一種靜壓氣浮軸承的性能檢測裝置的製作方法

2023-06-04 02:28:56 2

專利名稱：一種靜壓氣浮軸承的性能檢測裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種靜壓氣浮軸承的性能檢測裝置，屬於精密設備的性能檢測領域。
背景技術：
靜壓氣浮軸承是以一定壓力亞音速流動的氣體作為潤滑介質的一種無摩擦/極 低摩擦的支撐元件，具有精度高、無磨損、清潔、無汙染、壽命長、免維護、低發熱、結構設計 靈活、耐高/低溫及原子輻射等特點，廣泛應用在三坐標測量機、高精度數控加工、生物芯 片技術、光纖對接、以及微型機械零件的操縱、裝配和精密定位、加工等領域。隨著製造工藝 和測量技術的飛速發展，加工技術不斷向極限加工、超高精度和更高效率的方向邁進，促使 加工設備日益大型化甚至巨型化，加工設備的精度不斷提高。因此，對靜壓氣浮軸承的承載 能力和剛度等性能指標提出了越來越高的要求。為滿足工業領域對靜壓氣浮軸承的要求，需定量和定性分析影響軸承性能的各個 因素，並根據其影響程度進行集成參數優化，使軸承的性能指標達到最優。然而目前的檢測 裝置只能檢測靜壓氣浮軸承的性能與軸承的形狀、節流方式、幾何參數和供氣壓力之間關 系，而影響軸承性能的直接因素軸承內氣體的壓力分布卻無法直接檢測，不能直接分析上 述各因素引起軸承內氣體的壓力變化情況，很難準確得出影響軸承內氣體壓力分布的直接 原因，無法據此對軸承結構參數和工作狀態進行優化，給軸承的性能分析、結構參數優化以 及靜壓氣浮軸承理論分析的實驗驗證帶來了困難。針對上述問題，本發明提出了一種靜壓氣浮軸承性能的檢測裝置，可以檢測不同 幾何形狀靜壓氣浮軸承在不同供氣壓力和不同氣膜厚度下，軸承的承載能力和剛度以及軸 承內氣體的壓力分布，定性和定量分析影響軸承內氣體壓力分布的因素，對於軸承結構參 數的優化設計、提高靜壓氣浮軸承的性能以及理論分析的實驗驗證等都具有重要意義。

發明內容
本發明之目的是提出一種靜壓氣浮軸承的性能檢測裝置，能夠檢測不同幾何形 狀靜壓氣浮軸承在不同供氣壓力、氣膜厚度下，軸承的承載能力、剛度和軸承內氣體的壓力 分布。為了實現本發明之目的，擬採用以下技術方案本發明的結構至少包括基座、薄膜壓力傳感器、調壓閥、進氣管、氣體壓力表、被測靜壓氣浮軸承、壓板、軸 承固定件、軸承連接件、線性驅動器連接件、限位螺栓、線性驅動器、機架、支架、力傳感器、 位移傳感器、從動齒輪、主動齒輪、驅動電機和旋轉編碼器，其特徵在於上述的薄膜壓力傳感器固定在基座上，調壓閥和氣體壓力表安裝在進氣管上，被測靜壓氣浮軸承通過壓板、軸承固定件、軸承連接件、線性驅動器連接件以及限位螺栓安裝 到線性驅動器上，線性驅動器與機架固定，機架固定在支架上，力傳感器固定在線性驅動器連接件上，位移傳感器固定在被測靜壓氣浮軸承上和基座上，驅動電機固定在基座上，旋轉 編碼器安裝在驅動電機下部，驅動電機是通過主動齒輪和從動齒輪驅動支架轉動的。通過線性驅動器軸向運動來控制被測靜壓氣浮軸承與基座上表面的距離，利用薄 膜壓力傳感器測量軸承內氣體的壓力分布，位移傳感器測量氣膜厚度，力傳感器測量線性 驅動器施加到靜壓氣浮軸承的驅動力，進氣體壓力表測量被測靜壓氣浮軸承的供氣壓力， 上述裝置為實現不同供氣壓力和不同的氣膜厚度下檢測被測靜壓氣浮軸承的承載能力、剛 度和軸承內氣體的壓力分布創造了條件，本發明結構簡單，使用方便，易於實現。



