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一种空气轴承转子系统及其气浮间隙调控方法
作者:佚名    专利技术来源:本站原创    点击数:307    更新时间:2025/11/10           ★★★
摘要:本发明公开一种空气轴承转子系统及其气浮间隙调控方法,包括直线推力轴承和安装在直线推力轴承内腔中的电主轴,所述直线推力轴承的内腔两端安装有轴承固定座,所述轴承固定座通过压电陶瓷促动器与所述直线推力轴承相连,两个所述轴承固定座的内腔中对应安装有锥形径向轴承,电主轴一端穿过直线推力轴承第一端的锥形径向轴承向外伸出,另一端穿过直线推力轴承第二端的锥形径向轴承向外伸出,所述电主轴与锥形径向轴承的内腔之间形成有径向气浮间隙。本方案通过结构和调控方法的改进,具有气膜作用力实时可控、轴颈运动精度高、回转误差小、系统功能兼容性强等优点。
专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN202311784687.8
申请日期:
2023-12-23
公开/公告号:
CN117515036A
公开/公告日:
2024-02-06
主分类号:
F16C32/06(2006.01)(不包含在其他类目中的轴承)
分类号:
F16C32/06(2006.01)
申请/专利权人:
申请人地址:
471000 河南省洛阳市涧西区西苑路48号
专利代理机构:
洛阳公信知识产权事务所(普通合伙)
代理人:
吴佳
国别省市代码:
河南,41
权利要求:
1.一种空气轴承转子系统,其特征在于:包括直线推力轴承和安装在直线推力轴承内腔中的电主轴,所述直线推力轴承的内腔两端安装有轴承固定座,所述轴承固定座通过压电陶瓷促动器与所述直线推力轴承相连,两个所述轴承固定座的内腔中对应安装有锥形径向轴承,电主轴一端穿过直线推力轴承第一端的锥形径向轴承向外伸出,另一端穿过直线推力轴承第二端的锥形径向轴承向外伸出,所述电主轴与锥形径向轴承的内腔之间形成有径向气浮间隙。 2.根据权利要求1所述的空气轴承转子系统,其特征在于:沿所述锥形径向轴承的径向主体开设有贯通的第一节流孔,所述第一节流孔沿锥形径向轴承的整个主体上均匀环绕分布,所述轴承固定座对应所述第一节流孔的位置设置有内环形气道槽,所述内环形气道槽与第一节流孔第一端衔接,所述第一节流孔的第二端与所述径向气浮间隙连通。 3.根据权利要求1或2所述的空气轴承转子系统,其特征在于:所述直线推力轴承包括轴承本体,所述轴承本体整体呈圆环筒状结构,在轴承本体的两端边缘处环绕设置有若干用于固定压电陶瓷促动器的安装槽;所述轴承本体沿中心轴向具有两端贯通的腔体,所述腔体内沿内壁面环绕分布有若干滚动机构,所述滚动机构与滚动体的外壁接触,以实现滚动体与直线推力轴承的相对移动。 4.根据权利要求3所述的空气轴承转子系统,其特征在于:所述腔体靠近中间位置环绕设置有环形止挡部;所述环形止挡部设置有止挡台和位于止挡台两侧的安装台,所述止挡台和安装台沿腔体内壁中段的整个环向设置。 5.根据权利要求4所述的空气轴承转子系统,其特征在于:所述电主轴包括圆柱形的轴本体,所述轴本体中段位置设置有环形止推部,所述环形止推部环绕轴本体的柱体外壁设置,环形止推部与止挡台对应设置,所述止挡台的厚度与环形止推部的厚度相同,在环形止推部的两侧的轴本体的长度与安装台轴向长度一致且位置对应,从而通过安装台内环面、止挡台的止挡面、环形止推部的侧面和轴本体轴面围成用于安装静压止推轴承的容纳空间。 6.根据权利要求5所述的空气轴承转子系统,其特征在于:所述电主轴还包括分别与轴本体两端连接的第一锥形轴和第二锥形轴,所述第一锥形轴的另一端连接有第一小径轴,所述第二锥形轴的另一端连接有第二小径轴),所述圆柱轴体、第一锥形轴、第二锥形轴、第一小径轴和第二小径轴同轴设置,第一锥形轴和第二锥形轴均为圆台形结构,第一锥形轴和第二锥形轴均包括大径端和小径端,第一锥形轴、第二锥形轴的大径端的直径等于轴本体的直径。 7.根据权利要求5所述的空气轴承转子系统,其特征在于:所述静压止推轴承与锥形径向轴承的一端端面固定连接,所述静压止推轴承包括设置在外环面的外环形气道槽,在外环形气道槽两侧形成由第一环形凸台和第二环形凸台,其中第一环形凸台与锥形径向轴承的连接端面上形成有气孔通道,所述第二环形凸台环绕其中心轴线的若干第二节流孔,所述第二节流孔一端连接外环形气道槽,另一端与静压止推轴承和止挡台之间的轴向气浮间隙连通。 8.根据权利要求5所述的空气轴承转子系统,其特征在于:在所述锥形径向轴承的环形内表面和静压止推轴承面向止挡台的端面上均设置有压力传感器,用于实时检测气膜间隙的气膜承载力。 9.根据权利要求5所述的空气轴承转子系统,其特征在于:所述锥形径向轴承的内腔靠近端部位置沿周向均匀环绕分布设置有光电位移传感器,用于实时检测电主轴与锥形径向轴承内壁的间隙变化。 10.根据权利要求1-9所述的一种空气轴承转子系统的气浮间隙调控方法,其特征在于: 步骤一、光电位移传感器实时监测电主轴的位置变化,从而获取锥形径向轴承与电主轴的径向气浮间隙的大小,并计算得到电主轴的径向偏移量;将其与预定的周向偏移量进行比较,压力传感器用于实时检测气浮间隙的气膜承载力变化,以反馈给控制器,用于判断起浮间隙对应的气膜承载力是否达到预定数值; 步骤二、根据所建立的气浮间隙实时调控模型,根据电主轴的径向偏移量和气膜承载力变化,通过对应电压激励压电陶瓷促动器,由轴承固定座、锥形径向轴承和静压止推轴承组成的所述运动体移动到预定位置,电主轴的径向气浮间隙和轴向气浮间隙得以调控,从而使得电主轴获取对应的气膜承载力。

 

 

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