專利名稱：一種空氣靜壓止推軸承的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于超精密運(yùn)動(dòng)、超精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種空氣靜壓止推軸承，主要用于光刻機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等設(shè)備中運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)。
背景技術(shù)：
空氣靜壓止推軸承具有無磨損、摩擦小、低速無爬行、運(yùn)動(dòng)精度高等一系列優(yōu)點(diǎn)， 故廣泛應(yīng)用于超精密運(yùn)動(dòng)、精密測(cè)量領(lǐng)域，但同時(shí)也存在剛度低、承載能力小、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)?，F(xiàn)有空氣靜壓止推軸承通常采用小孔節(jié)流，高壓氣體經(jīng)小孔節(jié)流器進(jìn)入氣腔，再由氣腔邊緣進(jìn)入軸承間隙；氣腔內(nèi)壓力沿軸承間隙逐漸減小，至軸承邊緣處壓力降為環(huán)境壓力。一方面由于潤(rùn)滑劑為氣體，其分子粘性低、壓縮性強(qiáng)，故氣體靜壓軸承的承載能力小、 剛度低；另一方面，雖然氣腔體積的增大可以增大軸承的承載能力但當(dāng)其直徑大于小孔射流的核心區(qū)的直徑時(shí)，會(huì)在氣腔的角落形成漩渦，進(jìn)而產(chǎn)生熱量和對(duì)氣腔壁面的壓力波動(dòng)， 影響軸承結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性。隨著超精密運(yùn)動(dòng)、超精密測(cè)量技術(shù)的發(fā)展，系統(tǒng)對(duì)軸承剛度、穩(wěn)定性的要求更加迫切，解決這一問題已變得迫在眉睫。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有空氣靜壓止推軸承剛度低、承載能力小、穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種高剛度、大承載能力、穩(wěn)定性強(qiáng)的空氣靜壓止推軸承。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供空氣靜壓止推軸承解決技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下所述空氣靜壓止推軸承含有被支撐件、軸承本體和光滑平面；軸承本體上設(shè)有進(jìn)氣口、 環(huán)槽、多個(gè)節(jié)流孔、多個(gè)氣腔、軸承工作面和均壓槽；軸承本體還具有一上平面；氣腔設(shè)有與節(jié)流孔相連的入端口和位于軸承工作面上的射流端口 ；沿軸承本體的外緣和徑向設(shè)置進(jìn)氣口 ；所述環(huán)槽的透孔與進(jìn)氣口的內(nèi)側(cè)端之間緊密連接且相通；軸承本體位于被支撐件和光滑平面之間，軸承本體的上平面和軸承工作面分別與被支撐件的內(nèi)平面和光滑平面相互平行；光滑平面與軸承工作面之間具有軸承工作間隙；在軸承本體的軸承工作面垂直向軸承本體內(nèi)部的位置分別設(shè)置多個(gè)氣腔和多個(gè)節(jié)流孔，每個(gè)氣腔的射流端口位于軸承工作面上；在軸承本體的平面垂直向內(nèi)部的位置及在進(jìn)氣口內(nèi)側(cè)端的位置設(shè)有環(huán)槽，在環(huán)槽的一側(cè)壁上具有一透孔；壓縮空氣由進(jìn)氣口進(jìn)入環(huán)槽，再經(jīng)節(jié)流孔進(jìn)入氣腔；在軸承本體的軸承工作面設(shè)有均壓槽，通過均壓槽與多個(gè)氣腔連通。本發(fā)明的有益效果是1.節(jié)流孔通過均壓槽連通，使得空氣靜壓止推軸承由小面源供氣變成線源供氣， 提高了軸承角剛度，增強(qiáng)了軸承穩(wěn)定性。2.均壓槽深度取軸承間隙的8-10倍，故均壓槽內(nèi)壓力可視為氣腔壓力qQ，故提高了軸承承載能力和徑向剛度，
3.節(jié)流孔出口處氣腔的壁面與節(jié)流孔軸線夾角為節(jié)流孔射流擴(kuò)散角Θ，可防止傳統(tǒng)的方形或圓形氣腔所固有的邊緣角落漩渦問題，增強(qiáng)了軸承結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，減少了熱變形。4.節(jié)流孔出口處氣腔的壁面與節(jié)流孔軸線夾角為節(jié)流孔射流擴(kuò)散角Θ，利用氣腔處流道形狀的改變，減緩氣體增速過快而帶來的壓力損失，維持軸承間隙內(nèi)的高壓，進(jìn)而提高軸承承載能力。


