專利名稱：氣體靜壓節(jié)流器流場參數(shù)測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于流體精密測量技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種氣體靜壓節(jié)流器流場參數(shù)測試裝置。
背景技術(shù)：
在超精密加工及超精密檢測技術(shù)領(lǐng)域，無論是精密加工機(jī)械，還是測量儀器，都對機(jī)械部分提出了各方面的苛刻要求，如高精度、高速度、高運(yùn)動分辨率、熱穩(wěn)定性好、低振動、爬行小、少污染以及降低設(shè)備成本等。實踐證明，氣體靜壓技術(shù)正是解決上述苛刻要求的重要途徑。目前，在涉及納米精度的回轉(zhuǎn)與位移功能的場合，支承方式大多采用氣體靜壓潤滑技術(shù)，從而實現(xiàn)納米級的分辨力。目前，氣體靜壓潤滑系統(tǒng)主要存在承載能力低、剛度小及穩(wěn)定性差的重大技術(shù)難題。盡管有很多學(xué)者對此做過研究，但此問題尚未得到很好的解決，主要障礙表現(xiàn)在難以同時滿足系統(tǒng)的超穩(wěn)定和高剛度的要求。初步分析認(rèn)為，通過節(jié)流通道的設(shè)置可作為降低流速的途徑。在研究中，可以通過仿真研究流速增大時氣膜流場的變化情況來尋找有效的降速機(jī)理。那么，分析氣膜流場內(nèi)部壓力以及溫度等相關(guān)參數(shù)的變化是十分有必要的，可以通過測量氣源壓力變化時流場內(nèi)部不同點(diǎn)的壓力和溫度的變化，建立壓力阻抗模型，以期得到最合理的節(jié)流通道參數(shù)設(shè)置值，最終達(dá)到降低流速的目的，實現(xiàn)氣膜剛度和穩(wěn)定性的雙重兼顧，多微通道式氣體靜壓節(jié)流器流場參數(shù)測試儀是一臺測量氣源壓力變化時流場內(nèi)部不同點(diǎn)的壓力和溫度的變化以及整個氣膜厚度變化的裝置。

發(fā)明內(nèi)容
為克服氣體靜壓潤滑技術(shù)剛度和穩(wěn)定性不能兼顧的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種氣體靜壓節(jié)流器流場參數(shù)測試裝置。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括絲杠、導(dǎo)軌、導(dǎo)軌滑塊、壓力傳感器、溫度傳感器、氣體靜壓節(jié)流器和節(jié)流器測量工作面。在下面板上表面設(shè)置有一對導(dǎo)軌，導(dǎo)軌滑塊通過滾珠絲杠與導(dǎo)軌形成相對運(yùn)動；在導(dǎo)軌滑塊上固定設(shè)置有水平的節(jié)流器測量工作面，節(jié)流器測量工作面與氣體靜壓節(jié)流器相對，兩者之間形成厚度可調(diào)的氣膜。所述的節(jié)流器測量工作面開有三個傳感器安裝孔，該三個傳感器安裝孔同在一直線上，該直線在氣體靜壓節(jié)流器上的投影經(jīng)過氣體靜壓節(jié)流器的中心孔，安裝孔內(nèi)的傳感器感應(yīng)探頭與節(jié)流器測量工作面的上底面齊平。所述的氣體靜壓節(jié)流器為并行微通道噴頭式層流型止推用氣體靜壓節(jié)流器，三個傳感器中的中間一個為壓力傳感器，壓力傳感器與氣體靜壓節(jié)流器的中心孔相對；壓力傳感器的一側(cè)傳感器安裝孔內(nèi)安裝有第一只溫度傳感器，其與壓力傳感器的距離與節(jié)流器中心孔和節(jié)流器楔形槽出口處之間的距離相等，另一側(cè)為第二只溫度傳感器，其與壓力傳感器的距離與節(jié)流器楔形槽出口和節(jié)流器楔形槽尾端處之間的距離相等。