一種帶狀態監測的預載荷多孔氣懸浮軸承的製作方法

2023-07-11 08:08:01 2

本發明涉及一種軸承，特別是指一種帶狀態監測的預載荷多孔氣懸浮軸承。

背景技術：

隨著航天技術、精密儀器、高速機電設備等領域的發展，在無摩擦運動技術的應用需求中，系統對運行期間的承載穩定性提出了更高的要求，尤其是模擬微重力環境下的仿真技術，成為進行相關高科技研究的重要手段。

當前氣浮軸承使用的一個嚴重製約是只能用於向上支撐方案中，或者在小角度斜面運行，不能實現吊掛的懸停狀態下進行無摩擦運動；在已有的發明案例中，一些氣浮應用方式也只是單純地在工作面上實現了單一受力方向；同時任何一個工作面只是採用單一的或氣浮或吸附工作方式，此受力方式受限於小孔節流式氣浮軸承的局限性，剛度和穩定性小，並要求工件具有非常對稱的集合精度；軸承在工作時的運動情況不能夠人為地及時監測。

內容

本發明提出一種帶狀態監測的預載荷多孔氣懸浮軸承，通過預載荷力與多孔氣懸浮軸承浮力的作用形成懸浮力，它可以在額定工作範圍內以一定的間隙懸浮在工作面上，實現了無摩擦運動；所應用的多孔介質節流器，結構為內吸外浮、內浮外吸、吸浮層次反覆交錯等結構，預載荷力力源廣泛；同時具有垂直於工作面的雙向穩定力，此種受力方式克服了小孔節流式氣浮軸承的局限性，剛度和穩定性大，對集合精度的要求小，最終使帶狀態監測的預載荷多孔氣懸浮軸承具有優良的性能表現；軸承還附帶結合多類軸承工作狀態傳感器對軸承工作狀態進行監測，監測內容涉及振動、供氣壓力、軸承受力、軸承工作失效狀態等。本發明結構簡單、實現了無摩擦運動、預載荷力力源廣泛、穩定性優良、對集合精度要求小、可以對工作狀態進行實時監測，應用時無需球面支撐、抗傾覆力矩和工作剛度更好、個別方案帶有自保護屬性等，在吊掛使用的場合更有不可替代的應用優勢。

本發明的技術方案是這樣實現的：

一種帶狀態監測的預載荷多孔氣懸浮軸承，所述軸承體上設置有正向浮力結構和反向吸附力預載荷結構。正向浮力結構在工作時結合工作面產生向上的浮力，反向吸附力預載荷結構工作時結合工作面產生與浮力相反的預載荷力。

進一步，所述正向浮力結構包括供氣管、通孔、槽體、支撐筋以及多孔介質節流器；所述正向浮力結構包括供氣管、通孔、槽體、支撐筋以及多孔介質節流器；所述通孔設置在所述軸承體上；所述多孔介質節流器卡扣在所述軸承體的一端面上；所述多孔介質節流器所卡扣的所述軸承體的一端面上設置多組所述槽體；所述相鄰槽體之間形成多組所述支撐筋；同時，所述通孔的一端與所述槽體相通；所述通孔的另一端連接所述供氣管。工作時，所述供氣管吸入外界氣體並使所述通孔內產生正壓，所述供氣管通過所述通孔與所述槽體為多孔介質節流器供氣，所述多孔介質節流器相對於工作面產生向上的浮力。

進一步，所述反向吸附力預載荷結構為真空反向吸附力預載荷結構；所述真空反向吸附力預載荷結構包括真空腔和吸氣管；所述吸氣管與所述真空腔連接。真空反向吸附力預載荷結構要求工作時的工作面具有一定的光潔度和平面度。工作時，吸氣管內氣壓為負壓狀態，所述吸氣管將真空腔內的氣體吸走使真空腔內產生負壓，所述負壓與工作面結合產生與浮力相反的真空預載荷力。

