基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承的制作方法

1.本发明涉及航天器物理仿真领域，具体地，涉及一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承。

背景技术：

2.气体静压轴承，以其高运动精度，高运动速度和非接触工作特点，而广泛应用于航天器微低重力环境模拟、超精密加工及测量设备、医疗检测设备等领域。
3.由于气体具有高度可压缩性，使得气体静压轴承的承载能力、刚度和稳定性难以兼顾，成为制约气体静压轴承技术发展及工程应用的关键技术难点。随着精密设备和超精密设备，对运动精度和运动速度要求的不断提升，高运动速度带来气体湍流的运动特性更为复杂，导致气体静压轴承极易发生气锤失稳与半涡振动失稳。因此，高稳定性成为未来高速气体静压轴承发展的一个重要方向。
4.现有公开号为cn101042159的中国专利，公开了一种空气轴承，含有空气轴承本体，在空气轴承本体的上部设有环槽和与环槽相连通的节流孔，并在节流孔内设有节流塞，在所述的空气轴承本体上部中央设有上腔室，下部中央设有下腔室，在上腔室和下腔室之间设有阻尼孔；所述的空气轴承本体的上部与被支承件的下部固定连接，空气轴承本体的下部与轴承座之间留有气隙，形成一个类似空气弹簧双腔室的结构
5.发明人认为，现有技术中的空气轴承显著地增加了空气轴承的内部气腔，从而导致空气轴承的刚度降低，存在待改进之处。