本發(fā)明具有的有益效果是:本發(fā)明可以測量并行微通道噴頭式層流型止推用氣體靜壓節(jié)流器氣膜內(nèi)部流場壓力和溫度的分布狀況，同時適用于市場上可見的其他止推型氣體靜壓節(jié)流器的流場參數(shù)測量。流場參數(shù)的測量有助于建立壓力阻抗模型，以期得到最合理的節(jié)流通道參數(shù)設(shè)置值，最終達(dá)到降低流速的目的，實現(xiàn)氣膜剛度和穩(wěn)定性的雙重兼顧。


圖1是本發(fā)明主視 圖2并行微通道噴頭式層流型止推用氣體靜壓節(jié)流器俯視 圖3節(jié)流器測量工作面俯視圖。
具體實施例方式如附圖1所不，下面板安裝在整體框架6上,在下面板11的上表面固定有一對導(dǎo)軌9，滾珠絲杠10通過絲杠底座固定在下面板11上，導(dǎo)軌滑塊12通過滾珠絲杠10與導(dǎo)軌9形成相對運(yùn)動；在導(dǎo)軌滑塊12上固定有兩塊工作面支承塊13，其與水平的節(jié)流器測量工作面14通過螺釘相連接，一方面，通過調(diào)節(jié)可以使得氣體靜壓節(jié)流器2上下往復(fù)運(yùn)動，節(jié)流器測量工作面14與氣體靜壓節(jié)流器2相對，兩者之間形成厚度可調(diào)的氣膜；另一方面，調(diào)節(jié)橫向位移手輪3可以使節(jié)流器測量工作面14左右往復(fù)移動，這樣可以測量到節(jié)流器在中心線上各點(diǎn)的壓力與溫度參數(shù)；位移傳感器5安裝在傳感器支撐座4上，流量傳感器I可以監(jiān)測進(jìn)入節(jié)流器的氣體流量。工作時，將壓力為0.1Mpa^0.5Mpa的氣體通過進(jìn)氣管送入節(jié)流器，使得氣體靜壓節(jié)流器2與節(jié)流器測量工作面14之間產(chǎn)生一定厚度的氣膜，保持壓力不變，調(diào)節(jié)節(jié)流器2的位移從而調(diào)節(jié)氣膜厚度，分別記錄壓力傳感器8、兩個溫度傳感器7以及電感位移傳感器15的讀數(shù)值，從而監(jiān)測進(jìn)氣 壓力以及氣膜厚度不同的情況下氣膜流場內(nèi)部的壓力和溫度的變化情況；再通過調(diào)節(jié)橫向位移手輪3調(diào)節(jié)節(jié)流器測量工作面14使三個傳感器處于不同的位置從而實現(xiàn)對氣體靜壓節(jié)流器2各點(diǎn)壓力和溫度的測量。圖1所示的壓力傳感器8為西安德威科儀器有限公司生產(chǎn)的微型壓力傳感器，量程為OlMpa，精度0.2% FS0兩只溫度傳感器7為北京昆侖遠(yuǎn)洋儀表科技有限公司生產(chǎn)的KYW-010 PT100型號的微型溫度傳感器，精度A級，量程-50-100°C，精度為0.2%FS。其中位移傳感器5由浙江省臺州市椒江西域電子廠生產(chǎn)的KTRC-40型位移傳感器，其精度為
0.01mm,量程為 50_。如圖2示為并行微通道噴頭式層流型止推用氣體靜壓節(jié)流器2，三只傳感器隨著測量工作面在水平方向上往返移動，可以測量到節(jié)流器中心線上各點(diǎn)的溫度與壓力。如圖3示為節(jié)流器測量工作面14有三個傳感器安裝孔，該三個傳感器安裝孔同在一直線上，該直線在氣體靜壓節(jié)流器2投影經(jīng)過氣體靜壓節(jié)流器2的中心孔17與測量工作面14的縱向?qū)ΨQ軸重合，安裝孔內(nèi)的傳感器感應(yīng)探頭與節(jié)流器測量工作面14上表面齊平；三個傳感器中的中間一個為壓力傳感器，壓力傳感器與氣體靜壓節(jié)流器的中心孔17相對；壓力傳感器的一側(cè)傳感器安裝孔內(nèi)安裝有第一只溫度傳感器，其與壓力傳感器的距離與節(jié)流器中心孔17和節(jié)流器楔形槽出口處18之間的距離相等，另一側(cè)為第二只溫度傳感器，其與壓力傳感器的距離與節(jié)流器楔形槽出口 18和節(jié)流器楔形槽尾端16處之間的距離相等。調(diào)節(jié)手輪3可以調(diào)節(jié)節(jié)流器測量工作面14的水平位移從而檢測節(jié)流器不同點(diǎn)的壓力和溫度參數(shù)。
