真空预载小孔节流静压气浮轴承静态特性分析

摘要

气浮轴承是光刻机等高精度设备的关键部件,其静态特性直接决定设备精度。以真空预载小孔节流静压气浮轴承为研究对象,探究供气压力、真空度、真空腔面积比以及节流孔直径等因素对轴承静态特性的影响。研究发现气膜厚度与轴承的静态特性呈现4个方面相关性:1)当气膜厚度一定时,供气压力越大,轴承承载能力和刚度越大,最大刚度对应的气膜厚度为7~9μm;2)真空度越大,轴承承载能力越小,但真空度对轴承刚度影响较小;3)真空腔的加入使轴承承载能力下降,但为轴承提供了双向刚度,气膜厚度和真空腔面积比与轴承刚度呈负相关;4)节流孔直径越大,轴承承载能力越大,气膜厚度较小时,节流孔直径与轴承刚度呈负相关,最大刚度对应的气膜厚度为6~12μm。当气膜厚度超过20μm时,轴承刚度在上述分析情况下均趋于零。