[发明专利]基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置及其控制方法

说明书

本发明涉及一种基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置及其控制方法，属于精密设备技术领域。包括基座、隔震平台等部件，复合电磁包括单电磁铁、工业航空铝Ⅰ，工业航空铝Ⅰ包裹在单电磁铁外部，复合轴承包括单电磁铁、工业航空铝Ⅱ，工业航空铝Ⅱ7‑2包裹在单电磁铁7‑1外部，控制方法为先为复合电磁、复合轴承供电，使二者产生气膜Ⅰ，然后通过气缸为复合轴承施加压力，控制气膜Ⅰ的厚度，最后对复合轴承供气，适当的调整气缸施加的压力，使复合电磁、复合轴承之间形成新的气模Ⅱ，气膜Ⅰ可以满足复合轴承7启动阶段无机械摩擦的要求，且气膜Ⅰ厚度基本均匀，这就有效的减少了试验中由于振动导致常导气浮轴承发生损坏。本发明模型简单，可靠性高且易于实现。

技术领域

本发明涉及一种基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置及其控制方法，属于精密设备技术领域。

背景技术

空气静压轴承以空气为润滑介质，具有超低的摩擦系数和很高的运动精度，对环境如低温、高温、辐射等耐受力较强，在航空航天以及精密机械中得到了广泛应用，随着空气静压轴承在各个领域的广泛应用，对其所能达到的精度要求越来越高，现有的空气静压轴承存在着以下缺点：其一是由于启动阶段有摩擦，需要很大的气体压力才能在空气静压轴承里形成气膜，其二是由于气缸施加给空气静压轴承的力可能没对准中心而存在偏载，会使得空气静压轴承产生强烈的振动，容易造成空气静压轴承的损坏。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置及其控制方法，能满足空气静压轴承启动阶段无机械摩擦的要求，减小摩擦磨损，减少了试验中由于振动导致复合轴承发生损坏。

本发明采用的技术方案是：一种基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置，包括基座1、隔震平台2、微位移传感器底座3、大理市支撑面4、复合电磁5、微位移传感器支架6、复合轴承7、微位移传感器8、气缸9、支撑架10、压力调节阀Ⅰ11、压力调节阀Ⅱ12、压力调节阀Ⅲ13、供气管14、电源开关15、电动机16、空气压缩机17；

所述的隔振平台2放置于基座1上，大理石支撑面4和微位移传感器底座3放置在隔震平台2上，复合电磁5放置在大理石支撑面4上，复合轴承7放置于复合电磁5的正上方，复合轴承7的上表面安装有微位移传感器8，微位移传感器8通过微位移传感器支架6与微位移传感器底座3固定连接，气缸9固定在支撑架10上且位于复合轴承7的正上方，复合电磁5包括单电磁铁5-1、工业航空铝Ⅰ5-2，工业航空铝Ⅰ5-2包裹在单电磁铁5-1外部，复合轴承7包括单电磁铁7-1、工业航空铝Ⅱ7-2，工业航空铝Ⅱ7-2包裹在单电磁铁7-1外部，空气压缩机17通过供气管14分别向气缸9和复合轴承7供气，空气压缩机17与气缸9上部、下部连接的供气管14上分别安装有压力调节阀Ⅲ13、压力调节阀Ⅱ12，空气压缩机13与复合轴承7连接的供气管14上设有压力调节阀Ⅰ11，电动机16通过电源开关15分别向复合电磁5、复合轴承7供电。

优选地，所述的工业航空铝Ⅰ5-2、工业航空铝Ⅱ7-2的厚度为1-2mm。

所述的一种基于单电磁铁悬浮与气浮复合支承的装置的控制方法，包括如下步骤：

步骤1：电源开关15关闭，不给复合电磁5和复合轴承7供电，复合轴承7与复合电磁5之间的间隙为零，即无工作状态；

步骤2：电源开关15打开，给复合电磁5和复合轴承7供电，由于复合电磁5和复合轴承7中的单电磁铁发生电磁特性，形成斥力，使复合电磁5和复合轴承7之间形成厚度为3-5的气膜Ⅰ，此气膜Ⅰ的厚度可用微位移传感器8测得，从而使复合电磁5和复合轴承7之间形成微小间隙；随着电流的加大，气膜Ⅰ厚度随之加大，为了将气膜Ⅰ的厚度控制在5um以内，需要通过控制电流的额定值和气缸9给复合轴承7施加的压力值，同时，为了使气膜Ⅰ的厚度均匀，工业航空铝Ⅰ5-2、工业航空铝Ⅱ7-2表面粗糙度的误差不能超过50nm；