一种挤压膜辅助稳压的静压气浮支承装置及控制方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种挤压膜辅助稳压的静压气浮支承装置，包括供气装置以及相对设置的浮动体、载体，供气装置向浮动体、载体之间通入气流使浮动体、载体之间形成静压承载气膜，还包括安装于载体的高频振动发生器，所述高频振动发生器驱动所述载体高频振动。本发明专利技术能够实现抑制静压承载气膜低频振动的作用，并能够进一步避免浮动体随静压承载气膜共振，进而提高气浮支承共振的稳定性。浮支承共振的稳定性。浮支承共振的稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种挤压膜辅助稳压的静压气浮支承装置及控制方法


[0001]本专利技术涉及气浮支承领域，具体是一种挤压膜辅助稳压的静压气浮支承装置及控制方法。

技术介绍

[0002]气体轴承及气浮支承是现代工业中常用的支承方式，其一般包括载体和浮动体，载体和浮动体上下相对，其中浮动体在上，载体在下，通过供气装置向载体和浮动体之间通入恒压气流，使载体和浮动体之间形成静压承载气膜，该静压承载气膜使浮动体相对于载体向上浮动，由此形成对浮动体的支撑。
[0003]在气体轴承及气浮支承与传输等气浮支承技术应用场合，气浮支承的稳定性控制是技术难点之一。由于产生的静压承载气膜刚度很低，容易发生低频振动（或震荡），当静压承载气膜振动频率与浮动体共振时的固有频率接近时，甚至会导致浮动体发生共振，严重时会使得气浮支承系统失稳而无法正常工作。在现有的气浮支承技术中，一般都是通过恰当设计供气装置中喷嘴、承压腔及节流装置的几何形貌与尺寸等措施提高气浮支承的稳定性，但仍然没有从根本上解决浮动体随静压承载气膜共振的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供挤压膜辅助稳压的静压气浮支承装置及控制方法，以解决现有技术气浮支承中静压承载气膜低频振动对浮动体稳定性产生不利影响的问题。
[0005]为了达到上述目的，本专利技术所采用的技术方案为：本专利技术一种挤压膜辅助稳压的静压气浮支承装置，在静压气浮支承装置的载体安装至少一个高频振动发生器，通过高频振动发生器驱动载体高频振动，该高频振动的方向平行于浮动体浮起方向，由此使静压承载气膜中产生抑制静压承载气膜低频振动的挤压膜效应。挤压模效应的振动频率与高频振动的振动频率相同，由此使高频振动的振动频率叠加于静压承载气膜，从而抑制静压承载气膜的低频振动。通过抑制静压承载气膜的低频振动，可避免静压承载气膜低频振动对浮动体产生影响。
[0006]进一步的，本专利技术中高频振动发生器驱动载体高频振动的振动频率，与静压承载气膜低频振动时的振动频率叠加结果，不等于所述浮动体产生共振时的固有频率，由此在有效抑制静压承载气膜低频振动的基础上，进一步避免浮动体随低频振动的静压承载气膜共振。
[0007]同时，本专利技术高频振动发生器驱动所述载体高频振动的振幅，小于或等于所述浮动体共振时的振幅。
[0008]本专利技术还公开了一种挤压膜辅助稳压的静压气浮支承装置的控制方法，首先事先采集测量静压承载气膜当前低频振动的振动频率，以及浮动体共振时的固有频率；然后令高频振动发生器驱动载体高频振动，通过设定高频振动发生器的参数，使高频振动的振动频率与静压承载气膜当前振动频率叠加结果，不等于浮动体的固有频率，由此来避免浮动
体的共振。
[0009]同时，本专利技术方法中，还测量浮动体共振时的振幅，通过设定高频振动发生器的参数，使载体高频振动的振幅小于或等于浮动体共振时的振幅。
[0010]与现有技术相比，本专利技术通过高频振动发生器使载体产生高频振动，由此使气浮支承的静压承载气膜产生挤压膜效应，并通过挤压膜效应使高频振动的频率叠加于静压承载气膜，能够实现抑制静压承载气膜低频振动的作用，并且通过控制高频振动发生器使载体产生的高频振动的振动频率，能够进一步避免浮动体随静压承载气膜共振。由此，本专利技术能够提高气浮支承共振的稳定性。
附图说明
[0011]图1是本专利技术装置基础结构示意图。
[0012]图2是本专利技术装置原理图。
[0013]图3是本专利技术应用示例图。
具体实施方式
[0014]下面结合附图和实施例对本专利技术进一步说明。