進一步，所述真空腔內設有減容丘，根據負壓區域的大小和設計需要可以加設減容丘。

進一步，所述反向吸附力預載荷結構除了真空反向吸附力預載荷結構外也可以替換為磁力反向吸附力預載荷結構，所述磁力反向吸附力預載荷結構包括磁鐵；所述磁鐵設置在設置所述多孔介質節流器的端面上。所述磁鐵通過膠結、機械或過盈與所述軸承體上的所述凸臺結合。

進一步，所述磁力反向吸附力預載荷結構中所述磁鐵為永磁鐵或電磁鐵。磁力預載荷要求工作面具有一定的光潔度、平面度和具有原磁體結構，使軸承與工作面之間產生相互吸附力。磁力反向吸附力預載荷結構要求工作面上設有原磁鐵，工作時，所述磁鐵結合工作面上的原磁體產生與浮力相反的磁吸附預載荷力，浮力和與之相反的磁吸附預載荷力相互作用使軸承處於懸浮狀態。

進一步，所述多孔介質節流器為多孔質片。

進一步，所述軸承體為圓柱體、長方體或任意多面體。

更進一步，所述軸承體還設置有狀態監測傳感器，結合多類軸承工作狀態，所述狀態監測傳感器對所述軸承體的工作狀態進行監測，監測內容涉及振動、供氣壓力、軸承受力、軸承工作失效狀態等；所述工作狀態傳感器可選擇加速度傳感器、氣壓傳感器、受力傳感器、失效狀態傳感器等，並分別對軸承振動、工作氣壓、軸承承載力、軸承失效狀態等進行監測。

使用本發明的具體實施例，通過預載荷力與多孔氣懸浮軸承浮力的作用形成懸浮力，它可以在額定工作範圍內以一定的間隙懸浮在工作面上，實現了無摩擦運動；所應用的多孔介質節流器，結構為內吸外浮、內浮外吸、吸浮層次反覆交錯等結構，預載荷力力源廣泛；同時具有垂直於工作面的雙向穩定力，此種受力方式克服了克服了小孔節流式氣浮軸承的局限性，剛度和穩定性大，對集合精度的要求小，最終使帶狀態監測的預載荷多孔氣懸浮軸承具有優良的性能表現；軸承還附帶結合多類軸承工作狀態傳感器對軸承工作狀態進行監測，監測內容涉及振動、供氣壓力、軸承受力、軸承工作失效狀態等。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發明的一些實施例，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明具體實施例中一種帶狀態監測的預載荷多孔氣懸浮軸承工作時的結構示意圖；

圖2為本發明具體實施例中一種帶狀態監測的真空預載荷多孔氣懸浮軸承的剖面圖；

圖3為本發明具體實施例中一種帶狀態監測的磁力預載荷多孔氣懸浮軸承的剖面圖。

註：因為傳感器為非結構性標準化部件，其應用方法具有通用性，所以上述各圖示中傳感器不額外做附加表示，具體應用時傳感器通過螺紋連接、粘接、過盈配合等方式與軸承的相關位置連接即可。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有作出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

在本發明的具體實施例中，見圖1至圖3，一種帶狀態監測的預載荷多孔氣懸浮軸承，包括軸承體3，工作時需配合軸部1和工作面4，軸承體3和軸部1之間通過固定元件2連接，顯然，軸部1也可以與軸承體3設計為一體；其中，軸承體3可以是圓柱體、長方體或其它任意多面體，工作面4可以是平面、曲面或多面複合。

在本發明的具體實施例中，見圖1至圖3，軸承體3上還設置有正向浮力結構、反向吸附力預載荷結構和狀態監測傳感器。工作時，正向浮力結構產生的向上的浮力和反向吸附力預載荷結構產生的與浮力相反的預載荷力共同施加於工作面4上，兩種力與其它外力保持均衡並使軸承保持在懸浮狀態。

在本發明的具體實施例中，軸承3上設置的狀態監測傳感器會根據多類軸承3的不同工作狀態，對不同的類型的軸承3的工作狀態進行監測，監測內容涉及振動、供氣壓力、軸承受力、軸承工作失效狀態等。可選的軸承3的狀態傳感器可以為：加速度傳感器、氣壓傳感器、受力傳感器、失效狀態傳感器等，以上傳感器分別對軸承振動、工作氣壓、軸承承載力、軸承失效狀態等進行監測。

