专利名称：具有喷气式导向键的气浮加载实验装置的制作方法
技术领域：
本发明属于加载实验装置技术领域，具体涉及一种气浮加载实验装置。
背景技术：
专利号为200810019550. 2的“气浮式多维力传感器及多维力测量方法”中公开了一种气浮式多维力测量方法，它的原理是用16个气浮喷嘴将浮板完全浮起，通过测量气浮喷嘴中特定部位的气体压力来换算出喷嘴受到的浮力，进而计算出浮板上受到的作用力。 在对上述气浮式多维力传感器的性能研究和设计过程中，需要了解气浮喷嘴与浮板所组成的喷嘴-浮板机构中被测点的气体压力与浮板上作用力之间的对应关系，因此需要设计一种加载实验装置开展实验。以往使用的简单的气浮加载实验装置如图7所示其中，01是套筒，02是加重块， 03是轴，04是被测气浮喷嘴，05是底座，06是螺钉，07是支架，08是螺钉。套筒01通过螺钉06与支架07固联，支架07通过螺钉08与底座固联，轴03以间隙配合的形式安放在套筒01中，轴03为下端封闭、上端开放的中空结构，加重块02可放入轴03的中空腔体中，轴 03的下端面与轴线垂直，将轴03的轴线调整为铅垂位置；被测气浮喷嘴04安放在底座05 上，调整被测气浮喷嘴04的位置使其位于轴03下端正下方并使喷嘴端面保持水平。实验时向被测气浮喷嘴04中接入具有一定压力的压缩气体，被测气浮喷嘴04喷出的气体将轴 03浮起，被测气浮喷嘴04与轴03的下端面形成喷嘴-浮板机构；向轴03的中空腔体内加入重量已知的加重块02可测出对应的被测气浮喷嘴04中特定部位的气体压力，不断改变所加入的加重块的数量，则可获得由被测气浮喷嘴04与轴03下端面所形成的喷嘴-浮板机构中被测点的气体压力与浮板上作用力之间的对应关系。上述气浮加载实验装置中，轴 03与套筒01之间存在固体接触，在轴03处于受力平衡状态而静止时，固体接触处存在静摩擦，因而使得加载过程中存在误差，加载精度不高。
发明内容
为了解决上述气浮加载实验装置存在的加载精度不高的问题，本发明通过结构改进提供一种具有喷气式导向键的气浮加载实验装置。本发明的具体结构改进技术方案如下
具有喷气式导向键的气浮加载实验装置包括直立状的支架7，所述支架7的下部安装有底座5，与底座对应的支架7上部安装有套筒I ;所述套筒I的轴向贯通，且与底座对应， 套筒I内设有轴3 ;所述轴3的轴向中部开设有盲孔，盲孔内设有二块以上的加重块2 ;所述轴3的外侧壁中部沿轴向开设有键槽10，与键槽10对应的套筒I中部径向上开设有安装孔，安装孔内设有管状的气浮导向键9，所述气浮导向键9为内端封闭的管状，且其内端位于轴的键槽10内；所述套筒I内筒壁的上端和下端分别设有直径较大的台阶孔，所述套筒 I上端的台阶孔内过盈配合设有上气浮轴承11，上气浮轴承11的外圆周上开设有上环形槽 13，与轴3对应的上环形槽13内均布开设有两个以上的上进气小孔12，与上环形槽13对应的套筒I上设有上进气口 14 ;所述套筒I下端的台阶孔内过盈配合设有下气浮轴承17，下气浮轴承17的外圆周上开设有下环形槽19，与轴3对应的下环形槽19内均布开设有两个以上的下进气小孔18，与下环形槽19对应的套筒I上设有下进气口 20 ;所述套筒I上开设有排气孔21。所述气浮导向键9的内端上开设有径向贯通的小通孔16。本发明采用上下气浮轴承喷气支承结构将加载轴沿径向支承住，并采用健体喷气支承的结构将压缩空气引入导向键与键槽的两侧间隙中形成气浮导向。气浮导向消除了加载轴由于完全处于气浮状态而产生绕自身轴线自由转动的可能，加载轴只能无摩擦地沿轴向移动。本发明的积极效果是加载轴完全被气体支承，当加载轴处于受力平衡状态时，轴与轴承以及导向键之间不存在固体接触，因而不存在静摩擦力，从而保证加载过程中无摩擦力产生的误差。