圖1為本發(fā)明提供的空氣靜壓止推軸承的主剖視圖。圖2為圖1中空氣靜壓止推軸承的仰視圖。圖3為圖1中空氣靜壓止推軸承的實(shí)施例。圖中元件說明
1被支撐件； 2軸承本體;
3光滑平面; 5 環(huán)槽； 7氣腔； 9均壓槽； 11夾角； 13透孔。
4進(jìn)氣口；6節(jié)流孔；8軸承工作面；10軸承工作間隙;12上平面；
具體實(shí)施例方式為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的工作原理、結(jié)構(gòu)及具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步介紹。如圖1、圖2和圖3示出本發(fā)明提供的空氣靜壓止推軸承的結(jié)構(gòu)示意圖，該軸承含有被支撐件1、軸承本體2、光滑平面3。所述空氣靜壓止推軸承含有被支撐件1、軸承本體2和光滑平面3 ；軸承本體2上設(shè)有進(jìn)氣口 4、環(huán)槽5、多個(gè)節(jié)流孔6、多個(gè)氣腔7、軸承工作面8和均壓槽9 ；軸承本體2還具有一上平面12 ；氣腔7設(shè)有與節(jié)流孔6相連的入端口和位于軸承工作面8上的射流端口 ；沿軸承本體2的外緣和徑向設(shè)置進(jìn)氣口 4 ；所述環(huán)槽5的透孔13與進(jìn)氣口 4的內(nèi)側(cè)端之間緊密連接且相通；軸承本體2位于被支撐件1和光滑平面3之間，軸承本體2的上平面12和軸承工作面8分別與被支撐件1的內(nèi)平面和光滑平面3相互平行； 光滑平面3與軸承工作面8之間具有軸承工作間隙10 ；在軸承本體2的軸承工作面8垂直向軸承本體2內(nèi)部的位置分別設(shè)置多個(gè)氣腔7和多個(gè)節(jié)流孔6，每個(gè)氣腔7的射流端口位于軸承工作面8上；在軸承本體2的平面垂直向內(nèi)部的位置及在進(jìn)氣口 4內(nèi)側(cè)端的位置設(shè)有環(huán)槽5，在環(huán)槽5的一側(cè)壁上具有一透孔13 ；壓縮空氣由進(jìn)氣口 4進(jìn)入環(huán)槽5，再經(jīng)節(jié)流孔6 進(jìn)入氣腔7 ；在軸承本體2的軸承工作面8設(shè)有均壓槽9，通過均壓槽9與多個(gè)氣腔7連通。
所述環(huán)槽5、節(jié)流孔6、氣腔7和均壓槽9之間為中心對(duì)稱安置且相通。氣腔7的壁面與節(jié)流孔6的軸線之間具有一夾角11，夾角11為θ = 14.5°，氣腔7為喇叭形狀的射流腔體，所述射流腔體的射流擴(kuò)散角是2 θ =；多個(gè)節(jié)流孔6沿軸承本體2的徑向?qū)ΨQ分布。被支撐件1與軸承本體2之間采用0型圈密封，并通過螺釘緊固；壓縮空氣由進(jìn)氣口 4進(jìn)入環(huán)槽5，再經(jīng)節(jié)流孔6進(jìn)入氣腔7，由于氣腔7的壁面與節(jié)流孔6的軸線夾角11，節(jié)流孔6的射流擴(kuò)散角是夾角11的θ的兩倍，可防止傳統(tǒng)的方形或圓形氣腔7所固有的邊緣角落漩渦問題進(jìn)而增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性，且利用氣腔7的壁面處流道形狀的改變，減緩氣體增速過快而帶來的壓力損失，維持軸承工作間隙10內(nèi)的高壓，進(jìn)而提高軸承承載能力和穩(wěn)定性；均壓槽9的深度取軸承工作間隙10的8-10倍，由于存在軸承工作面8的粘附阻尼，氣體從氣腔7溢出后先充滿均壓槽9再進(jìn)入軸承工作間隙10故均壓槽9內(nèi)的氣體壓力與氣腔7內(nèi)壓力近似相等，均壓槽9的深度增大了軸承工作間隙10內(nèi)高壓區(qū)的面積，故提高了軸承承載能力；壓力氣體沿軸承徑向減小至環(huán)境壓力，利用軸承工作間隙10與外界的壓力差形成空氣靜壓止推軸承的承載能力。以上所述，僅為本發(fā)明中的具體實(shí)施方式
