静圧気体軸受により支持された超小型・高速スピンドルの開発

开发由静压气体轴承支撑的超紧凑高速主轴

• 批准号: 18860066
• 负责人: 宮武 正明
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: Tokyo University of Science
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18860066/
• 关键词: 超小型スピンドル; 超高速スピンドル; 静圧気体軸受; 浮動ブッシュ; 多孔質軸受

近年,静圧気体軸受の新しい用途として,マイクロマシンや,固体NMR装置に内蔵されている回転試料管の支持軸受など,軸径5mm以下の小型軸受への適用が増えてきている.これらの小型軸受には小型化に加えて様々な性能要求があるが,特に固体NMR装置においては,200万rpm以上の超高速回転が要求されている.そこで,本研究においては,安定限界を飛躍的に向上させるために,軸径5mm以下の超小型の点状給気型静圧気体軸受の高速安定性に関して,実験的に検討を行い,その設計指針を得た.また,この軸受は,加圧気体を軸受中心に等間隔で配置された給気孔から,軸受すきまに給気する構造となっているが,本研究で取り扱うような超小型の静圧気体軸受においては,軸受中央の給気孔から,軸受端までの距離が2mm以下と非常に短いため,圧力勾配が大きくなり,軸受すきま内の気体流速が非常に早くなることが予想される.結果として,気体の慣性力の影響が大きくなり,剥離が発生するなど,軸受すきま内の流れは,従来のレイノルズ方程式とは異なる流れになることが予想される.また,軸受面積において給気孔が占める割合が大きいため,給気孔近傍の圧力分布が,軸受特性全体に与える影響が大きくなると考えられる.以上のことより,本研究では,小型静圧気体軸受の特性を解析するために,軸受すきま内の圧力分布を詳細に測定し,検討する必要があると考えた.そこで,小型点状給気型静圧気体ジャーナル軸受の軸受すきま内圧力分布を測定できる実験装置を作製し,軸受すきまおよび給気孔数などが軸受すきま内圧分布に与える影響に関して検討を行った.

In recent years, new applications of static pressure test shafts have been developed. The internal components of solid-state NMR equipment are used to support the shaft of the sample tube. The application of small shaft sensors with shaft diameter of less than 5mm has been increased. The small shaft is miniaturized and the performance requirements are increased, especially for solid-state NMR devices, which require ultra-high speed returns above 2 million rpm. In this study, the stability limit of the shaft is greatly improved, and the shaft diameter of the ultra-small point-type static pressure gas shaft less than 5mm is affected by the high speed stability. In this study, we selected a new type of ultra-small static pressure body, which has a shaft receiving center, a shaft receiving center, a shaft receiving end, a distance of less than 2mm, and a pressure matching center. The velocity of the gas in the shaft is very high. The results show that the influence of hypothetical force on the body is very large, the separation occurs, the flow in the shaft is affected, and the equation of the flow in the shaft is different. The pressure distribution near the feed hole is large, and the shaft is affected by all the characteristics. This study is aimed at analyzing the characteristics of the shaft load of a small static pressure body, and measuring the pressure distribution in the shaft load in detail. For example, small point-type static pressure gas supply device is used to measure the internal pressure distribution of shaft load. The number of shaft load and supply holes is used to determine the internal pressure distribution of shaft load.