本發(fā)明涉及一種檢測裝置，尤其涉及一種靜壓氣體推力軸承性能檢測裝置。

背景技術(shù)：

氣體潤滑技術(shù)是56世紀(jì)中期迅速發(fā)展起來的一項(xiàng)高新技術(shù)，它具有很多優(yōu)良特性，如摩擦極小、無污染、不發(fā)熱、運(yùn)轉(zhuǎn)平穩(wěn)、能在極高溫、極低溫、極高速和強(qiáng)輻射等場合很好地運(yùn)轉(zhuǎn)，與傳統(tǒng)的潤滑技術(shù)相比有很多獨(dú)到之處，因而受到人們的普遍關(guān)注。靜壓氣體推力軸承利用具有一定壓力的氣膜實(shí)現(xiàn)無接觸支撐，因精度高、速度快、摩擦損耗低和環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)而廣泛應(yīng)用于先進(jìn)光學(xué)器件、集成電路制造及超精密測量設(shè)備。

隨著精密制造和測量技術(shù)的發(fā)展，要求靜壓氣體軸承具有更高的剛度、精度和穩(wěn)定性。為此，國內(nèi)外許多學(xué)者對靜壓氣體潤滑機(jī)制進(jìn)行了大量研究。分析軸承的靜動態(tài)特性且進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，但大都對實(shí)驗(yàn)平臺簡單提及， 目前公開發(fā)表的專門介紹靜壓氣體軸承性能檢測裝置設(shè)計(jì)的文獻(xiàn)仍比較少。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對靜壓氣體潤滑理論研究對性能檢測裝置的實(shí)際需求，設(shè)計(jì)了一種靜壓氣體推力軸承性能檢測裝置。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：

靜壓氣體推力軸承性能檢測裝置由加載機(jī)構(gòu)、運(yùn)動定位平臺、大理石基座等部分構(gòu)成。

所述的加載機(jī)構(gòu)采用杠桿原理，克服了砝碼加載無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)加載的不足，避免了氣缸加載因供氣壓力變化、氣體泄漏引起載荷波動，且比彈簧加載機(jī)構(gòu)簡單。通過調(diào)整配重在杠桿上的位置即可實(shí)現(xiàn)加載力的連續(xù)變化，其操作簡單．不會產(chǎn)生加載力波動而影響軸承靜動態(tài)特性。

所述的運(yùn)動定位平臺采用極坐標(biāo)定位氣體壓力傳感器測試點(diǎn)，平臺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，可測量同一直徑氣膜內(nèi)周向氣體壓力，平臺直線運(yùn)動可測量同一角度氣膜內(nèi)徑向氣體壓力。定位平臺可測量氣膜下表面任一點(diǎn)氣體壓力．且避免了X—Y運(yùn)動平臺雙軸聯(lián)動的同步定位誤差，提高了定位精度。

所述的大理石平臺強(qiáng)度大、硬度高、穩(wěn)定性好，運(yùn)用4個腳杯調(diào)整平臺水平度，可有效降低裝置振動，增強(qiáng)裝置穩(wěn)定性。

本發(fā)明的有益效果是：

針對靜壓氣體潤滑理論研究對性能檢測裝置的實(shí)際需求研制了相應(yīng)的性能檢測裝置。檢測裝置所采用的杠桿加載方式具有操作方便、加載力連續(xù)可控并且不影響軸承自身動態(tài)特性優(yōu)點(diǎn)。極坐標(biāo)定位平臺驅(qū)動氣體壓力傳感器運(yùn)動可以避免 —Y同步誤差和單軸定位誤差累積．具有定位精度高、運(yùn)動平穩(wěn)、可靠性高等優(yōu)點(diǎn)。本實(shí)驗(yàn)裝置性能穩(wěn)定，各項(xiàng)指標(biāo)滿足靜壓氣體推力軸承檢測的要求。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。

