空气静压轴承压力分布实验台制造技术

本实用新型专利技术是一种空气静压轴承压力分布实验台，包括有底座架１９、二维平台１７、弹簧螺纹加压机构和控制系统１２，传感器１３等，压力表２０通过气路１８与静压轴承的被测件１４、辅助静压轴承１５气路连接，二维平台１７上装有Ｘ、Ｙ方向步进电机，两个步进电机与控制系统１２电信号连接。由于机电一体化的设计，以弹簧拉伸、压缩平衡原理设计的简单而实用的弹簧螺纹加压机构，解决了平稳均衡加力问题，实现了静压轴承压力分布的精确测定，提供了一种适于工程应用的，可准确测定气体静压轴承常用的承载力、流量、刚度和稳定性以及轴承间隙内气体压力分布数据等性能参数，为分析、研究和应用空气静压轴承提供了技术保障。结构轻巧简单、操作方便。（*该技术在2014年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机械领域，主要涉及超精密加工的空气推力轴承测试设备，具体讲是一种空气静压轴承压力分布实验台。
技术介绍
随着航天技术、微电子学、原子能、信息技术、激光及生物工程等科学的巨大发展，对于产品加工精度的要求越来越高。与之相适应的超精密技术，又被称为微细加工技术，是现代化工业生产发展的趋势，也是我国高新
的一个重要组成部分。在微细加工
，无论是精密加工、工艺、机械设备，还是量测仪器，都对其机械部分提出了高精度、高速度、高运动分辨率、热稳定性好、低振动、爬行小、少污染或无污染以及降低设备成本等方面的苛刻要求。空气静压轴承正是解决上述要求的重要途径。空气静压轴承具有气体粘度极低，摩擦阻力小，运动速度快；运动平滑，精度高，低速运动无爬行；耐高、低温性能好，适应环境的能力强，特别是能在辐射条件下工作；不污染环境；清洁度高，噪音、振动小等特点。在超精密加工中得到了广泛应用，空气静压轴承也称作空气静压轴承，简称静压轴承，或者也有称其为气浮块。静压轴承已经成为三坐标测量机的关键部件，在提高精度方面，静压轴承有着油脂润滑不可比拟的优势。静压轴承的主要缺点是承载能力低、刚度小。还存在各种失稳现象，影响气浮轴承在超精密加工中的实际应用和精确使用。因此，研究空气静压轴承的动、静态性能是十分必要的。气浮轴承常用的性能参数主要有承载力、流量、刚度、稳定性以及轴承间隙内气体压力的分布状态。西安工业学院长期进行气浮轴承的研究与应用，曾经设计了一种称重加力式的测力仪，测头是端头为球形的螺杆，使用磅秤原理。由于在一侧加砝码，对测头有一个倾斜的力的附加，造成对测试结果准确度的影响。其他传统的试验均受仪器自身刚度的影响，误差较大。目前，对于气膜压力分布的研究，主要还依靠实验手段，这需要耗费巨大的财力，况且气膜压力分布是一个复杂的问题，现场实验也很难开展。因此，寻求一种适于工程应用的分析气膜压力的数值与实验方法，对于空气静压轴承的工程应用，对设计与调试超精密气体润滑轴系具有重要的意义，由于静压轴承是重要的运动构成要件，对精密与超精密机械设备的设计和制造产生深远的影响。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服上述技术或仪器存在的缺点，为分析、研究和应用空气静压轴承提供技术保障，设计专用的测试设备，提供一种适于工程应用的，可平稳均衡加力，可准确测试空气静压轴承常用的性能参数主要有承载力、流量、刚度和稳定性以及轴承间隙内气体压力的分布状态的专用的空气静压轴承压力分布实验台。下面对本技术的技术方案进行详细说明本技术是一种空气静压轴承压力分布实验台，包括有弹簧、螺纹套、传力杆、手轮，还包括有底座架、二维平台、弹簧螺纹加压机构和控制系统，传感器安装在下平板的下面，同压力显示器信号连接，底座架为“口”字形支架，底座架的下支架上置有二维平台，压力表通过气路与空气静压轴承的被测件、辅助空气静压轴承气路连接，二维平台上装有X、Y方向步进电机，两个步进电机与控制系统电信号连接。根据工程加工对质量检验的需要，整机质量监控对部件的配套要求，科研中对量化的要求，都需要测试静压轴承的综合性能参数及压力分布，而且需要测试准确的设备。本技术就是针对此进行了不断的研究、试制和改进，通过底座架、二维平台、弹簧螺纹加压机构和控制系统，测试、显示系统的有机结合，实现了对被测件空气静压轴承的精确的参数测定，以及对空气静压轴承动、静态稳定性判别。从针对于空气静压轴承专用的压力分布实验台讲，本技术实现了零的突破，解决了没有设备能精确测定空气静压轴承压力分布的问题。