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1、10申请公布号CN104214221A43申请公布日20141217CN104214221A21申请号201310224340822申请日20130531F16C32/0620060171申请人中国人民解放军国防科学技术大学地址410073湖南省长沙市砚瓦池正街47号国防科学技术大学72发明人张峰黎胜亮肖凯刘伟强曾国强刘昆54发明名称一种狭缝式气浮球轴承57摘要一种狭缝式气浮球轴承，主要由凸球面转子、凹球面定子、定子基座、进气管嘴组成。该球轴承的凹球面定子利用其独特的层板狭缝结构，来形成所支撑部件的气膜，可以产生较均匀的压力分布，具有较高的承载和刚度、较好的冷却效果等优点，同时该种球轴承可降低。
2、对制造精度、材料工艺的依赖，是一种结构简单、经济性好、性能优良的气浮球轴承。51INTCL权利要求书1页说明书3页附图5页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书3页附图5页10申请公布号CN104214221ACN104214221A1/1页21一种狭缝式气浮球轴承，其特征在于，它主要由凸球面转子1、凹球面定子1、定子基座6、进气管嘴7组成。所述凹球面定子1由定子外壳4、层板结构体2构成；所述层板结构体2的顶部、底部和圆周外侧分别是顶部端板21、底部端板24、包覆焊层25；层板结构体2的内部由多组间隔排列的限流层板23和增厚层板24组成；所述限流层板23刻有控制流。
3、道27和散布流道28。2根据权利要求1所述的狭缝式气浮球轴承，其特征在于，所述限流层板23的厚度为001MM02MM。权利要求书CN104214221A1/3页3一种狭缝式气浮球轴承技术领域0001本发明涉及机械工程及气膜润滑领域，尤其适用于各类精密回转、高速回转等高技术应用场合，如作为卫星三轴气浮台、高转速气浮式主轴等。背景技术0002气浮轴承是利用气体的粘性，提高间隙中气体的压力，从而将物体悬浮起来的轴承。本发明所涉及的球轴承是一种静压气浮轴承，由外部供给气体，在凹球定子与凸球转子间隙形成气膜并进行承载。气浮球轴承可实现近似无摩擦三轴回转，是卫星姿态控制地面试验系统的核心部件，可用来模拟卫。
4、星在太空中微重力飞行状态；匹配成对的气浮球轴承因其球心可自动对准，可获得高精度的轴系，在精密工程领域中的高转速气浮式主轴、光学精密装配台等均有应用。0003当前，国内外已开发了单孔节流型、多孔节流型、表面浅槽节流型、多孔质节流型等典型气浮球轴承。单孔与多孔节流型、表面浅槽节流型的气膜间隙一般为微米量级，对轴承的弧面尺寸精度、几何精度和光洁度均要求高，其加工精度要达到亚微米级，难度大。许多情形下，即使实现了高精度加工，也不一定能获得高性能的气浮轴承；多孔质节流型在承载力和刚度方面优点突出，但多孔材料的工艺品质对轴承的性能有着显著影响，除此之外，还有更为严重的局部热点问题。当作为主轴等高速旋转时，。
5、多孔壁面会出现局部过热，引发该处的局部流阻增加，空气在此处的流强减小，使空气不经过热区而由相通的多孔流道流向别处，局部热点继而扩大和恶化，严重影响轴承的性能。发明内容0004本发明要解决的技术问题是针对现有技术存在的技术问题，提供一种满足结构简单、经济性好、性能优良等要求的气浮球轴承，最大限度降低对制造精度、材料工艺的依赖，并具备较高的承载和刚度等优点。0005本发明的技术方案是一种狭缝式气浮球轴承，主要由凸球面转子、凹球面定子、定子基座、进气管嘴组成；所述定子基座圆周外侧接进气管嘴，定子基座上端接凹球面定子；所述凹球面定子由定子外壳、层板结构体构成，凹球面定子与定子基座之间设置有密封槽，便于。
6、密封连接；所述凹球面定子的内壁面，设置有多组层板间隔层叠、带有出气狭缝的层板结构体；所述层板结构体的顶部、底部和圆周外侧分别是顶部端板、底部端板、包覆焊层；所述层板结构体内部由多组间隔排列的限流层板和增厚层板组成；所述限流层板刻有控制流道和散布流道；所述凸球面转子下端与凹球面定子之间存在轴承间隙，凸球面转子上端设置有对接螺纹孔，便于安装所支撑的部件。0006所述狭缝式气浮球轴承中，来自外部的气体通过进气管嘴进入到定子基座的内腔，然后经定子外壳和底部端板的气道分配到层板结构体中。气体经底部端板的分流后，进入到由限流层板和增厚层板所共有的分配流道中，进而通过限流层板的控制流道进行流量控制，通过散布。