技术实现要素：

6.针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承。
7.根据本发明提供的一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承,包括气浮轴、气浮前止推板、气浮后止推板以及气浮轴套，所述气浮轴套套设在气浮轴上，所述气浮前止推板和气浮后止推板二者分别紧固安装在气浮轴的两端，且所述气浮前止推板和气浮后止推板限制气浮轴套和气浮轴二者沿气浮轴轴向的相对运动；所述气浮轴与气浮轴套之间设置有用于形成薄气膜的作用件；所述气浮轴与气浮轴套之间还设置有磁感抑制组件，所述磁感抑制组件用于抑制气浮轴和气浮轴套二者的相对运动。
8.优选地，所述气浮轴套内设置有气体流道，所述气体流道包括进气口和连通口，所述连通口在气浮轴套靠近气浮前止推板的一侧、气浮轴套靠近气浮后止推板的一侧以及气浮轴套靠近气浮轴的外侧环面分别设置有一个或多个，任一所述连通口均与进气口连通；所述作用件包括节流塞，所述节流塞在任一连通口处均设置有一个。
9.优选地，所述气浮轴套靠近气浮轴的侧壁上设置有容置腔，所述容置腔用于容纳磁感抑制组件。
10.优选地，所述磁感抑制组件包括第一磁体、第二磁体以及导磁片，所述第一磁体和
第二磁体二者均紧固安装在气浮轴上，所述第一磁体和第二磁体二者呈间隔设置，且所述第一磁体和第二磁体二者的异性磁极呈相对设置，所述导磁片紧固安装在气浮轴套上，且所述导磁片探入第一磁体和第二磁体之间。
11.优选地，所述导磁片的材质包括金属铜、金属铝等导磁材料。
12.优选地，所述第一磁体和第二磁体二者均包括永磁体。
13.优选地，所述第一磁体和第二磁体二者均竖直安装在气浮轴上。
14.优选地，所述第一磁体和第二磁体二者均水平安装在气浮轴上。
15.优选地，任一所述节流塞与其靠近的气浮前止推板、气浮后止推板或气浮轴的外侧环面均呈间隔设置。
16.优选地，任一所述节流塞与其靠近的气浮前止推板、气浮后止推板或气浮轴的外侧环面均呈贴合设置。
17.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
18.1、本发明通过固连于气浮轴上的第一磁体和第二磁体与固连于气浮轴套上的导磁片配合，从而使气浮轴与气浮轴套产生相对微小运动时，导磁片上产生感应涡流，从而获得非接触阻尼力，有助于抑制气浮轴与气浮轴套的相对微小运动，进而有助于提高轴颈轴承的稳定性，且保证了轴颈轴承的刚度；
19.2、本发明通过第一磁体、第二磁体和导磁片的配合，产生非接触阻尼力抑制气浮轴与气浮轴套的相对微小运动，且通过改变第一磁体和第二磁体的数量和间隙大小，即能够实现调节非接触阻尼力的大小，有助于提高轴颈轴承的适用性，且结构简单，稳定性好。
20.3、本发明通过改变节流塞的安装位置，实现了小孔节流气体静压轴承和环型孔节流气体静压轴承两种形式，有助于提高气体静压轴承的适用性。
附图说明
21.通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
22.图1为本技术主要体现气体静压轴颈轴承整体结构的剖面示意图；
23.图2为本技术主要体现节流塞安装结构的示意图；
24.图3为本技术主要体现变化例1中气体静压轴颈轴承整体结构的剖面示意图；
25.图4为本技术主要体现变化例2中节流塞安装结构的示意图。
26.图中所示：
27.具体实施方式
28.下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。
29.如图1所示，根据本发明提供的一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承，包括气浮轴3、气浮前止推板1、气浮后止推板4以及气浮轴套2，气浮轴套2同轴套设在气浮轴3上，气浮前止推板1和气浮后止推板4二者分别固定安装在气浮轴3的两端，且气浮前止推板1和气浮后止推板4配合限制气浮轴套2和气浮轴3二者沿气浮轴3轴向的相对运动。气浮轴3与气浮轴套2之间设置有磁感抑制组件9，磁感抑制组件9用于抑制气浮轴3和气浮轴套2二者的相对运动。
30.如图1所示，气浮轴套2内一体成型有气体流道10，气体流道10包括进气口11和连通口12，进气口11在气浮轴套2外环面的中部开设有一个。连通口12在气浮轴套2靠近气浮前止推板1的一侧、气浮轴套2靠近气浮后止推板4的一侧均开设有两个，且位于气浮轴套2靠近气浮前止推板1的一侧的两个连通口12以气浮轴3的轴线为对称中心呈对称设置，位于气浮轴套2靠近气浮后止推板4的一侧的两个连通口12以气浮轴3的轴线为对称中心呈对称设置。
31.连通口12在气浮轴套2靠近气浮轴3的外侧环面的一侧开设有四个，其中两个连通口12位于气浮轴3轴向的一侧并以气浮轴3的轴向为对称中心呈对称设置，另外两个连通口12位于气浮轴3轴向的另一侧并以气浮轴3的轴向为对称中心呈对称设置。
32.如图1和图2所示，任一连通口12均与进气口11连通，且气浮轴套2上的气体流道10各段的走向均垂直于气浮轴套2的轴向或平行于气浮轴套2的轴向。任一连通口12处均嵌设有一个作用件，作用件为节流塞5，且任一节流塞5均与其靠近的气浮前止推板1、气浮后止推板4或气浮轴3的外侧环面呈间隔设置，从而形成了小孔节流气体静压轴承。压缩空气以特定的压力经进气口11进入气浮轴套2内部的气体流道10内，分别流过多个连通口12处的节流塞5，并在多个连通口12处形成薄气膜，气浮轴3通过其与气浮轴套2接触面之间的薄气膜气悬浮于气浮轴套2。
33.如图1所示，气浮轴套2靠近气浮轴3的侧壁上开设有容置腔13，磁感抑制组件9包
括第一磁体6、第二磁体8以及导磁片7，第一磁体6和第二磁体8均为永磁体，导磁片7的材料包括金属铜、金属铝等导磁材料，本技术优选使用金属铜。第一磁体6和第二磁体8二者均固定安装在气浮轴3上，第一磁体6和第二磁体8呈间隔设置，且第一磁体6的s极与第二磁体8的n极呈相对设置，第一磁体6和第二磁体8均自其与气浮轴3的连接处向远离气浮轴3的方向竖直延伸，且第一磁体6和第二磁体8与容置腔13的内壁均呈间隔设置。
34.导磁片7固定安装在容置腔13远离气浮轴3的侧壁上，导磁片7自其与容置腔13侧壁的连接处向靠近气浮轴3的方向延伸，直至导磁片7探入第一磁体6和第二磁体8之间。当气浮轴3与气浮轴套2之间产生在垂直于气浮轴套2轴向的平面内的微小运动时，此时导磁片7上产生感应涡电流，从而获得非接触阻尼力，阻碍导磁片7相对第一磁体6和第二磁体8的相对运动，进而抑制气浮轴3相对气浮轴套2在垂直于气浮轴套2轴向的平面内的微小运动，进而提高轴颈轴承沿垂直于气浮轴套2轴向平面的稳定性。
35.实际使用中，根据轴颈轴承承载量的不同，能够通过调节第一磁体6和第二磁体8的数量和间隙大小，来调节轴颈轴承非接触阻尼力的大小。
36.变化例1
37.如图3所示，第一磁体6和第二磁体8二者均固定安装在气浮轴3上，第一磁体6与气浮轴3的环面水平贴合，第二磁体8固定安装在第一磁体6远离气浮轴3的一侧，第一磁体6和第二磁体8呈间隔设置，第一磁体6的s极和第二磁体8的n极呈相对设置，且第一磁体6和第二磁体8与容置腔13的内壁均呈间隔设置。
38.导磁片7固定安装在容置腔13远离气浮轴3的侧壁上，导磁片7自其与容置腔13侧壁的连接处先向靠近气浮轴3的方向延伸，再向水平方向延伸，直至导磁片7探入第一磁体6和第二磁体8之间。当气浮轴3和气浮轴套2产生沿气浮轴套2轴向的微小运动时，此时导磁片7上产生感应涡电流，从而获得非接触阻尼力，阻碍导磁片7相对第一磁体6和第二磁体8的相对运动，进而抑制气浮轴3相对气浮轴套2沿气浮轴套2轴向的微小运动，进而提高轴颈轴承沿气浮轴套2轴向的稳定性。
39.变化例2
40.如图4所示，任一节流塞5与其靠近的气浮前止推板1、气浮后止推板4或气浮轴3的外侧环面均贴合，从而实现气浮轴3与气浮轴套2之间形成环型孔节流气体静压轴承形式。
41.工作原理
42.工作中，压缩空气以一定的压力经进气口11进入气浮轴套2内的气体流道10内，再分别流过多个连通口12处的节流塞5，并在多个连通口12处形成薄气膜，气浮轴3通过其与气浮轴套2接触面之间的薄气膜气悬浮于气浮轴套2；借助第一磁体6、第二磁体8和导磁片7三者的配合，当气浮轴3与气浮轴套2之间产生垂直于气浮轴套2轴向的微小运动时，或当气浮轴3与气浮轴套2之间产生沿气浮轴套2轴向的微小运动时，此时导磁片7上均产生感应涡电流，从而获得非接触阻尼力，阻碍导磁片7相对第一磁体6和第二磁体8的相对运动，进而抑制气浮轴3相对气浮轴套2的微小运动，进而提高轴颈轴承的稳定性。
43.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“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，仅是为了便于描述本技术和简化描述，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技术的限制。
44.以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本技术的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

