一种静压气浮轴承的性能检测装置的制作方法

文档序号:5872104
专利名称:一种静压气浮轴承的性能检测装置的制作方法
技术领域
本发明涉及一种静压气浮轴承的性能检测装置,属于精密设备的性能检测领域。
背景技术
静压气浮轴承是以一定压力亚音速流动的气体作为润滑介质的一种无摩擦/极 低摩擦的支撑元件,具有精度高、无磨损、清洁、无污染、寿命长、免维护、低发热、结构设计 灵活、耐高/低温及原子辐射等特点,广泛应用在三坐标测量机、高精度数控加工、生物芯 片技术、光纤对接、以及微型机械零件的操纵、装配和精密定位、加工等领域。随着制造工艺 和测量技术的飞速发展,加工技术不断向极限加工、超高精度和更高效率的方向迈进,促使 加工设备日益大型化甚至巨型化,加工设备的精度不断提高。因此,对静压气浮轴承的承载 能力和刚度等性能指标提出了越来越高的要求。为满足工业领域对静压气浮轴承的要求,需定量和定性分析影响轴承性能的各个 因素,并根据其影响程度进行集成参数优化,使轴承的性能指标达到最优。然而目前的检测 装置只能检测静压气浮轴承的性能与轴承的形状、节流方式、几何参数和供气压力之间关 系,而影响轴承性能的直接因素轴承内气体的压力分布却无法直接检测,不能直接分析上 述各因素引起轴承内气体的压力变化情况,很难准确得出影响轴承内气体压力分布的直接 原因,无法据此对轴承结构参数和工作状态进行优化,给轴承的性能分析、结构参数优化以 及静压气浮轴承理论分析的实验验证带来了困难。针对上述问题,本发明提出了一种静压气浮轴承性能的检测装置,可以检测不同 几何形状静压气浮轴承在不同供气压力和不同气膜厚度下,轴承的承载能力和刚度以及轴 承内气体的压力分布,定性和定量分析影响轴承内气体压力分布的因素,对于轴承结构参 数的优化设计、提高静压气浮轴承的性能以及理论分析的实验验证等都具有重要意义。

发明内容
本发明之目的是提出一种静压气浮轴承的性能检测装置,能够检测不同几何形 状静压气浮轴承在不同供气压力、气膜厚度下,轴承的承载能力、刚度和轴承内气体的压力 分布。为了实现本发明之目的,拟采用以下技术方案本发明的结构至少包括基座、薄膜压力传感器、调压阀、进气管、气体压力表、被测静压气浮轴承、压板、轴 承固定件、轴承连接件、线性驱动器连接件、限位螺栓、线性驱动器、机架、支架、力传感器、 位移传感器、从动齿轮、主动齿轮、驱动电机和旋转编码器,其特征在于上述的薄膜压力传感器固定在基座上,调压阀和气体压力表安装在进气管上,被测静压气浮轴承通过压板、轴承固定件、轴承连接件、线性驱动器连接件以及限位螺栓安装 到线性驱动器上,线性驱动器与机架固定,机架固定在支架上,力传感器固定在线性驱动器连接件上,位移传感器固定在被测静压气浮轴承上和基座上,驱动电机固定在基座上,旋转 编码器安装在驱动电机下部,驱动电机是通过主动齿轮和从动齿轮驱动支架转动的。通过线性驱动器轴向运动来控制被测静压气浮轴承与基座上表面的距离,利用薄 膜压力传感器测量轴承内气体的压力分布,位移传感器测量气膜厚度,力传感器测量线性 驱动器施加到静压气浮轴承的驱动力,进气体压力表测量被测静压气浮轴承的供气压力, 上述装置为实现不同供气压力和不同的气膜厚度下检测被测静压气浮轴承的承载能力、刚 度和轴承内气体的压力分布创造了条件,本发明结构简单,使用方便,易于实现。



