静压主轴节流孔通气分布状态控制装置，可方便、快速、有效地实现主轴节流孔通气分布状态的控制。

本实用新型所述的一种气体静压主轴节流孔通气分布状态控制装置，包括套设在主轴外部、与主轴形成压力气膜的轴套，其特征在于：

所述的轴套外部气密地连接一个气室外套，气室外套与轴套之间有外气腔，外气腔通过气室外套上的进气孔连通外部的气压源；轴套上设有环形套，环形套的内孔形成节流孔，节流孔连通外气腔和设置在轴套的内壁面上的内气腔，内气腔连通所述的压力气膜；环形套的壁面上设有通气状态调节器，通气状态调节器包括沿环形套的横截面的径向设置的正电极和负电极，正电极和负电极是刚性的，正电极和负电极之间夹有介电高弹性材料体，介电高弹性材料体暴露在节流孔上；

轴套上设有用于检测气膜气压的气压传感器；气室外套外面装有气膜压力场测试装置和控制装置；

气压传感器的输出端连接气膜压力场测试装置，向气膜压力场测试装置发送气膜压力场信息；气膜压力场测试装置与控制装置之间有通讯线，控制装置连接正电极和负电极；控制装置根据气膜压力场信息和预设的模型得到最佳的主轴节流孔通气分布状态方案，控制节流孔的通气分布状态。

优选地，所述的节流孔在轴套横截面上呈周向均匀布置，其数目为偶数，每一个节流孔周围有2-6个通气状态调节器，通气状态调节器呈周向均匀布置。

优选地，每个节流孔两侧各有一个气压传感器。

所述气体压力传感器的测试头与所述轴套内壁面的间隔距离为0.1-0.5mm。所述气体压力传感器分别通过穿过气室外套上的引线孔的信号线与所述的测试装置相连，通过引线密封圈将信号线与气室外套密封。正电极和负电极分别通过穿过气室外套上的引线孔的电路引线与控制系统相连，通过引线密封圈将电路引线与气室外套密封。

本实用新型的工作原理为：高压气体通过气室外套的进气孔进入可通气的节流孔，最终在主轴与轴套之间形成压力气膜，实现主轴的气体静压支撑。