一种可回收废气的空气静压轴承及设计方法

摘要

本发明属于精密加工及测量技术领域，涉及一种空气轴承技术，包括主轴、轴承套，外部排气管，在轴承套内设置封闭零压槽环路收集所有废气，轴承套两端的零压槽环路还将位于二者之间的高压区与外部环境隔离，零压槽环路与外部排气管之间通过排气管道或者直接用排气孔连接起来，由外部排气管将所有废气引出、回收。本发明首次提出将在空气静压轴承内设置封闭的零压槽环路，对废气进行有目的的引导，使它与测量环境分离，消除了因废气的排放所产生的气体扰动对测量环境的影响，显著提高了测量系统的测量精度，优化了空气静压轴承的结构，有效的防止了灰尘从排气孔进入轴承，可广泛用于精密加工及测量装备中。

说明书

技术领域

本发明专利涉及一种空气静压轴承技术，可广泛用于精密加工及测量装备中，属于精密加工及测量技术领域。

技术背景

随着超精密加工和检测技术的发展，超高精度的回转运动和直线运动的实现越来越重要。空气静压轴承因其高精度、长寿命的优点，广泛应用于现代超精密加工机床和测量仪器中，实现高精度回转和直线运动。

现有空气静压轴承一般由轴承套和主轴构成。在轴承套工作面上加工有直径极小的供气孔，在轴承套的腔体内装入主轴，高压空气通过供气孔喷向主轴的工作面产生气浮力使主轴与轴承套分离，并在轴承套与主轴之间的间隙内形成高压区。高压气体在轴承套与主轴之间形成一层极薄的气体润滑膜，主轴可近乎无摩擦的在轴承套内转动或沿轴向作直线运动。为了保持空气静压轴承的稳定，在轴承套工作面上还设有零压槽，它通过排气孔与外界直接相连，作为润滑剂的气体就通过零压槽内的排气孔直接排出轴承，也有一小部分通过主轴与轴承套之间的间隙直接排到外界。

在现有的空气静压轴承的工作过程中，高压区通过零压槽和排气孔直接与轴承外部环境相连，所有高压气体作为润滑剂工作完毕后都被直接排到腔体外的环境中，而废气的不断产生、流动，使轴承周围的环境在轴承工作过程中一直处于急剧变化的状态，形成很强的气流扰动。在精密测量尤其是光学精密测量中，气流扰动将产生微振动和空气介质折射率的变化，严重影响仪器装备的测量精度。

发明内容

针对废气干扰测量环境的状况，本发明提出一种可回收废气的空气静压轴承及设计方法，其目的是彻底根除废气对测量环境的干扰。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的。

本发明的一种可回收废气的空气静压轴承及设计方法，包括以下特征：

首先，在轴承套内设置封闭零压槽环路收集废气，将高压区设置在轴承套两端的零压槽环路之间，并通过轴承套两端的零压槽环路与外部环境隔离；其次，用外部排气管将轴承排气孔或排气管道连接起来，使从排气孔或排气管道流出的所有废气都通过外部排气管引出、回收。

还可以在轴承套内设置两个或多个封闭的零压槽环路和一个或多个高压区，每一个高压区两侧都有零压槽环路分布，多个零压槽环路收集所有废气，轴承套两端的零压槽环路还将位于二者之间的多个高压区与外部环境隔离。

零压槽环路之间既可以通过排气管道互相连接，通过与排气管道相连的外部排气管将废气引出、回收，也可以分别通过排气孔和外部排气管独立将废气引出、回收。

一种可回收废气的空气静压轴承装置，包括主轴8，其特征在于：还包括外部排气管9、轴承套10；在轴承套10的工作面两端设置封闭的零压槽环路3、零压槽环路7；在轴承套10的内部设置排气管道11，零压槽环路3、零压槽环路7通过排气管道11互相连接；将外部排气管9与排气管道11相连，用于将废气引出、回收。

还可以包括多个封闭的零压槽环路和高压区，每一个高压区两侧都有零压槽环路分布，多个零压槽环路通过排气管道11互相连接，将外部排气管9与排气管道11相连接，用于将废气引出、回收。