在本發明的具體實施例一中，見圖2，帶狀態監測的預載荷多孔氣懸浮軸承為帶狀態監測的真空預載荷多孔氣懸浮軸承，包括正向浮力結構、反向吸附力真空預載荷結構和狀態監測傳感器；真空預載荷多孔氣懸浮軸承的正向浮力結構包括正壓供氣管5、通孔7、槽體10、支撐筋9以及多孔介質節流器8；通孔7設置在軸承體3上；多孔介質節流器8卡扣在軸承體3的一端面上；多孔介質節流器8所卡扣的軸承體3的一端面上設置多組槽體10；相鄰槽體10之間形成多組支撐筋9；同時，通孔7的一端與槽體10相通；通孔7的另一端連接正壓供氣管5。工作時，正壓供氣管5供給壓縮氣體並使通孔7、槽體10內產生正壓，正壓供氣管5通過通孔7與槽體10為多孔介質節流器8供氣，多孔介質節流器8相對於工作面4產生向上的浮力。

在本發明的具體實施例一中，見圖2，帶狀態監測的真空預載荷多孔氣懸浮軸承得反向吸附力預載荷結構為反向吸附力真空預載荷結構，反向吸附力真空預載荷結構包括真空腔11和負壓吸氣管6，真空腔11與負壓吸氣管6連接。真空反向吸附力預載荷結構要求工作時的工作面4具有一定的光潔度和平面度。工作時，真空腔11內氣壓為負壓狀態，負壓吸氣管6將真空腔11內的氣體吸走使真空腔11內產生負壓，真空腔11內產生的負壓與工作面4結合產生與浮力相反的真空預載荷力。

在本發明的具體實施例一中，見圖2，根據真空腔11內負壓區域的大小與設計需要可加設減容丘，可在吸附面積不變的前提下減小真空腔的容積，從而提升吸附效果；在具體實施例中真空反向吸附力預載荷結構與正向浮力結構的相對位置可以互換或者彼此交錯。

在本發明的具體實施例二中，見圖3，帶狀態監測的預載荷多孔氣懸浮軸承為帶狀態監測的磁力預載荷多孔氣懸浮軸承，包括正向浮力結構、磁力反向吸附力預載荷結構和狀態監測傳感器。正向浮力結構包括正壓供氣管12、通孔13、槽體16、支撐筋17以及多孔介質節流器15；通孔13設置在軸承體3上，多孔介質節流器15卡扣在軸承體3的一端面上，多孔介質節流器15所卡扣的軸承體3的一端面上設置多組槽體16，相鄰槽體16之間形成多組支撐筋17，同時，通孔13的一端與槽體16相通，通孔13的另一端連接正壓供氣管12。工作時，正壓供氣管12供給壓縮氣體並使通孔13內產生正壓，正壓供氣管12通過通孔13與槽體16為多孔介質節流器15供氣，多孔介質節流器15相對於工作面4產生向上的浮力。

與具體實施例一不同的是，見圖3，本發明的具體實施例二中的帶狀態監測的預載荷多孔氣懸浮軸承的反向吸附力預載荷結構為磁力反向吸附力預載荷結構，磁力反向吸附力預載荷結構包括14；磁鐵14設置在設置多孔介質節流器15的端面上。磁鐵14可以通過膠結、機械或過盈方式與軸承體3結合。

本發明的具體實施例二中，見圖3，磁力反向吸附力預載荷結構中的磁鐵14為永磁鐵或電磁鐵。磁力預載荷要求工作面4具有一定的光潔度、平面度並設置有原磁體結構，使軸承體3與工作面4之間產生相互吸附力。工作時，在磁鐵14和工作面4上的原磁體的共同作用下產生與浮力相反的磁吸附預載荷力。此外，帶狀態監測的磁力預載荷多孔氣懸浮軸承中的磁吸附反向吸附力預載荷結構與正向浮力結構的相對位置可以互換或者彼此交錯。

在本發明的具體實施例中，多孔介質節流器8、15優選為多孔介質片。

本文中所述及的「卡扣」為一種零件結合方式，可實現為螺紋連接、粘接、過盈配合等方式。

以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。