專(zhuān)利名稱(chēng)：適用于大尺寸氣浮球的球度測(cè)量裝置及其方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及測(cè)量技術(shù)，具體涉及一種適用于大尺寸氣浮球的球度測(cè)量裝置及其方法。
背景技術(shù)：
三軸氣浮臺(tái)依靠壓縮空氣在氣浮軸承與軸承座之間形成的氣膜，使模擬臺(tái)體浮起，從而實(shí)現(xiàn)近似無(wú)摩擦的相對(duì)運(yùn)動(dòng)條件，以模擬衛(wèi)星等空間飛行器在外層空間所受干擾力矩很小的力學(xué)環(huán)境。作為空間飛行器運(yùn)動(dòng)模擬器，三軸氣浮臺(tái)進(jìn)行衛(wèi)星控制系統(tǒng)全物理仿真實(shí)驗(yàn)檢驗(yàn)系統(tǒng)的性能，是空間飛行器研制過(guò)程中的重要手段和方法。
三軸氣浮臺(tái)的核心設(shè)備是氣浮球軸承，氣浮球軸承的球度是其加工和使用中最關(guān)心的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo)之一，對(duì)于小尺寸的氣浮球軸承，用三坐標(biāo)機(jī)就可以測(cè)量，國(guó)家也出臺(tái)了相應(yīng)的測(cè)量規(guī)范，但是對(duì)于大尺寸的氣浮球軸承(Sc5500mm以上)的測(cè)量技術(shù)還不成熟，目前三坐標(biāo)機(jī)的測(cè)量范圍受限，因此不能應(yīng)用常規(guī)三坐標(biāo)機(jī)測(cè)量法。而無(wú)論是加工還是使用，對(duì)于高精度的球軸承必須進(jìn)行球度的檢測(cè)，因此大尺寸氣浮球的球度測(cè)量具有重要的研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景。經(jīng)檢索文獻(xiàn)發(fā)現(xiàn)，中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00610125076. 2，專(zhuān)利名稱(chēng)為“一種高精度球度氣動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)”，該發(fā)明采用多測(cè)頭相對(duì)測(cè)量方法，目的是測(cè)量球面或球窩工件的球度和半徑，但系統(tǒng)設(shè)計(jì)復(fù)雜，其所用量規(guī)對(duì)于一般尺寸的球還可以使用，但對(duì)于大尺寸的球測(cè)量，這種量規(guī)的設(shè)計(jì)本身就是一個(gè)難題，另外其精度受測(cè)量本身的限制，難以達(dá)到微米級(jí)高精度。中國(guó)發(fā)明專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)?00610118486. 4，專(zhuān)利名稱(chēng)為球度的檢測(cè)裝置及其方法，該發(fā)明采用常規(guī)千分表配合弦規(guī)杯測(cè)量球度，由于高精度的氣浮球不能允許外接觸式測(cè)量方式，并且這種測(cè)量方案難以達(dá)到高精度，因此該方法不適用于高精度氣浮球的球度測(cè)量。蔣莊德，武自芳，苑國(guó)英等在其論文“球度誤差測(cè)試系統(tǒng)的研究”(發(fā)表于計(jì)量學(xué)報(bào)，1996年，17卷，第4期，頁(yè)碼266-268)中，提出了一種基于圓度儀三點(diǎn)氣浮球體分度裝置的球度誤差檢測(cè)方案，但由于三點(diǎn)氣浮球體分度裝置采用氣浮三點(diǎn)支撐球體，而大尺寸氣浮球的自重很大，這種裝置不能滿(mǎn)足這類(lèi)大尺寸氣浮球的檢測(cè)需要，即便是在增加支撐點(diǎn)的情況下要支撐起氣浮球也會(huì)引發(fā)嘯叫導(dǎo)致無(wú)法測(cè)量。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種針對(duì)大尺寸氣浮球軸承的球度測(cè)量裝置及方法。本發(fā)明的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的一種適用于大尺寸氣浮球軸承球度測(cè)量裝置，它是由單軸氣浮臺(tái)(I)、調(diào)心機(jī)構(gòu)(2)、旋轉(zhuǎn)工裝(3)，測(cè)微儀(4)組成，其特征在于單軸氣浮臺(tái)(I)安裝于地基上，調(diào)心機(jī)構(gòu)(2)置于單軸氣浮臺(tái)(I)的載重平臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)工裝(3)安裝在調(diào)心機(jī)構(gòu)(2)上，測(cè)微儀(4)安裝于地基基座上。本發(fā)明還具有如下特征