图1示意了本发明进行静压气浮轴承性能检测的工作状态。图2是图1的俯视图。图3示意了本发明未进行静压气浮轴承性能检测的初始状态。图4是图3的俯视图。1、基座;2、薄膜压力传感器;3、调压阀;4、进气管;5、气体压力表;6、被测静压气 浮轴承;7、压板;8、轴承固定件;9、轴承连接件;10、线性驱动器连接件;11、限位螺栓;12、 线性驱动器;13、机架;14、支架;15、力传感器;16、位移传感器;17、从动齿轮;18、主动齿 轮;19、驱动电机;20、旋转编码器。
具体实施例方式本发明的薄膜压力传感器2固定在基座1上,调压阀3和气体压力表5安装在进 气管4上,被测静压气浮轴承6通过压板7、轴承固定件8、轴承连接件9、线性驱动器连接件 10以及限位螺栓11安装到线性驱动器12上,线性驱动器12与机架13固定,机架13固定 在支架14上,力传感器15固定在线性驱动器连接件10上,位移传感器16固定在被测静压 气浮轴承6上和基座1上,驱动电机19固定在基座1上,旋转编码器20固定驱动电机19 的下部,用于测量驱动电机19转子的转动角度,驱动电机19通过主动齿轮18和从动齿轮 17驱动支架14转动。在检测静压气浮轴承性能时,首先通过驱动电机19、主动齿轮18和从动齿轮17驱 动支架14转动,将本发明的静压气浮轴承性能检测装置旋转至图3所示的状态,将力传感 器15固定在线性驱动器连接件10的下端,被测静压气浮轴承6通过压板7、轴承固定件8、 轴承连接件9、线性驱动器连接件10和限位螺栓11安装到线性驱动器12上,将位移传感器 16固定在被测静压气浮轴承6和基座1上。通过驱动电机19、主动齿轮18和从动齿轮17驱动支架14转动,利用旋转编码器 20测得驱动电机19转子的转动角度调整本发明的静压气浮轴承性能检测装置,使其旋转 至图1所示的状态,使被测静压气浮轴承6表面与薄膜压力传感器2相对,利用调压阀3和 气体压力表5调整至轴承所需要的供气压力,通过线性驱动器12和位移传感器16使被测 静压气浮轴承6工作在指定气膜厚度下,薄膜压力传感器2测量被测静压气浮轴承6内气 体的压力分布,力传感器15测量轴承的承载能力。利用线性驱动器12和位移传感器16使被测静压气浮轴承6工作在指定气膜厚度 下,力传感器15测量被测静压气浮轴承6的承载能力,薄膜压力传感器2测量被测静压气浮轴承6内气体的压力分布,可得到气膜厚度对轴承内气体压力的影响,计算在一定供气 压力和不同气膜厚度下的轴承的承载能力和气膜厚度之差的比值,即可得到一定供气压力 轴承的刚度。 在一定气膜厚度下,通过调压阀3改变供气压力,通过薄膜压力传感器2测量被测 静压气浮轴承6内气体的压力分布可得供气压力轴承内气体压力分布的影响,通过力传感 器15测量轴承的承载能力,可得供气压力对承载能力的影响。
通过调压阀3改变供气压力,利用线性驱动器12和位移传感器16使被测静压气 浮轴承6工作在指定气膜厚度下,通过薄膜压力传感器2测量轴承内气体的压力分布,力传 感器15测量轴承的承载能力,可得到供气压力和气膜厚度对轴承的承载能力、刚度和轴承 内气体压力分布的影响。静压气浮轴承性能检测结束后,利用驱动电机19,通过主动齿轮18和从动齿轮17 驱动支架14将本发明的静压气浮轴承性能检测装置转动至图3所示的状态,完成静压气浮 轴承的性能检测。
权利要求
一种静压气浮轴承的性能检测装置,它至少包括基座(1)、薄膜压力传感器(2)、调压阀(3)、进气管(4)、气体压力表(5)、被测静压气浮轴承(6)、压板(7)、轴承固定件(8)、轴承连接件(9)、线性驱动器连接件(10)、限位螺栓(11)、线性驱动器(12)、机架(13)、支架(14)、力传感器(15)、位移传感器(16)、从动齿轮(17)、主动齿轮(18)、驱动电机(19)和旋转编码器(20),其特征在于所述的薄膜压力传感器(2)固定在基座(1)上,调压阀(3)和气体压力表(5)安装在进气管(4)上,被测静压气浮轴承(6)通过压板(7)、轴承固定件(8)、轴承连接件(9)、线性驱动器连接件(10)以及限位螺栓(11)安装在线性驱动器(12)上,线性驱动器(12)与机架(13)固定,机架(13)固定在支架(14)上,力传感器(15)固定在线性驱动器连接件(10)上,位移传感器(16)固定在被测静压气浮轴承(6)上和基座(1)上,驱动电机(19)固定在基座(1)上,旋转编码器(20)安装在驱动电机(19)的下部,驱动电机(19是)通过主动齿轮(18)和从动齿轮(17)驱动支架(14)转动的。
全文摘要
一种静压气浮轴承的性能检测装置,它至少包括基座(1)、薄膜压力传感器(2)、调压阀(3)、进气管(4)、气体压力表(5)、被测静压气浮轴承(6)、压板(7)、轴承固定件(8)、轴承连接件(9)、线性驱动器连接件(10)、限位螺栓(11)、线性驱动器(12)、机架(13)、支架(14)、力传感器(15)、位移传感器(16)、从动齿轮(17)、主动齿轮(18)、驱动电机(19)和旋转编码器(20),本发明可以检测静压气浮轴承在不同供气压力和不同气膜厚度下的承载能力、刚度和轴承内气体的压力变化,以便对静压气浮轴承进行性能检测并对轴承的结构参数进行优化。
文档编号G01M13/04GK101852684SQ20101018037
公开日2010年10月6日 申请日期2010年5月24日 优先权日2010年5月24日
发明者李运堂, 袁柯铭 申请人:中国计量学院
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