还可以包括多个排气孔，多个零压槽环路还可以分别通过排气孔和外部排气管相连接，用于将废气引出、回收。

有益效果：

1.首次提出将在空气静压轴承内设置封闭的零压槽环路，将不同的独立零压槽环路通过排气管道或排气孔与外部排气管连接，对废气进行有目的的引导，使它与测量环境分离，不直接排到测量环境中去，从而消除了因废气的排放所产生的气体扰动对测量环境的影响，显著提高了测量系统的测量精度；

2.优化了空气静压轴承的结构，省去了大部分的排气孔；

3.由于轴承套上没有直接与外界环境相连的排气孔，有效的防止了灰尘从排气孔进入轴承。

附图说明

图1为本发明的包含两个零压槽环路、一个高压区、通过排气管道连接零压槽环路与外部排气管道的结构示意图；

图2为本发明的包含两个零压槽环路、一个高压区、通过排气孔连接零压槽环路与外部排气管道的结构示意图；

图3为本发明的包含多个零压槽环路、多个高压区、通过排气管道连接零压槽环路与外部排气管道的结构示意图；

图4为本发明的包含多个零压槽环路、多个高压区、通过排气孔连接零压槽环路与外部排气管道的结构示意图；

图5为本发明实施例1的示意图；

图6为本发明实施例2的示意图；

其中：1-外部供气管、2-供气管道、3-零压槽环路、4-供气孔、5-高压区、6-供气孔、7-零压槽环路、8-主轴、9-外部排气管、10-轴承套、11-排气管道、12-供气孔、13-供气回路、14-供气孔、15-排气孔、16-排气孔、17-外部排气管、18-外部排气管、19-零压槽环路、20-高压区、21-排气孔、22-外部排气管。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。

本发明的基本思想是将废气进行引导、回收，使之与测量环境分离，消除因废气的排放所产生的气体扰动对测量环境的影响，提高测量系统的测量精度。

实施例1

本发明的实施例1的结构如图5所示，一种可回收废气的空气静压直线轴承装置，包括外部供气管1、外部排气管9、主轴8、轴承套10，在轴承套10的腔体表面上设置了供气孔4、供气孔12、供气孔6、供气孔14、零压槽环路3、零压槽环路19、零压槽环路7，在轴承工作的时候，相邻的零压槽环路3、零压槽环路7和零压槽环路7、零压槽环路19之间形成高压区5和高压区20，在轴承套10内部设置了供气管道2、供气回路13、排气管道11，供气回路13将供气孔4、供气孔12、供气孔6、供气孔14连接起来，外部供气管1和供气管道2通过供气回路13和供气孔4、供气孔12、供气孔6、供气孔14与高压区5、高压区20连接起来；零压槽环路3、零压槽环路7、零压槽环路19与排气管道11和外部排气管9连接起来。

使用时，在轴承套10的腔体内装入主轴8；其工作过程为：高压空气由外部供气管1进入供气管道2，在供气回路13内流动，通过供气孔4、供气孔12、供气孔6、供气孔14、流出轴承套10喷向主轴8的表面，在气体压力的作用下，主轴8与轴承套10分离，高压气体进入主轴8与轴承套10之间的间隙并形成高压区5、高压区20。在轴承工作时，主轴8与轴承套10之间形成一层极薄的气体润滑膜，主轴8就可以几乎无摩擦的在轴承套10内沿轴向运动。流出高压区5、高压区20的废气进入零压槽环路3、零压槽环路19、零压槽环路7，经过排气管道11流出轴承套10，再通过外部排气管9排放到测量环境以外的地方。这样就消除了将废气气流对测量环境产生的影响。

实施例2

本发明实施例2的结构如图6所示，与实施例1不同的是主轴8是圆形的，高压空气由外部供气管1进入供气管道2，在供气回路13内流动，通过供气孔4、供气孔12、供气孔6、供气孔14、流出轴承套10喷向主轴8的表面，在气体压力的作用下，主轴8与轴承套10分离，高压气体进入主轴8与轴承套10之间的间隙并形成高压区5、高压区20。在轴承工作时，主轴8与轴承套10之间形成一层极薄的气体润滑膜，主轴8就可以几乎无摩擦的在轴承套10内转动，工作过程同实施例1。

以上结合附图对本发明的具体实施方式作了说明，但这些说明不能被理解为限制了本发明的范围，本发明的保护范围由随附的权利要求书限定，任何在本发明权利要求基础上的改动都是本发明的保护范围。