图I是本发明结构主视图。图2是图I的A-A剖视图。图3为图I中的局部放大图。图4为图3的B-B剖视图。图5为图I的C-C剖视图。图6为图I的D-D剖视图。图7是现有气浮加载实验装置结构示意图。上图中序号套筒I、加重块2、轴3、被测气浮喷嘴4、底座5、螺钉6、支架7、气浮导向键9、键槽10、上气浮轴承11、上进气小孔12、上环形槽13、上进气口 14、导向键进气孔 15、小通孔16、下气浮轴承17、下进气小孔18、下环形槽19、下进气口 20、排气孔21。
具体实施例方式下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。实施例
参见图I和图2，具有喷气式导向键的气浮加载实验装置包括直立状的支架7，支架7 的下部通过螺钉6安装有底座5，与底座5对应支架7的上部通过螺钉安装有套筒I。套筒 I的轴向贯通，且与底座对应，套筒I内设有轴3，轴3的轴向开设有盲孔，盲孔内设有多块加重块2。轴3的外壁上沿轴向开设有键槽10，与键槽10对应的套筒I中部径向上开设有安装孔，安装孔内装有内端封闭的管状的气浮导向键9，气浮导向键9的内端位于轴的键槽 10内，气浮导向键9的内端上开设有径向贯通的小通孔16，见图3和图4。套筒I内筒壁的上端和下端分别开设有台阶孔，套筒I上端的台阶孔内以过盈配合的方式安装有上气浮轴承11，上气浮轴承11的外圆周上开设有上环形槽13，与轴3对应的上环形槽13内均布开设有四个上进气小孔12，与上环形槽13对应的套筒I上开设有上进气口 14 ;见图5。套筒 I下端的台阶孔内以过盈配合的方式安装有下气浮轴承17，下气浮轴承17的外圆周上开设有下环形槽19，与轴3对应的下环形槽19内均布开设有四个下进气小孔18，与下环形槽19 对应的套筒I上开设有下进气口 20 ;见图6。套筒I上开设有排气孔21，见图I。
实验时，首先，将被测气浮喷嘴4安放在轴3正下方的底座5上，安装时保持被测气浮喷嘴4的端面与轴3的下端面平行。分别向上进气口 14、下进气口 20、导向键进气孔 15以及被测气浮喷嘴4供给一定压力的气体。压缩气体经上进气口 14进入上环形槽13， 再由4个均布的上进气小孔12进入轴3与上气浮轴承11之间的间隙并从上气浮轴承11 的两端流出，一端流出的气体直接排入大气，另一端流出的气体经轴3和套筒之间的间隙由排气孔21排入大气,轴3和上气浮轴承11之间的气流形成支承气膜,上气浮轴承11通过气膜对轴3形成径向气浮支承；压缩气体经下进气口 20进入下环形槽19，再由4个均布的下进气小孔18进入轴3与下气浮轴承17之间的间隙并从下气浮轴承17的两端流出，一端流出的气体直接排入大气，另一端流出的气体经轴3和套筒之间的间隙由排气孔21排入大气，轴3和下气浮轴承17之间的气流形成支承气膜,下气浮轴承17通过气膜对轴3形成径向气浮支承；进入导向键进气孔15的气体由小孔16进入气浮导向键9与键槽10的两侧间隙中形成气浮支承；气浮导向键9的作用是限制轴3在完全悬浮情况下绕其自身轴线自由转动，以消除由于轴3的自由转动而导致的加载重量的波动；被测气浮喷嘴4喷出的气体在被测气浮喷嘴4的端面与轴3的下端面之间形成支承气膜，从而轴3完全被气浮支承，轴 3及其盲孔中加重块2的重量被准确加载到被测气浮喷嘴4的端面与轴3的下端面之间的支承气膜之上。