圖1是靜壓氣體推力軸承性能檢測裝置裝配圖。

圖2是靜壓氣體推力軸承性能檢測裝置加載機(jī)構(gòu)。

圖3-1是靜壓氣體推力軸承性能檢測裝置直線定位平臺。

圖3-2是靜壓氣體推力軸承性能檢測裝置圓弧定位平臺。

其中，1-大理石基座，2-運(yùn)動定位平臺，3-加載機(jī)構(gòu)，4-杠桿支座，5-直線軸承，6-頂板，7-測力傳感器，8-球頭桿，9-水平長孔，10-調(diào)整手輪，11-傳力桿，12-配重，13-絲桿，14-直線導(dǎo)軌，15-杠桿，16-調(diào)節(jié)螺栓，17-壓力傳感器，18-承重臺，19-接近開關(guān)，20-限位開關(guān)，21-步進(jìn)電機(jī)，22-測壓板，23-承物板，24-浮動接頭，25-滾珠絲桿，26-限位開關(guān)，27-直線導(dǎo)軌，28-直線導(dǎo)軌支座，29-底板，30-弧形滑塊，31-光電開關(guān)，32-弧形滑塊，33-弧形導(dǎo)軌，34-弧形滑塊，35-主動齒輪，36-從動齒輪。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，靜壓氣體推力軸承性能檢測裝置由加載機(jī)構(gòu)3、運(yùn)動定位平臺2、大理石基座1等部分構(gòu)成。載機(jī)構(gòu)采用杠桿原理，克服了砝碼加載無法實(shí)現(xiàn)連續(xù)加載的不足，避免了氣缸加載因供氣壓力變化、氣體泄漏引起載荷波動。且比彈簧加載機(jī)構(gòu)3簡單。通過調(diào)整配重12在杠桿上的位置即可實(shí)現(xiàn)加載力的連續(xù)變化，其操作簡單．不會產(chǎn)生加載力波動而影響軸承靜動態(tài)特性 。運(yùn)動定位平臺2采用極坐標(biāo)定位氣體壓力傳感器17測試點(diǎn)，平臺旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，可測量同一直徑氣膜內(nèi)周向氣體壓力，平臺直線運(yùn)動可測量同一角度氣膜內(nèi)徑向氣體壓力．定位平臺可測量氣膜下表面任一點(diǎn)氣體壓力．且避免了 —Y運(yùn)動平臺雙軸聯(lián)動的同步定位誤差，提高了定位精度。實(shí)驗(yàn)裝置選用強(qiáng)度大、硬度高、穩(wěn)定性好的大理石平臺作為基座，運(yùn)用4個腳杯調(diào)整平臺水平度，大理石平臺可有效降低裝置振動，增強(qiáng)裝置穩(wěn)定性。

如圖2所示，靜壓氣體軸承工作時承載一定的外部載荷，載荷與氣膜壓力平衡，實(shí)現(xiàn)支承功能。檢測裝置通過加載機(jī)構(gòu)3提供可變的載荷，可研究軸承承載能力與氣膜厚度的關(guān)系，進(jìn)而計(jì)算出軸承的剛度。杠桿的一端通過軸與杠桿支座4相連，杠桿可繞軸在一定的范圍內(nèi)上下轉(zhuǎn)動。杠桿上固定有直線導(dǎo)軌14，導(dǎo)軌上搭載配重12，配重12的重力經(jīng)杠桿放大。經(jīng)傳力桿11、測力傳感器7和球頭桿8加載到被測靜壓氣體軸承上，通過絲桿13改變配重12在杠桿上的加載位置，實(shí)現(xiàn)放大比例的連續(xù)調(diào)節(jié)，得到連續(xù)可變的加載力。傳力桿11通過軸與杠桿上的水平長孔9相連，為了擴(kuò)大加載力的調(diào)節(jié)范圍，杠桿上加工了三組水平長孔9和圓孔，可根據(jù)實(shí)際需要自行選擇。頂板6中間固定有直線軸承5，使傳力桿11只能在豎直方向移動，保證加載力豎直加載到被測軸承，避免了因杠桿晃動引起傳力桿11帶動測力傳感器7和被測軸承晃動。

如圖3所示，因圓盤形靜壓氣體止推軸承應(yīng)用最為普遍，對其性能的研究最多。設(shè)計(jì)了極坐標(biāo)定位平臺通過控制測壓板22運(yùn)動改變測量點(diǎn)的位置，實(shí)現(xiàn)對軸承氣膜下表面任一點(diǎn)的氣壓測量。測壓板22采用平面度為0.9 m的花崗巖平板，其中心設(shè)有直徑為0.2 mm的小孔通過內(nèi)部氣體通道與壓力傳感器17相連接。實(shí)現(xiàn)氣膜內(nèi)氣體壓力測量，因測壓板22上小孔直徑很小，對氣膜內(nèi)氣體流動特性影響可以忽略。測壓板22固定在承物板23上，承物板23用4個調(diào)節(jié)螺栓16支撐，通過調(diào)節(jié)螺栓16調(diào)整測壓板22水平度：調(diào)節(jié)螺栓16固定在承重臺18上，為防止承物板23側(cè)滑，承物板23和承重臺18之間用浮動接頭24連接。步進(jìn)電機(jī)21驅(qū)動滾珠絲桿25，帶動承重臺18沿直線導(dǎo)軌14左右移動，實(shí)現(xiàn)測壓板22直線運(yùn)動。直線定位平臺搭載在4個弧形滑塊30上，弧形滑塊30可沿弧形導(dǎo)軌33做360°旋轉(zhuǎn)：從動齒輪36固定在直線導(dǎo)軌支座28底部。步進(jìn)電機(jī)21驅(qū)動主動齒輪35旋轉(zhuǎn)，帶動直線定位平臺做圓周運(yùn)動。極坐標(biāo)定位平臺可以方便地測量圓周方向和徑向方向氣膜內(nèi)的氣體壓力分布。當(dāng)測量圓盤形氣體軸承徑向方向氣膜壓力分布時。圓弧定位平臺運(yùn)動到給定角度后停止，由直線定位平臺帶動測壓板22完成測量任務(wù)；當(dāng)測量圓周方向氣膜壓力分布時。直線定位平臺運(yùn)動到給定半徑后停止，由圓弧定位平臺帶動測壓板22完成測量任務(wù)。也就是說完成一次測量任務(wù)，直線定位平臺或圓弧定位平臺中只需運(yùn)動一次。有效避免了 —Y定位平臺所產(chǎn)生的同步定位誤差和單軸誤差累積。該極坐標(biāo)定位平臺最大運(yùn)動半徑為121 mm,測壓板22外形尺寸為300 mmx300 mmx40mm,可測直徑為150mm的圓盤形靜壓氣體推力軸承。