7、流道进行扩散分布，最后经狭缝出口流入到轴承间隙。根据具体的设计需说明书CN104214221A2/3页4求，可以设置不同的层板限流层板的厚度，从而在凹球面定子内壁面产生成百上千的微小狭缝，这些狭缝均匀地分布在轴承表面，可以产生相对均匀的压力分布及较高的承载力。0007初始状态下轴承间隙是封闭的，不与大气环境连通。由于气体持续不断的涌入，间隙中气体的压力逐渐升高到一定值，从而将凸球面转子及所支撑的部件悬浮起来，并在轴承间隙内形成并保持一个相对均匀的气膜垫，对所支撑部件具有一定的承载力和刚度，实现近似无摩擦的三轴回转。同时，不断通过的气体被均匀地分散到层板结构体中，并经散布流道与层板结构体的限流层。
8、板和增厚层板进行充分的热交换，可有效抑制凸球面转子高速回转时所引发的壁面局部过热现象。0008根据本发明的实施例，所述限流层板的厚度为001MM02MM。0009本发明以航天航空层板式发汗冷却及分层交错喷注技术、气浮轴承技术的最新研究进展为背景，提出一种新型狭缝式气浮球轴承。该新型气浮球轴承，不同于单孔节流型、多孔节流型、表面浅槽节流型、多孔质节流型等常规气浮球轴承，而是借助层板结构体中的微小流道，通过限流层板的狭缝出口产生多层状态的气流，在轴承间隙内形成并保持一个相对均匀的气膜垫，对所支撑部件具有一定的承载力和刚度，实现近似无摩擦的三轴回转。0010本发明的有益效果是，该新型狭缝式气浮球轴承。
9、采用层板结构体对来形成所支撑部件的气膜，可以产生相对较均匀的压力分布，并具有较高的承载和刚度、较好的冷却效果等优点，同时降低对制造精度、材料工艺的依赖，是一种结构简单、经济性好、性能优良的气浮球轴承。附图说明0011图1是本发明狭缝式气浮球轴承一个具体实施例的结构示意图；0012图2是本发明狭缝式气浮球轴承一个具体实施例的外形示意图；0013图3是层板结构体的结构示意图；0014图4是层板结构体顶部端板的结构示意图；0015图5是层板结构体增厚层板的结构示意图；0016图6是层板结构体限流层板的结构示意图；0017图7是层板结构体底部端板的结构示意图。0018其中，附图标记说明如下00191凹。
10、球面定子00201凸球面转子00212层板结构体002221顶部端板002322增厚层板002423限流层板002524底部端板002625包覆焊层002726分配流道002827控制流道002928散布流道说明书CN104214221A3/3页500303轴承间隙00314定子外壳00325密封槽00336定子基座00347进气管嘴00358气体003681入口气体003782出口气体00389对接螺纹孔具体实施方式0039以下结合附图对本发明做进一步说明。0040如图1图7所示，本发明的狭缝式气浮球轴承实施例，主要由凸球面转子1、凹球面定子1、定子基座6、进气管嘴7组成。0041具体而言，。
11、本发明的狭缝式气浮球轴承实施例的定子基座6圆周外侧接进气管嘴7；定子基座6上端接凹球面定子1。所述凹球面定子1由定子外壳4、层板结构体2构成。凹球面定子1与定子基座6之间设置有密封槽5，便于密封连接。凹球面定子1的内壁面，设置有多组层板间隔层叠、带有出气狭缝的层板结构体2。所述层板结构体2的顶部、底部和圆周外侧分别是顶部端板21、底部端板24、包覆焊层25。层板结构体2的内部由多组限流层板23和增厚层板24间隔排列、扩散焊接之后经机械加工制成。限流层板23和增厚层板24分别由厚度为02MM和1MM的不锈钢材料制作而成。凸球面转子1下端与凹球面定子1之间存在轴承间隙3。来自外部的入口气体81，分。
12、流后通过分配流道26进入限流层板23的控制流道27、散布流道28。每一层限流层板23只允许一层气体8在圆周方向多个狭缝出口流出，众多狭缝出气进而在轴承间隙3中形成气膜，并最终作为出口气体82排放到大气环境中。凸球面转子1上端设置有3个标称为M6的对接螺纹孔9，便于安装所支撑的部件。0042由此构成的本发明狭缝式气浮球轴承经试制试用后，被证明所需供气量少，承载力高，定子壁面温升小。该狭缝式气浮球轴承试用记录表明，外部气体经定子基座通过层板结构体后，在无凸球面转子承载情形下，在凹球面定子表面几十个狭缝出口形成了众多的气流微层，持续而稳定；在有凸球面转子承载情形下，无噪音，回转摩擦力小，转动平稳。说明书CN104214221A1/5页6图1说明书附图CN104214221A2/5页7图2说明书附图CN104214221A3/5页8图3图4说明书附图CN104214221A4/5页9图5图6说明书附图CN104214221A5/5页10图7说明书附图CN104214221A10。