圖1示意了本發明進行靜壓氣浮軸承性能檢測的工作狀態。圖2是圖1的俯視圖。圖3示意了本發明未進行靜壓氣浮軸承性能檢測的初始狀態。圖4是圖3的俯視圖。1、基座；2、薄膜壓力傳感器；3、調壓閥；4、進氣管；5、氣體壓力表；6、被測靜壓氣 浮軸承；7、壓板；8、軸承固定件；9、軸承連接件；10、線性驅動器連接件；11、限位螺栓；12、 線性驅動器；13、機架；14、支架；15、力傳感器；16、位移傳感器；17、從動齒輪；18、主動齒 輪；19、驅動電機；20、旋轉編碼器。
具體實施例方式本發明的薄膜壓力傳感器2固定在基座1上，調壓閥3和氣體壓力表5安裝在進 氣管4上，被測靜壓氣浮軸承6通過壓板7、軸承固定件8、軸承連接件9、線性驅動器連接件 10以及限位螺栓11安裝到線性驅動器12上，線性驅動器12與機架13固定，機架13固定 在支架14上，力傳感器15固定在線性驅動器連接件10上，位移傳感器16固定在被測靜壓 氣浮軸承6上和基座1上，驅動電機19固定在基座1上，旋轉編碼器20固定驅動電機19 的下部，用於測量驅動電機19轉子的轉動角度，驅動電機19通過主動齒輪18和從動齒輪 17驅動支架14轉動。在檢測靜壓氣浮軸承性能時，首先通過驅動電機19、主動齒輪18和從動齒輪17驅 動支架14轉動，將本發明的靜壓氣浮軸承性能檢測裝置旋轉至圖3所示的狀態，將力傳感 器15固定在線性驅動器連接件10的下端，被測靜壓氣浮軸承6通過壓板7、軸承固定件8、 軸承連接件9、線性驅動器連接件10和限位螺栓11安裝到線性驅動器12上，將位移傳感器 16固定在被測靜壓氣浮軸承6和基座1上。通過驅動電機19、主動齒輪18和從動齒輪17驅動支架14轉動，利用旋轉編碼器 20測得驅動電機19轉子的轉動角度調整本發明的靜壓氣浮軸承性能檢測裝置，使其旋轉 至圖1所示的狀態，使被測靜壓氣浮軸承6表面與薄膜壓力傳感器2相對，利用調壓閥3和 氣體壓力表5調整至軸承所需要的供氣壓力，通過線性驅動器12和位移傳感器16使被測 靜壓氣浮軸承6工作在指定氣膜厚度下，薄膜壓力傳感器2測量被測靜壓氣浮軸承6內氣 體的壓力分布，力傳感器15測量軸承的承載能力。利用線性驅動器12和位移傳感器16使被測靜壓氣浮軸承6工作在指定氣膜厚度 下，力傳感器15測量被測靜壓氣浮軸承6的承載能力，薄膜壓力傳感器2測量被測靜壓氣浮軸承6內氣體的壓力分布，可得到氣膜厚度對軸承內氣體壓力的影響，計算在一定供氣 壓力和不同氣膜厚度下的軸承的承載能力和氣膜厚度之差的比值，即可得到一定供氣壓力 軸承的剛度。 在一定氣膜厚度下，通過調壓閥3改變供氣壓力，通過薄膜壓力傳感器2測量被測 靜壓氣浮軸承6內氣體的壓力分布可得供氣壓力軸承內氣體壓力分布的影響，通過力傳感 器15測量軸承的承載能力，可得供氣壓力對承載能力的影響。
通過調壓閥3改變供氣壓力，利用線性驅動器12和位移傳感器16使被測靜壓氣 浮軸承6工作在指定氣膜厚度下，通過薄膜壓力傳感器2測量軸承內氣體的壓力分布，力傳 感器15測量軸承的承載能力，可得到供氣壓力和氣膜厚度對軸承的承載能力、剛度和軸承 內氣體壓力分布的影響。靜壓氣浮軸承性能檢測結束後，利用驅動電機19，通過主動齒輪18和從動齒輪17 驅動支架14將本發明的靜壓氣浮軸承性能檢測裝置轉動至圖3所示的狀態，完成靜壓氣浮 軸承的性能檢測。
權利要求
一種靜壓氣浮軸承的性能檢測裝置，它至少包括基座(1)、薄膜壓力傳感器(2)、調壓閥(3)、進氣管(4)、氣體壓力表(5)、被測靜壓氣浮軸承(6)、壓板(7)、軸承固定件(8)、軸承連接件(9)、線性驅動器連接件(10)、限位螺栓(11)、線性驅動器(12)、機架(13)、支架(14)、力傳感器(15)、位移傳感器(16)、從動齒輪(17)、主動齒輪(18)、驅動電機(19)和旋轉編碼器(20)，其特徵在於所述的薄膜壓力傳感器(2)固定在基座(1)上，調壓閥(3)和氣體壓力表(5)安裝在進氣管(4)上，被測靜壓氣浮軸承(6)通過壓板(7)、軸承固定件(8)、軸承連接件(9)、線性驅動器連接件(10)以及限位螺栓(11)安裝在線性驅動器(12)上，線性驅動器(12)與機架(13)固定，機架(13)固定在支架(14)上，力傳感器(15)固定在線性驅動器連接件(10)上，位移傳感器(16)固定在被測靜壓氣浮軸承(6)上和基座(1)上，驅動電機(19)固定在基座(1)上，旋轉編碼器(20)安裝在驅動電機(19)的下部，驅動電機(19是)通過主動齒輪(18)和從動齒輪(17)驅動支架(14)轉動的。
全文摘要
一種靜壓氣浮軸承的性能檢測裝置，它至少包括基座(1)、薄膜壓力傳感器(2)、調壓閥(3)、進氣管(4)、氣體壓力表(5)、被測靜壓氣浮軸承(6)、壓板(7)、軸承固定件(8)、軸承連接件(9)、線性驅動器連接件(10)、限位螺栓(11)、線性驅動器(12)、機架(13)、支架(14)、力傳感器(15)、位移傳感器(16)、從動齒輪(17)、主動齒輪(18)、驅動電機(19)和旋轉編碼器(20)，本發明可以檢測靜壓氣浮軸承在不同供氣壓力和不同氣膜厚度下的承載能力、剛度和軸承內氣體的壓力變化，以便對靜壓氣浮軸承進行性能檢測並對軸承的結構參數進行優化。
文檔編號G01M13/04GK101852684SQ20101018037
公開日2010年10月6日 申請日期2010年5月24日 優先權日2010年5月24日
發明者李運堂, 袁柯銘 申請人:中國計量學院