本技术的实现还在于弹簧螺纹加压机构的设计，弹簧螺纹加压机构安置在上平板和下平板之间，该弹簧螺纹加压机构固定安装于底座架的上支架上，弹簧螺纹加压机构主要由传力杆、螺纹套筒、拉伸弹簧、丝杠、调节螺母和定位销钉构成，调节螺母也叫校零螺母，两根传力杆对称于实验台中心，并支撑于上平板和下平板之间，下平板位于底座架上支架的下面，螺纹套筒固定安装在底座架的上支架的中心，螺纹套筒的筒壁上开有定位销钉活动槽，拉伸弹簧置于螺纹套筒内与螺纹套筒同轴，拉伸弹簧的一端固定在下定位销钉上，定位销钉的两端伸出活动槽外，由下调节螺母来限位定位销钉的活动量，压缩弹簧在螺纹套筒的上端，与上定位销钉固连，由上调节螺母来限位上定位销钉的活动量，丝杠一端固联在拉伸弹簧的上端，丝杠一端接有旋转手轮，旋转手轮在上平板的上方。由于整体结构的对称性，可以实现对被测件静压轴承的均衡加压，且加压的过程可以人为控制，以便做到对位移量的有效控制，平稳加力，可以对气膜的厚度进行高精度测定。结构轻巧简单、操作方便。本技术的实现还在于二维平台上，对应于X、Y方向的两个步进电机，还配有两个相应的手动旋纽。本技术的实现还在于底座架的底部设有调平机构，主要由四个角头螺栓分别安装于底座架下支架底部。便于调节平台的水平。本技术的工作是实验研究分析气体轴承工作性能的重要手段，也是检验理论分析与计算正确与否的关键。空气静压轴承实验着重于气膜中压力分布和流量的测量。为此，需测出轴承的承载力以及不同承载力对应的气膜厚度，从而得到气体流量。利用本技术对流量的进行测定，转动手轮，使传感器下部正好与轴承上表面保留微量间隙。记录数据。只需测出气膜厚度与工作压力，便可计算出在一定供气压力下的流量随承载力变化而变化的量，以及分析变化的情况。气膜压力分布是影响轴承稳定性的重要因素，即将影响到轴承的刚度、承载能力、周期稳定等一系列问题，本技术对压力分布的测试是转动手轮，使传感器下部正好与轴承上表面保留微量间隙。通过驱动电机使静压轴承随导轨平台在X，Y方向移动，分别记录下坐标位置和压力。由于采用了机电一体化的设计，采用了弹簧拉伸、压缩平衡原设计了简单而实用的弹簧螺纹加压机构，解决了平稳均衡加力的问题，解决了静压轴承的压力分布的精确测定问题，提供了一种适于工程应用的，可以准确测试空气静压轴承常用的性能参数，主要有承载力、流量、刚度和稳定性以及轴承间隙内气体压力的分布状态的专用的实验、测试设备。对于静压轴承的研究和大量应用提供了技术保障。结构轻巧简单、操作方便。附图说明 图1是本技术的构成示意图。具体实施方式以下结合附图对本技术作实例说明。实施例1如图1所示，本技术是一种空气静压轴承压力分布实验台，包括有弹簧、螺纹套、传力杆、手轮，还包括有底座架19、二维平台17、弹簧螺纹加压机构和控制系统12，传感器13安装在下平板11的下面，同压力显示器10信号连接，底座架19为“口”字形支架，底座架19的下支架上置有二维平台17，压力表20通过气路18与静压轴承的被测件14、辅助静压轴承15气路连接，二维平台17上装有X、Y方向步进电机，两个步进电机与控制系统12电信号连接。根据工程加工对质量检验的需要，整机质量监控对部件的配套要求，科研中对量化的要求，都需要测试空气静压轴承的综合性能参数及压力分布，而且需要测试准确的设备。本技术就是针对此进行了不断的研究、试制和改进，通过底座架19、二维平台17、弹簧螺纹加压机构和控制系统12，测试、显示系统的有机结合，实现了对被测件空气静压轴承的精确的参数测定，以及对空气静压轴承动、静态稳定性判别。通过二维平台17的位移，配合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种空气静压轴承压力分布实验台，包括有弹簧、螺纹套、传力杆、手轮，其特征在于：还包括有底座架（１９）、二维平台（１７）、弹簧螺纹加压机构和控制系统（１２），传感器（１３）安装在弹簧螺纹加压机构的下平板（１１）的下面，同压力显示器（１０）信号连接，底座架（１９）为“口”字形支架，底座架（１９）的下支架上置有二维平台（１７），压力表（２０）通过气路（１８）与静压轴承的被测件（１４）、辅助静压轴承（１５）气路连接，二维平台（１７）上装有Ｘ、Ｙ方向步进电机，两个步进电机与控制系统（１２）电信号连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：张君安，刘波，张立新，呼晓青，
申请(专利权)人：西安工业学院，
类型：实用新型
国别省市：87[中国|西安]