真空環(huán)境下靜壓氣體軸承性能檢測裝置設(shè)計(jì).pdf

1、靜壓氣體軸承因具有摩擦小、精度高、熱穩(wěn)定性好、壽命長等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于微電子制造裝備、超精密數(shù)控機(jī)床、三坐標(biāo)測量機(jī)、精密轉(zhuǎn)臺(tái)等制造、測量和檢測領(lǐng)域。但極紫外曝光、電子束曝光、薄膜測厚和線寬測量等制造和測量操作，不僅要求測量裝備具有極高的運(yùn)動(dòng)定位精度，而且必須在真空或超潔凈環(huán)境中進(jìn)行操作。但真空中靜壓氣體軸承性能變化顯著，更需要關(guān)注的是所排放的潤滑氣體將會(huì)污染真空環(huán)境，而現(xiàn)有常規(guī)環(huán)境下靜壓氣體軸承的性能檢測裝置無法滿足真空環(huán)境下靜壓氣體軸

2、承性能檢測實(shí)驗(yàn)的需要。為此，本文設(shè)計(jì)了真空環(huán)境下靜壓氣體軸承的性能檢測裝置，主要完成了以下幾方面的工作：
　　1）為實(shí)現(xiàn)真空環(huán)境下靜壓氣體軸承承載能力、氣膜厚度、氣膜內(nèi)氣體壓力分布以及潤滑氣體泄漏量的測量，獲得不同軸承參數(shù)（節(jié)流形式、節(jié)流器幾何參數(shù)）和排氣密封結(jié)構(gòu)參數(shù)（排氣槽位置、寬度、深度和數(shù)目）下軸承的靜動(dòng)態(tài)特性，設(shè)計(jì)了真空環(huán)境靜壓氣體軸承性能檢測裝置。給出了裝置加載、載荷測量、氣膜厚度測量、氣膜內(nèi)氣壓測量方法和結(jié)構(gòu)形式，并對

3、關(guān)鍵部件進(jìn)行了受力分析，對真空兼容的元部件進(jìn)行了計(jì)算和選型。
　　2）為獲得靜壓氣體軸承性能檢測的真空工作環(huán)境，保證靜壓氣體軸承能在真空環(huán)境下可靠工作，基于真空系統(tǒng)組建方法設(shè)計(jì)了真空室抽氣系統(tǒng)和軸承排氣系統(tǒng)。給出了真空室抽氣系統(tǒng)、軸承排氣系統(tǒng)的工作原理和氣路結(jié)構(gòu)，并對真空系統(tǒng)主泵進(jìn)行了計(jì)算和選型。
　　3）靜壓氣體軸承以外部壓縮氣體為氣源，為此，設(shè)計(jì)了簡單的軸承供氣系統(tǒng)，為軸承工作提供潤滑氣體。
　　4）為實(shí)驗(yàn)研究靜壓

4、氣體軸承的真空工作性能，設(shè)計(jì)了內(nèi)部容積0.4m3的方形真空室。給出了真空室大小門、真空室抽氣管路、軸承供排氣管路、真空視窗和電氣元件真空室接口的設(shè)計(jì)方法和具體安裝位置，確定了真空室具體結(jié)構(gòu)，并對真空室進(jìn)行了可靠性分析。
　　5）真空室抽氣系統(tǒng)和軸承排氣系統(tǒng)涉及儀器較多，為保證真空排氣操作安全可靠進(jìn)行，設(shè)計(jì)了基于繼電器控制邏輯的真空室抽氣系統(tǒng)和軸承排氣系統(tǒng)電氣控制柜。給出了繼電器觸點(diǎn)開閉控制的真空泵、真空閥門電氣控制原理；并設(shè)置了分

5、子泵無冷卻報(bào)警和氣動(dòng)插板閥氣源壓力不足報(bào)警，對分子泵運(yùn)行和插板閥通斷進(jìn)行基本的電氣保護(hù)。
　　6）基于靜壓氣體軸承性能檢測裝置、真空室抽氣系統(tǒng)、軸承供排氣系統(tǒng)和真空室的具體結(jié)構(gòu)與安裝方式，給出了真空環(huán)境下靜壓氣體軸承性能檢測裝置的整體結(jié)構(gòu)圖與真空靜壓氣體軸承性能檢測、泄漏量測量的實(shí)驗(yàn)研究方法，為裝置裝配完成后實(shí)驗(yàn)檢測靜壓氣體軸承在真空環(huán)境中的性能做好準(zhǔn)備。
　　通過本課題的研究，期望利用設(shè)計(jì)出的軸承性能檢測裝置實(shí)驗(yàn)研究靜壓氣