一種使用如上所述的適用于大尺寸氣浮球軸承球度測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)的大尺寸氣浮球軸承球度測(cè)量方法，如下步驟一給單軸氣浮臺(tái)和調(diào)心機(jī)構(gòu)通以高壓氣體；步驟二 將氣浮球軸承安裝于旋轉(zhuǎn)工裝上；步驟三通過(guò)調(diào)心機(jī)構(gòu)使氣浮球軸承的中心和單軸氣浮臺(tái)的中心重合；步驟四調(diào)整測(cè)微儀使之測(cè)量端面對(duì)準(zhǔn)氣浮球的赤道圓；步驟五繞豎直軸旋轉(zhuǎn)單軸氣浮臺(tái)至15° i位置，i = 0,1,2... 23，測(cè)微儀測(cè)量其測(cè)頭與球面的距離并記錄測(cè)微儀的讀數(shù)Cl1 (i) (i = 0，1，2，. . .，23)，測(cè)量過(guò)程中測(cè)微儀的敏感方向始終指向球心；步驟六調(diào)整旋轉(zhuǎn)工裝使氣浮球繞過(guò)球心的水平軸旋轉(zhuǎn)15°，分別處于-15°和+15。；步驟七繞豎直軸旋轉(zhuǎn)單軸氣浮臺(tái)至15° i位置i = 0,1,2... 23，測(cè)微儀測(cè)量其測(cè)頭與球面的距離并記錄測(cè)微儀的讀數(shù)CljQ) (j = 2，3 ;i = 0,1,2, ...，23)，測(cè)量過(guò)程中測(cè)微儀的敏感方向始終指向球心；步驟八對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到球的球度誤差
權(quán)利要求
1.一種適用于大尺寸氣浮球軸承球度測(cè)量裝置，它是由單軸氣浮臺(tái)(I)、調(diào)心機(jī)構(gòu)(2)、旋轉(zhuǎn)工裝(3)，測(cè)微儀(4)組成，其特征在于單軸氣浮臺(tái)(I)安裝于地基上，調(diào)心機(jī)構(gòu)(2)置于單軸氣浮臺(tái)(I)的載重平臺(tái)上，旋轉(zhuǎn)工裝(3)安裝在調(diào)心機(jī)構(gòu)(2)上，測(cè)微儀(4)安裝于地基基座上。
2.一種使用權(quán)利要求I所述的一種適用于大尺寸氣浮球軸承球度測(cè)量裝置實(shí)現(xiàn)的大尺寸氣浮球軸承球度測(cè)量方法，其特征在于，方法如下 步驟一給單軸氣浮臺(tái)和調(diào)心機(jī)構(gòu)通以高壓氣體； 步驟二 將氣浮球軸承安裝于旋轉(zhuǎn)工裝上； 步驟三通過(guò)調(diào)心機(jī)構(gòu)使氣浮球軸承的中心和單軸氣浮臺(tái)的中心重合； 步驟四調(diào)整測(cè)微儀使之測(cè)量端面對(duì)準(zhǔn)氣浮球的赤道圓； 步驟五繞豎直軸旋轉(zhuǎn)單軸氣浮臺(tái)至15° i位置，i = 0,1,2... 23，測(cè)微儀測(cè)量其測(cè)頭與球面的距離并記錄測(cè)微儀的讀數(shù)Cl1 (i) (i = 0，1，2，. . .，23)，測(cè)量過(guò)程中測(cè)微儀的敏感方向始終指向球心； 步驟六調(diào)整旋轉(zhuǎn)工裝使氣浮球繞過(guò)球心的水平軸旋轉(zhuǎn)15°，分別處于-15°和+15。； 步驟七繞豎直軸旋轉(zhuǎn)單軸氣浮臺(tái)至15° i位置i = 0,1,2... 23，測(cè)微儀測(cè)量其測(cè)頭與球面的距離并記錄測(cè)微儀的讀數(shù)+( ) (j = 2，3 ;i = 0,1,2, ...，23)，測(cè)量過(guò)程中測(cè)微儀的敏感方向始終指向球心； 步驟八對(duì)測(cè)量數(shù)據(jù)進(jìn)行處理得到球的球度誤差
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種適用于大尺寸氣浮球軸承球度測(cè)量裝置及其方法。在單軸氣浮臺(tái)的儀表平臺(tái)上安裝調(diào)心機(jī)構(gòu)、旋轉(zhuǎn)工裝和測(cè)微儀，將氣浮球安裝在旋轉(zhuǎn)工裝上，通過(guò)調(diào)心機(jī)構(gòu)將氣浮球的中心和單軸氣浮臺(tái)的中心重合，通過(guò)旋轉(zhuǎn)工裝調(diào)整測(cè)微儀的測(cè)量位置，旋轉(zhuǎn)單軸氣浮臺(tái)同時(shí)通過(guò)旋轉(zhuǎn)工裝調(diào)整測(cè)微儀相對(duì)于球的測(cè)量位置，最后根據(jù)測(cè)量數(shù)據(jù)可以獲得球的球度誤差。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)對(duì)大尺寸氣浮球的高精度球度誤差測(cè)量。
文檔編號(hào)G01B5/20GK102944164SQ20121051016
公開(kāi)日2013年2月27日 申請(qǐng)日期2012年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月19日
發(fā)明者夏紅偉, 李莉, 任順清, 馬廣程, 王常虹, 曾慶雙, 奚伯齊, 李清華 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)