技术特征：

1.一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承，其特征在于，包括气浮轴(3)、气浮前止推板(1)、气浮后止推板(4)以及气浮轴套(2)，所述气浮轴套(2)套设在气浮轴(3)上，所述气浮前止推板(1)和气浮后止推板(4)二者分别紧固安装在气浮轴(3)的两端，且所述气浮前止推板(1)和气浮后止推板(4)限制气浮轴套(2)和气浮轴(3)二者沿气浮轴(3)轴向的相对运动；所述气浮轴(3)与气浮轴套(2)之间设置有用于形成薄气膜的作用件；所述气浮轴(3)与气浮轴套(2)之间还设置有磁感抑制组件(9)，所述磁感抑制组件(9)用于抑制气浮轴(3)和气浮轴套(2)二者的相对运动。2.如权利要求1所述的一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承，其特征在于，所述气浮轴套(2)内设置有气体流道(10)，所述气体流道(10)包括进气口(11)和连通口(12)，所述连通口(12)在气浮轴套(2)靠近气浮前止推板(1)的一侧、气浮轴套(2)靠近气浮后止推板(4)的一侧以及气浮轴套(2)靠近气浮轴(3)的外侧环面分别设置有一个或多个，任一所述连通口(12)均与进气口(11)连通；所述作用件包括节流塞(5)，所述节流塞(5)在任一连通口(12)处均设置有一个。3.如权利要求1所述的一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承，其特征在于，所述气浮轴套(2)靠近气浮轴(3)的侧壁上设置有容置腔(13)，所述容置腔(13)用于容纳磁感抑制组件(9)。4.如权利要求1所述的一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承，其特征在于，所述磁感抑制组件(9)包括第一磁体(6)、第二磁体(8)以及导磁片(7)，所述第一磁体(6)和第二磁体(8)二者均紧固安装在气浮轴(3)上，所述第一磁体(6)和第二磁体(8)二者呈间隔设置，且所述第一磁体(6)和第二磁体(8)二者的异性磁极呈相对设置，所述导磁片(7)紧固安装在气浮轴套(2)上，且所述导磁片(7)探入第一磁体(6)和第二磁体(8)之间。5.如权利要求4所述的一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承，其特征在于，所述导磁片(7)的材质包括金属铜、金属铝等导磁材料。6.如权利要求4所述的一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承，其特征在于，所述第一磁体(6)和第二磁体(8)二者均包括永磁体。7.如权利要求4所述的一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承，其特征在于，所述第一磁体(6)和第二磁体(8)二者均竖直安装在气浮轴(3)上。8.如权利要求4所述的一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承，其特征在于，所述第一磁体(6)和第二磁体(8)二者均水平安装在气浮轴(3)上。9.如权利要求1所述的一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承，其特征在于，任一所述节流塞(5)与其靠近的气浮前止推板(1)、气浮后止推板(4)或气浮轴(3)的外侧环面均呈间隔设置。10.如权利要求1所述的一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承，其特征在于，任一所述节流塞(5)与其靠近的气浮前止推板(1)、气浮后止推板(4)或气浮轴(3)的外侧环面均呈贴合设置。

技术总结

本发明提供了一种基于非接触阻尼抑振的气体静压轴颈轴承，包括气浮轴、气浮前止推板、气浮后止推板以及气浮轴套，气浮轴套套设在气浮轴上，气浮前止推板和气浮后止推板分别安装在气浮轴的两端，且用于限制气浮轴套和气浮轴二者沿气浮轴轴向的相对运动；气浮轴与气浮轴套之间设置有用于形成薄气膜的作用件；气浮轴与气浮轴套之间还设置有磁感抑制组件，磁感抑制组件用于抑制气浮轴和气浮轴套二者的相对运动。通过第一磁体和第二磁体与导磁片配合，从而使气浮轴与气浮轴套产生相对运动时，导磁片上产生感应涡流，从而获得非接触阻尼力，有助于抑制气浮轴与气浮轴套的相对运动，进而有助于提高轴颈轴承的稳定性，且保证了轴颈轴承的刚度。的刚度。的刚度。