静压空气轴承动态参数的在线测试方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种静压空气轴承参数测试方法，尤其涉及一种静压空气轴承动态参 数在线测试方法。
【背景技术】
[0002] 静压空气轴承因其具有摩阻极低、噪音和振动小、回转精度高、适用转速范围大、 适用温度范围广、使用寿命长等优点，在高速磨头、精密离心机、光学平台、陀螺仪表等高精 度仪器设备被广泛应用。
[0003] 目前在静压空气轴承刚度测试方面，一般是通过加载静态载荷进行静刚度的测 试，或者通过人工激励下的模态试验进行动刚度辨识，但这两种方法都存在静压空气轴承 测试状态与实际工作状态不同，而不同状态下静压空气轴承的刚度是不同的，因此无法获 得静压空气轴承在工作状态下的实际刚度。在静压空气轴承回转误差在线测试方面，目前 有两点法、三点法等方法，均需要多个传感器进行同步测量，并通过算法将回转误差和静压 空气轴承测量面形状误差分离，测试系统较复杂，对安装精度的要求较高。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的就在于为了解决上述问题而提供一种可在工作状态下对静压空气 轴承的动刚度和回转误差进行测量的静压空气轴承动态参数在线测试方法。
[0005] 本发明通过以下技术方案来实现上述目的：
[0006] 一种静压空气轴承动态参数的在线测试方法，包括以下步骤：
[0007] (1)安装位移传感器并与测试系统设备连接；
[0008] (2)驱动静压空气轴承主轴以两个不同的角速率1和D2转动，并通过位移传感 器测量两个角速率下静压空气轴承的径向位移信号^和X2;
[0009] (3)然后将信号4和X2通过信号调理器和数据采集卡传输至数据处理单元内，数 据处理单元再根据动态参数识别算法分析计算得到静压空气轴承动态参数。
[0010] 其中，所述动态参数识别算法中计算静压空气轴承回转误差的计算式为：
[0011] U(f)I=Ix^D-x^f)I/31
[0012] 式中：
[0013] f--转速频率；
[0014] U(f)--回转误差；
[0015] X1 (f) 位移f目号X1频谱；
[0016] X2 (f) 位移彳目号X2频谱；
[0017] 其中，所述动态参数识别算法中计算静压空气轴承动刚度的计算式为：
【主权项】
1. 一种静压空气轴承动态参数的在线测试方法，其特征在于：包括以下步骤： (1) 安装位移传感器并与测试系统设备连接； (2) 驱动静压空气轴承主轴以两个不同的角速率Ω^Ρ Ω 2转动，并通过位移传感器测 量两个角速率下静压空气轴承的径向位移信号^和X 2; (3) 然后将信号^和X 2通过信号调理器和数据采集卡传输至数据处理单元内，数据处 理单元再根据动态参数识别算法分析计算得到静压空气轴承动态参数。 所述动态参数识别算法中计算静压空气轴承回转误差的计算式为： u(f) I = Ix^D-x^f) !/π 式中： f--转速频率； |u(f) 一一回转误差； Xi (f) 位移?目号X1频谱； X2 (f) 位移?目号&频谱； 所述动态参数识别算法中计算静压空气轴承动刚度的计算式为：
式中： k I--动刚度； me--剩余动不平衡量； Ω-一转动角速率。
2. 根据权利要求1所述的静压空气轴承动态参数的在线测试方法，其特征在于：所述 测试系统设备包括信号调理器、数据采集卡、数据处理单元和工控机，所述数据处理单元和 所述数据采集卡设置在所述工控机内，所述位移传感器、所述信号调理器、所述数据采集卡 和所述数据处理单元顺序连接，且所述位移传感器的探测头与所述静压空气轴承的轴承测 试面垂直。
3. 根据权利要求2所述的静压空气轴承动态参数的在线测试方法，其特征在于： 所述位移传感器为电容测微仪，用于测量不同转速下所述静压空气轴承沿所述位移传 感器轴向的动态位移； 所述信号调理器为所述位移传感器的信号处理单元，用于对所述位移传感器信号进行 放大、变换及抗阻匹配处理； 所述数据采集卡为模拟信号采集记录仪，用于对所述信号调理器中的模拟信号进行模 数转换、采集和记录； 所述工控机为所述数据采集卡和数据处理单元的载体； 所述数据处理单元，用于对不同转速下的所述位移传感器测量的信号进行处理和分 析，并根据步骤（3)中的动态参数识别算法的计算式计算出所述静压空气轴承的动刚度和 回转误差。
【专利摘要】本发明公开了一种静压空气轴承动态参数在线测试方法，其系统设备包括位移传感器、信号调理器、数据采集卡、数据处理单元和工控机，通过位移传感器对静态空气轴承径向位移进行检测，然后通过数据处理单元对位移信号进行分析计算得到静压空气轴承的动态参数。本发明静压空气轴承动态参数在线测试方法能够实时测量静压空气轴承实际工作状态下的动态参数，真实反映静压空气轴承的动力学特性；测试系统组成简单，成本低，可做成便携式系统；测试系统安装简单，安装误差对测量结果没有影响。
【IPC分类】G01M13-04
【公开号】CN104764605
【申请号】CN201510197264
【发明人】李锋, 张映梅, 谭晓军
【申请人】中国工程物理研究院总体工程研究所
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年4月23日