一种能够同时承受径向和轴向载荷的超声悬浮轴承.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN107269697A(43)申请公布日2017.10.20(21)申请号201710552352.1(22)申请日2017.07.07(71)申请人哈尔滨工业大学地址150001黑龙江省哈尔滨市南岗区西大直街92号(72)发明人全齐全李贺柏德恩王印超邓宗全姜生元(74)专利代理机构哈尔滨市松花江专利商标事务所23109代理人迟芳(51)Int.Cl.F16C32/04(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图9页(54)发明名称一种能够同时承受径向和轴向载荷的超声悬浮轴承(57)摘要一种能够同时承受径向和轴向载荷的超声悬浮轴承，它涉及一种超声悬浮轴承。现有的超声悬浮轴承无法实现多方向的载荷，灵活性差且旋转精度差。本发明中的转子设置在轴承座的内部，多个压电换能器均匀布置在轴承座的周围，每个压电换能器的变幅杆的一端与后盖板间隙设置且二者之间通过预紧螺栓可拆卸连接，绝缘套管设在变幅杆和后盖板之间的间隙内且其套装在预紧螺栓上，多个压电陶瓷片和多个铜电极片依次交替套装在绝缘套管上，辐射头设在轴承座的内部，变幅杆的另一端穿过轴承座与辐射头的一端固接制为一体，辐射头的另一端与转子间隙配合。本发明用于高速高精密机床、航空航天发动机、微型燃气轮机等先进动力机械设备以及超小量程测量系统中。CN107269697ACN107269697A权利要求书1/1页1.一种能够同时承受径向和轴向载荷的超声悬浮轴承，其特征在于：它包括轴承座(1)、转子(5)和多个压电换能器(2)，转子(5)设置在轴承座(1)的内部，多个压电换能器(2)均匀布置在轴承座(1)的周围；每个压电换能器(2)包括辐射头(2-1)、变幅杆(2-2)、后盖板(2-6)、预紧螺栓(2-7)、绝缘套管(2-8)、多个压电陶瓷片(2-4)和多个铜电极片(2-5)，变幅杆(2-2)的一端与后盖板(2-6)间隙设置且二者之间通过预紧螺栓(2-7)可拆卸连接，绝缘套管(2-8)设置在变幅杆(2-2)和后盖板(2-6)之间的间隙内且其套装在预紧螺栓(2-7)上，多个压电陶瓷片(2-4)和多个铜电极片(2-5)依次交替套装在绝缘套管(2-8)上，辐射头(2-1)设置在轴承座(1)的内部，变幅杆(2-2)的另一端穿过轴承座(1)与辐射头(2-1)的一端固定连接制为一体，辐射头(2-1)的另一端与转子(5)间隙配合。2.根据权利要求1所述的一种能够同时承受径向和轴向载荷的超声悬浮轴承，其特征在于：变幅杆(2-2)为阶梯型变幅杆。3.根据权利要求2所述的一种能够同时承受径向和轴向载荷的超声悬浮轴承，其特征在于：压电陶瓷片(2-4)为PZT-8圆环形压电陶瓷片。4.根据权利要求1至3中任一项所述的一种能够同时承受径向和轴向载荷的超声悬浮轴承，其特征在于：辐射头(2-1)为矩形块体，辐射头(2-1)沿其厚度方向分别加工有两个特性孔(3)，两个特性孔(3)的结构相同且并列设置，每个特性孔(3)包括圆孔(3-1)、水平长孔(3-2)和竖直长孔(3-3)，圆孔(3-1)与水平长孔(3-2)的一端相连通，水平长孔(3-2)的另一端与竖直长孔(3-3)的中部相连通，一个所述特性孔(3)的竖直长孔(3-3)靠近另一个所述特性孔(3)的竖直长孔(3-3)设置。5.根据权利要求4所述的一种能够同时承受径向和轴向载荷的超声悬浮轴承，其特征在于：辐射头(2-1)朝向转子(5)的一端面为与转子(5)外形相配合的圆弧端面。6.根据权利要求1或5所述的一种能够同时承受径向和轴向载荷的超声悬浮轴承，其特征在于：变幅杆(2-2)通过节面法兰(2-3)与轴承座(1)可拆卸连接。7.根据权利要求6所述的一种能够同时承受径向和轴向载荷的超声悬浮轴承，其特征在于：压电换能器(2)的个数为三个。2CN107269697A说明书1/4页一种能够同时承受径向和轴向载荷的超声悬浮轴承技术领域[0001]本发明涉及一种超声悬浮轴承，属于机械加工技术领域。背景技术[0002]高速高精密机床、航空航天发动机、微型燃气轮机等先进动力机械设备以及超小量程测量系统的研发对轴承性能提出了更高的要求，比如高速性能、精度、可靠性、寿命、低摩擦、低噪声、低维护成本等，传统轴承系统已很难满足要求。探索和开发高精度、低摩擦的新型非接触式轴承成为轴承研究的一个重要课题。基于超声波近场悬浮的非接触式轴承利用声学非线性效应产生的声辐射力实现对载荷的支承。相比传统轴承，超声悬浮轴承无磨损，无需供气装置和润滑，控制系统简单，启动和低速阶段具有相同承载能力，对中性和稳定性好。超声悬浮轴承以粘度低的空气作为介质，无污染，高低速运转时摩擦力极小，可极大提高轴承系统的极限转速。超声悬浮轴承的气膜厚度小，可达微米级，轴承