实验过程中，向轴3的盲孔中加入重量已知的加重块2可测出对应的被测气浮喷嘴4中特定部位的气体压力，不断改变所加入的加重块的数量，则可获得由被测气浮喷嘴4 与轴3下端面所形成的喷嘴-浮板机构中被测点的气体压力与浮板上作用力之间的对应关系O
权利要求
1.具有喷气式导向键的气浮加载实验装置，包括直立状的支架(7)，所述支架(7)的下部安装有底座(5)，与底座对应的支架(7)上部安装有套筒(I);所述套筒(I)的轴向贯通， 且与底座对应，套筒(I)内设有轴(3);所述轴(3)的轴向中部开设有盲孔，盲孔内设有二块以上的加重块(2)，其特征在于所述轴(3)的外侧壁中部沿轴向开设有键槽(10)，与键槽(10)对应的套筒(I)中部径向上开设有安装孔，安装孔内设有管状的气浮导向键(9)，所述气浮导向键(9)为内端封闭的管状，且其内端位于轴的键槽(10)内；所述套筒(I)内筒壁的上端和下端分别设有直径较大的台阶孔，所述套筒(I)上端的台阶孔内过盈配合设有上气浮轴承(11)，上气浮轴承(11)的外圆周上开设有上环形槽(13)，与轴(3)对应的上环形槽(13)内均布开设有两个以上的上进气小孔(12)，与上环形槽(13)对应的套筒(I)上设有上进气口(14);所述套筒(I)下端的台阶孔内过盈配合设有下气浮轴承(17)，下气浮轴承(17)的外圆周上开设有下环形槽(19)，与轴(3)对应的下环形槽(19)内均布开设有两个以上的下进气小孔(18)，与下环形槽(19)对应的套筒(I)上设有下进气口(20);所述套筒(I)上开设有排气孔(21)。
2.根据权利要求I所述的具有喷气式导向键的气浮加载实验装置，其特征在于所述气浮导向键(9)的内端上开设有径向贯通的小通孔(16)。
3.根据权利要求I所述的具有喷气式导向键的气浮加载实验装置，其特征在于与轴(3)对应的上环形槽(13)内均布开设有四个上进气小孔(12)。
4.根据权利要求I所述的具有喷气式导向键的气浮加载实验装置，其特征在于与轴(3)对应的下环形槽(19)内均布开设有四个下进气小孔(18)。
全文摘要
本发明涉及具有喷气式导向键的气浮加载实验装置。包括直立状的支架，支架的下部和上部分别安装有底座的套筒；套筒内设有轴；轴的轴向开设有盲孔，盲孔内设有二块以上的加重块；轴的外侧壁上沿轴向开设有键槽，与键槽对应的套筒中部径向上开设有安装孔，安装孔内设有管状的气浮导向键；套筒内筒壁的上端和下端分别开设有台阶孔，上端、下端的台阶孔内分别设有气浮轴承，气浮轴承的外圆周上开设有环槽，环槽内均布开设有两个以上的进气小孔，与环形槽对应的套筒上设有进气口；套筒径向上还设有排气孔。本发明加载轴完全被气体支承，当处于受力平衡状态时，轴与套筒以及导向键之间不存在固体接触，因而不存在静摩擦力，从而保证加载过程中无摩擦力产生的误差。
文档编号G01L25/00GK102589801SQ20121004345
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者冯佳琪, 刘虹, 宋乐, 张妲, 张欣, 沈静, 董耘琪, 陈世静, 陈君, 黄斌 申请人:合肥工业大学