[0015]如图1所示，本专利技术基础装置包括上下相对的浮动体01、载体03，其中浮动体01在上，载体03在下，浮动体01的下表面与载体03的上表面相互平行。在载体03的中间位置开设有轴向竖直的节流孔02和安装孔，其中节流孔02上端位于载体03的上表面，节流孔02下端与安装孔上端同轴连通，安装孔下端位于载体03的下表面。本专利技术基础装置中采用供气喷嘴05作为供气装置，供气喷嘴05同轴插装于安装孔中，供气喷嘴05下端与外部恒压气源连通，供气喷嘴05上端通过节流孔02向浮动体01、载体03之间间隙通入恒压气流，由此在浮动体01、载体03之间间隙形成使浮动体01上浮的静压承载气膜。同时，载体03的底部固定有多个高频振动发生器04（图1中为两个），高频振动发生器04与外部控制器电连接，由外部控制器控制高频振动器04工作。
[0016]图1中，Q0代表供气气流，其流动方向如图1中对应位置箭头所示；Q1代表载体03与浮体01之间静压承载气膜中气体流动方向，即四周水平方向，如图1中对应位置箭头所示。高频振动发生器04驱动载体03高频振动，振动方向与Q1垂直，即上下方向。当高频振动发生器04不工作时，具有恒定压力的供气气流Q0经过节流孔02流入载体03与浮体01之间间隙形成静压承载气膜将浮动体01浮起，当高频振动发生器04工作时，在浮体01和载体03之间的静压承载气膜中产生挤压膜效应，这种挤压膜效应叠加作用于原有的静压承载气膜流场，可抑制静压承载气膜发生低频振动，进而使得静压承载气膜难以形成与浮动体固有频率接近的振动，达到提高整个气浮支承稳定性的目的。
[0017]如图2所示，为本专利技术的原理。发生气体挤压膜效应时，静压承载气膜内气体沿Q1所示的方向往复快速流动，静压承载气膜内气体压力及气体流动方向具有快速脉动变化的特点，其气体压力脉动频率以及气体流动方向改变的频率均与载体03沿R1方向（即上下方向）的高频振动的振动频率相同。因此，通过载体03的高频振动产生的挤压膜效应，可对静压承载气膜的低频振动产生叠加影响作用，进而能够抑制静压承载气膜的低频振动。
[0018]本专利技术一种挤压膜辅助稳压的静压气浮支承装置的控制方法，包括以下步骤：
步骤1、测量静压承载气膜当前低频振动的振动频率，并测量浮动体共振时的固有频率和振幅；步骤2、令高频振动发生器驱动载体高频振动，设定高频振动发生器的参数，使高频振动的振动频率与步骤1测得的静压承载气膜当前振动频率叠加结果，不等于步骤1测得的浮动体的固有频率；并使载体高频振动的振幅小于或等于浮动体共振时的振幅。
[0019]如图3所示，为本专利技术的一个应用实例。该实例以玻璃基板浮法生产为例进行说明。
[0020]图3中气浮板本体03a即相当于本专利技术基础装置中的载体03，玻璃基板01a即相当于本专利技术基础装置中的浮动体01。在气浮板本体03a中设有多个一一对应同轴连通的节流孔02a和安装孔，节流孔02a和安装孔的布置结构与本专利技术基础装置相同。其中部分安装孔中插装正压供气喷嘴05a，其余安装孔中插装负压吸气喷嘴05b，正压供气喷嘴05a用于通过对应节流孔向气浮板本体03a、玻璃基板01a之间间隙通入气流，负压吸气喷嘴05b用于通过对应节流孔将气浮板本体03a、玻璃基板01a之间间隙的气流引出。在气浮板本体03a的底部固定有多个压电陶瓷高频振动器04a，用于使气浮板本体03a产生高频振动。同时，在气浮板本体03a两对称侧分别本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种挤压膜辅助稳压的静压气浮支承装置，包括供气装置，以及相对设置的浮动体、载体，浮动体、载体彼此相对的一面相互平行，所述供气装置向浮动体、载体之间通入气流使浮动体、载体之间形成静压承载气膜，通过静压承载气膜使浮动体相对于载体浮起，其特征在于，还包括安装于载体的高频振动发生器，所述高频振动发生器驱动所述载体高频振动，使所述静压承载气膜中产生抑制静压承载气膜低频振动的挤压膜效应。2.根据权利要求1所述的一种挤压膜辅助稳压的静压气浮支承装置，其特征在于，所述高频振动发生器为压电陶瓷高频振动器。3.根据权利要求1所述的一种挤压膜辅助稳压的静压气浮支承装置，其特征在于，所述高频振动发生器驱动所述载体沿平行于浮动体浮起方向高频振动，由此使所述静压承载气膜产生抑制静压承载气膜低频振动的挤压膜效应。4.根据权利要求3所述的一种挤压膜辅助稳压的静压气浮支承装置，其特征在于，所述高频振动发生器驱动所述载体高频振动的振动频率，与所述静压承载气膜低频振动时的振动频...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄斌，王雪建，许智，马运杰，金施群，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：