權(quán)利要求
1.體靜壓節(jié)流器流場參數(shù)測試裝置，包括溫度傳感器(7)、壓力傳感器(8)、滾珠絲杠(10)、導(dǎo)軌滑塊(12)、氣體靜壓節(jié)流器(2)和節(jié)流器測量工作面(14)，其特征在于: 在下面板(11)上表面設(shè)置有一對導(dǎo)軌(9)，導(dǎo)軌滑塊(12)通過滾珠絲杠(10)與導(dǎo)軌(9)形成相對運(yùn)動；在導(dǎo)軌滑塊(12)上固定設(shè)置有水平的節(jié)流器測量工作面(14)，節(jié)流器測量工作面(14)與氣體靜壓節(jié)流器(2)相對，兩者之間形成厚度可調(diào)的氣膜； 所述的節(jié)流器測量工作面(14)開有三個傳感器安裝孔，該三個傳感器安裝孔同在一直線上，該直線在氣體靜壓節(jié)流器(2)上的投影經(jīng)過氣體靜壓節(jié)流器(2)的中心孔(17)，安裝孔內(nèi)的傳感器感應(yīng)探頭與節(jié)流器測量工作面(14)的上表面齊平； 所述的氣體靜壓節(jié)流器(2)為并行微通道噴頭式層流型止推用氣體靜壓節(jié)流器，三個傳感器中的中間一個為壓力傳感器(8)，壓力傳感器(8)與氣體靜壓節(jié)流器(2)的中心孔(17)相對；壓力傳感器⑶的一側(cè)傳感器安裝孔內(nèi)安裝有第一只溫度傳感器(7)，其與壓力傳感器(8)的距離與節(jié)流器中心孔(17)和節(jié)流器楔形槽出口(18)處之間的距離相等，另一側(cè)為第二只溫度傳感器(7)，其與壓力傳感器(8)的距離與節(jié)流器楔形槽出口(18)和節(jié)流器楔形槽尾端(16)處之間的距離相等。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種氣體靜壓節(jié)流器流場參數(shù)測試裝置。多微通道式氣體靜壓節(jié)流器固定在支架上，并可通過調(diào)節(jié)上下移動，使用電感位移傳感器監(jiān)測氣膜厚度的變化。進(jìn)氣管與節(jié)流器相連，通氣后與節(jié)流器測量工作面形成一定厚度的氣膜。節(jié)流器測量工作面與工作面支承塊相連接，兩塊支承塊同時固定在導(dǎo)軌滑塊上，中間通過螺釘與絲杠相連，通過手輪轉(zhuǎn)動絲杠可以進(jìn)行左右移動；節(jié)流器工作面部分按照氣體靜壓節(jié)流器的形狀內(nèi)置壓力傳感器和溫度傳感器，通過調(diào)節(jié)工作面與節(jié)流器相對位置實現(xiàn)對節(jié)流器各個點(diǎn)壓力和溫度的測量。本發(fā)明適用于并行微通道噴頭式層流型止推用氣體靜壓節(jié)流器微流場參數(shù)的測試，也可以用于市場上其他止推型節(jié)流器的微流場參數(shù)的測試。
文檔編號G01M10/00GK103091070SQ20131002233
公開日2013年5月8日 申請日期2013年1月21日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月21日
發(fā)明者李東升, 沈小燕, 張玉冰, 李家福, 趙軍 申請人:中國計量學(xué)院