，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉該技術(shù)的人在本發(fā)明所揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可理解想到的變換或替換，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的包含范圍之內(nèi)，因此，本發(fā)明的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1.一種空氣靜壓止推軸承，其特征在于所述空氣靜壓止推軸承含有被支撐件(1)、軸承本體( 和光滑平面(3)；軸承本體( 上設(shè)有進(jìn)氣口(4)、環(huán)槽( 、多個(gè)節(jié)流孔(6)、多個(gè)氣腔(7)、軸承工作面 ⑶和均壓槽(9)；軸承本體(2)還具有一上平面(12)；氣腔(7)設(shè)有與節(jié)流孔6相連的入端口和位于軸承工作面8上的射流端口；沿軸承本體O)的外緣和徑向設(shè)置進(jìn)氣口(4)；所述環(huán)槽(5)的透孔與進(jìn)氣口(4)的內(nèi)側(cè)端之間緊密連接且相通；軸承本體⑵位于被支撐件⑴和光滑平面(3)之間，軸承本體(2)的上平面(12)和軸承工作面(8)分別與被支撐件(1)的內(nèi)平面和光滑平面C3)相互平行；光滑平面(3)與軸承工作面(8)之間具有軸承工作間隙(10)；在軸承本體O)的軸承工作面(8)垂直向軸承本體O)內(nèi)部的位置分別設(shè)置多個(gè)氣腔 (7)和多個(gè)節(jié)流孔(6)，每個(gè)氣腔(7)的射流端口位于軸承工作面(8)上；在軸承本體( 的平面垂直向內(nèi)部的位置及在進(jìn)氣口(4)內(nèi)側(cè)端的位置設(shè)有環(huán)槽(5)， 在環(huán)槽(5)的一側(cè)壁上具有一透孔(13)；壓縮空氣由進(jìn)氣口⑷進(jìn)入環(huán)槽(5)，再經(jīng)節(jié)流孔 (6)進(jìn)入氣腔(7)；在軸承本體( 的軸承工作面(8)設(shè)有均壓槽(9)，通過均壓槽(9)與多個(gè)氣腔(7)連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣靜壓止推軸承，其特征在于，所述環(huán)槽(5)、節(jié)流孔(6)、 氣腔(7)和均壓槽(9)之間為中心對(duì)稱安置且相通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣靜壓止推軸承，其特征在于，氣腔(7)的壁面與節(jié)流孔 (6)的軸線之間具有一夾角(11)，夾角(11)為θ = 14.5°。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的空氣靜壓止推軸承，其特征在于，氣腔(7)為喇叭形狀的射流腔體，所述節(jié)流孔(6)在射流腔體形成射流擴(kuò)散角是2 θ =。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣靜壓止推軸承，其特征在于，多個(gè)節(jié)流孔(6)沿軸承本體 (2)的徑向?qū)ΨQ分布。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣靜壓止推軸承，其特征在于，被支撐件(1)與軸承本體 (2)之間采用0型圈密封，并通過螺釘緊固。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的空氣靜壓止推軸承，其特征在于，均壓槽(9)的深度取軸承間隙的8-10倍，使均壓槽(9)的內(nèi)氣體壓力與氣腔(7)內(nèi)壓力近似相等，增大軸承工作間隙(10)內(nèi)高壓區(qū)的面積，利用軸承工作間隙(10)與外界的壓力差形成空氣靜壓止推軸承的承載能力。
全文摘要
本發(fā)明是一種空氣靜壓止推軸承，含有軸承本體，在軸承本體上部設(shè)有進(jìn)氣口、環(huán)槽、與環(huán)槽連通的節(jié)流孔，氣腔。氣腔的壁面與節(jié)流孔軸線夾角為節(jié)流孔射流擴(kuò)散角θ，可防止傳統(tǒng)的方形或圓形氣腔所固有的邊緣角落漩渦問題，且利用氣腔處流道形狀的改變，減緩氣體增速過快而帶來的壓力損失，維持軸承間隙內(nèi)的高壓，進(jìn)而提高軸承承載能力和穩(wěn)定性；節(jié)流孔通過均壓槽連通，增強(qiáng)了軸承的承載能力和穩(wěn)定性。本發(fā)明主要用于光刻機(jī)、三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)等設(shè)備中運(yùn)動(dòng)部件的設(shè)計(jì)，屬于超精密運(yùn)動(dòng)、超精密測(cè)量技術(shù)領(lǐng)域。
文檔編號(hào)F16C32/06GK102207130SQ20111006481
公開日2011年10月5日 申請(qǐng)日期2011年3月15日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月15日
發(fā)明者李金龍, 胡松, 趙立新 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院光電技術(shù)研究所