用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装和方法

本发明涉及可倾瓦块内径测量，特别是涉及一种用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装和方法。

背景技术：

1、小型低温透平膨胀机是大型低温制冷装置中实现低温环境的关键部件之一。静压型低温透平膨胀机需要供给高压力轴承气，使转子系统悬浮，在轴承内高速稳定的旋转；而动压型低温透平膨胀机则依靠转子和轴承形成的楔形间隙产生高压力气膜，使得转子系统悬浮，相比静压型低温透平膨胀机省去了高压轴承气，大大提升了大型低温制冷机的整机制冷效率。

2、动压型低温透平膨胀机的径向气体轴承是可倾瓦型，是由至少3枚的可倾瓦块围绕转子形成一周，每一枚可倾瓦块均与转子在相同的方向上形成楔形气膜间隙。如果可倾瓦块内圆弧面的半径尺寸过大，则容易导致动压轴承与转子之间形成的楔形气膜间隙过大，产生的气膜压力不足，从而会导致转子在高速条件下失稳；如果可倾瓦块的内圆弧面的半径尺寸过小，同样形成的楔形间隙过小，转子在动压气体轴承中不易装配。因此，精确地测量动压气体轴承的瓦块内径对于转子在动压气体轴承中的装配具有重要意义。

3、然而，在常规测量方式中，游标卡尺和螺旋测微器均可以精确测量工件的圆外径，内径千分尺可以测量工件的圆内径。但是，由于动压气体轴承的每一枚的可倾瓦块的内表面形成弧形的夹角是钝角，一枚可倾瓦块不能构成一个完整的圆，因此常规的测量方法并不能够精确测量出其内径。

技术实现思路

1、本发明的一目的是，提供一种用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装和方法，该工装可以快速、准确地测量出动压气体轴承的可倾瓦块的内半径尺寸。

2、本发明在一方面提供了一种用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装，包括：

3、基座，所述基座设置有用于放置被测轴承瓦块的瓦块放置孔和与所述瓦块防放置孔连通的检测棒放置孔；

4、检测棒，所述检测棒适于插入所述检测棒放置孔中，所述检测棒为半径沿其轴线方向均匀变化的半圆台体结构，所述检测棒具有圆弧面和与所述圆弧面相对的平面，所述圆弧面用于在所述检测棒插入所述检测棒放置孔时与所述被测轴承瓦块的内圆弧面相接触，所述平面设置有对应于所述圆弧面的圆弧半径尺寸的刻度。

5、在本发明的一实施例中，所述瓦块放置孔的圆弧半径与所述被测轴承瓦块的外半径相同。

6、在本发明的一实施例中，所述检测棒放置孔为半圆形放置孔，所述半圆形放置孔的半径尺寸大于等于所述检测棒的最大半径尺寸。

7、在本发明的一实施例中，所述检测棒的最小半径略小于所述被测轴承瓦块的内半径，最大半径略大于所述被测轴承瓦块的内半径。

8、在本发明的一实施例中，所述检测棒由半径沿其轴线均匀变化的圆台体切割形成，其切割面完全经过圆台体的轴线。

9、在本发明的一实施例中，所述基座整体为圆柱状结构。

10、在本发明的一实施例中，所述瓦块放置孔和所述检测棒放置孔均通过精加工得到。

11、在本发明的一实施例中，所述被测轴承瓦块为一批具有相同外半径但内半径不同的零部件。

12、本发明在另一方面还提供了一种用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的方法，包括采用所述用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装执行的以下步骤：

13、s1、将被测轴承瓦块放入基座的瓦块放置孔；

14、s2、将检测棒插入基座的检测棒放置孔，并将检测棒不断深入；

15、s3、直到检测棒的圆弧面与被测轴承瓦块的内圆弧面相接触，标记检测棒的停止位置；以及

16、s4、取出检测棒，观察标记位置与检测棒背面对应的尺寸，得到被测轴承瓦块的内半径尺寸。

17、在本发明的一实施例中，所述用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的方法还包括步骤：更换不同内径尺寸的被测轴承瓦块，重复步骤s1至s4，则可测得不同内径尺寸的被测轴承瓦块的相应内径尺寸。

18、本发明的所述用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装能够精确测量出可倾瓦块内圆弧半径尺寸，有助于可以和转子配合形成合适的楔形气膜间隙，从而保证转子在可倾瓦块形成的动压轴承中高速稳定的旋转。

19、本发明的所述用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装的结构简单，测量方式简单、快速，可以根据不同测量需求设置基座的开孔尺寸，适用性广泛。

20、通过对随后的描述和附图的理解，本发明进一步的目的和优势将得以充分体现。

技术特征：

1.用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装，其特征在于，所述瓦块放置孔的圆弧半径与所述被测轴承瓦块的外半径相同。

3.根据权利要求1所述的用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装，其特征在于，所述检测棒放置孔为半圆形放置孔，所述半圆形放置孔的半径尺寸大于等于所述检测棒的最大半径尺寸。

4.根据权利要求1所述的用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装，其特征在于，所述检测棒的最小半径略小于所述被测轴承瓦块的内半径，最大半径略大于所述被测轴承瓦块的内半径。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装，其特征在于，所述检测棒由半径沿其轴线均匀变化的圆台体切割形成，其切割面完全经过圆台体的轴线。

6.根据权利要求1至4中任一项所述的用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装，其特征在于，所述基座整体为圆柱状结构。

7.根据权利要求1至4中任一项所述的用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装，其特征在于，所述瓦块放置孔和所述检测棒放置孔均通过精加工得到。

8.根据权利要求1至4中任一项所述的用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装，其特征在于，所述被测轴承瓦块为一批具有相同外半径但内半径不同的零部件。

9.用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的方法，其特征在于，包括采用根据权利要求1至8中任一项所述的用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装执行的以下步骤：

10.根据权利要求9所述的用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的方法，其特征在于，还包括步骤：更换不同内径尺寸的被测轴承瓦块，重复步骤s1至s4，则可测得不同内径尺寸的被测轴承瓦块的相应内径尺寸。

技术总结
本发明涉及一种用于测量动压气体轴承的可倾瓦块内径尺寸的工装和方法，该工装包括基座和检测棒，其中基座设置有用于放置被测轴承瓦块的瓦块放置孔和用于放置检测棒的检测棒放置孔；检测棒为半径沿其轴线方向均匀变化的半圆台体结构，具有圆弧面和与圆弧面相对的平面，圆弧面用于与被测轴承瓦块的内圆弧面相接触，平面设置有圆弧半径尺寸刻度；该工装将被测轴承瓦块放入基座中，通过检测棒透过的尺寸大小，来界定被测轴承瓦块的内半径大小，能够快速、精确测量出被测轴承瓦块的内半径尺寸，有助于可以和转子配合形成合适的楔形气膜间隙，从而保证转子在可倾瓦块形成的动压轴承中高速稳定的旋转。

技术研发人员：张晓华,柯长磊,李空荣,董斌,彭楠
受保护的技术使用者：中国科学院理化技术研究所
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13