本發(fā)明涉及靜壓空氣徑向軸承承載能力的測(cè)試領(lǐng)域，特別是涉及一種靜壓空氣徑向軸承承載測(cè)試裝置及方法。

背景技術(shù)：

軸承在精密加工領(lǐng)域占有重要地位。精密軸承更是廣泛應(yīng)用于各領(lǐng)域。因此對(duì)于軸承的性能要求十分嚴(yán)格。本設(shè)計(jì)中靜壓空氣徑向軸承是以空氣為媒介，可應(yīng)用于高速移動(dòng)、快速旋轉(zhuǎn)等場(chǎng)合。所以靜壓對(duì)軸承性能檢測(cè)需要一種靜壓空氣徑向軸承測(cè)試裝置及方法。

王黎明等在測(cè)試空氣軸承承載能力的實(shí)驗(yàn)裝置本實(shí)用新型公開(kāi)了一種永磁軸承性能檢測(cè)裝置通過(guò)垂直步進(jìn)電機(jī)傳動(dòng)軸和軸向壓力傳感器固定連接。在旋轉(zhuǎn)電機(jī)支架上安裝有旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)，水平步進(jìn)電機(jī)通過(guò)傳動(dòng)軸與徑向壓力傳感器固定連接。徑向壓力傳感器的頂端與工件安裝座的側(cè)面接觸實(shí)現(xiàn)加載。該種裝置新型結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、測(cè)量精度高。但是電機(jī)的控制相對(duì)較為繁瑣。通過(guò)對(duì)上述裝置加載機(jī)理研究本裝置選用類似于彈簧加載機(jī)理等效的磁加載的方式。該種加載方式與彈簧彈性加載方式相比具有以下優(yōu)點(diǎn)該種加載不受彈簧彈性因數(shù)、彈性極限的影響，施加的力不需要通過(guò)讀數(shù)讀出減小了對(duì)裝置精度的影響，通過(guò)改變電路電流實(shí)現(xiàn)連續(xù)加載，連續(xù)靜態(tài)穩(wěn)定加載方式緩解被測(cè)軸承振動(dòng)特性的影響。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在不足，本發(fā)明提供了一種靜壓空氣徑向軸承承載測(cè)試裝置及方法，連續(xù)均勻的改變電流大小可以連續(xù)的改變斥力大小，實(shí)現(xiàn)均勻加載。

本發(fā)明是通過(guò)以下技術(shù)手段實(shí)現(xiàn)上述技術(shù)目的的。

一種靜壓空氣徑向軸承承載測(cè)試裝置，包括氣動(dòng)系統(tǒng)，電磁系統(tǒng)和檢測(cè)平臺(tái)；所述檢測(cè)平臺(tái)包括基臺(tái)、靜壓空氣徑向軸承、橫梁、滑柱和固定裝置；所述基臺(tái)上通過(guò)支撐座固定安裝靜壓空氣徑向軸承；所述靜壓空氣徑向軸承內(nèi)安裝軸，所述軸兩端支撐有加載桿，所述兩個(gè)加載桿固定在橫梁底部?jī)啥?；所述橫梁頂部固定有所述滑柱，所述基臺(tái)設(shè)有固定裝置，所述滑柱穿過(guò)所述固定裝置，且可以在所述固定裝置內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)；所述橫梁中間固定有永磁鐵；所述橫梁兩端安裝第一擋板和第二擋板；所述基臺(tái)設(shè)有壓力傳感器，通過(guò)第一擋板測(cè)量施加在軸上的載荷；所述基臺(tái)設(shè)有位移傳感器，通過(guò)第二擋板測(cè)量軸在載荷作用下的位移；所述氣動(dòng)系統(tǒng)包括節(jié)流閥、流量計(jì)、過(guò)濾裝置和氣源；通過(guò)氣管依次連接所述靜壓空氣徑向軸承、節(jié)流閥、流量計(jì)、過(guò)濾裝置和氣源；所述電磁系統(tǒng)包括滑動(dòng)變阻器、電源、電流表、電磁線圈；通過(guò)導(dǎo)線將滑動(dòng)變阻器、電源、電流表、電磁線圈串聯(lián)連接；所述電磁線圈固定在所述基臺(tái)上，且與所述永磁鐵同軸。

進(jìn)一步，所述加載桿支撐在軸一端為圓弧。

進(jìn)一步，所述加載桿材料為聚四氟乙烯。

進(jìn)一步，所述位移傳感器分辨率為0.1μm。

進(jìn)一步，所述壓力傳感器分辨率為0.1N。

一種靜壓空氣徑向軸承承載測(cè)試方法，包括如下步驟：

S01：打開(kāi)氣源，調(diào)節(jié)節(jié)流閥，通過(guò)流量計(jì)讀出進(jìn)入靜壓空氣徑向軸承為穩(wěn)定的流速的高壓氣體；

S02：電磁系統(tǒng)接通電源，均勻調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器，保證電流表示數(shù)變化均勻；

S03：調(diào)節(jié)所述滑動(dòng)變阻器使所述壓力傳感器值為零，即使靜壓空氣徑向軸承處于零負(fù)載狀態(tài)，根據(jù)位移傳感器測(cè)量出擋板到位移傳感器位置X₀；

S04：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器在n個(gè)位置，使電路中的電流不斷增大，逐步增大負(fù)載，根據(jù)壓力傳感器記錄負(fù)載W_n；根據(jù)位移傳感器測(cè)量出擋板到位移傳感器位置X_n；

S05：根據(jù)公式e_n＝2*Δh_n/(D-2R)計(jì)算出偏心值e_n，其中：Δh_n＝|X₀-X_n|；R為軸半徑；D為靜壓空氣徑向軸承的內(nèi)孔直徑；

S06：繪制承載能力W與偏心e的關(guān)系曲線，根據(jù)W_n和e_n的值確定n個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，將n個(gè)點(diǎn)曲線連接。

S07：繪制承剛度K_W與偏心e的關(guān)系曲線，其中根據(jù)K_W＝dW/de，繪制曲線。

本發(fā)明的有益效果在于：

1.本發(fā)明所述的靜壓空氣徑向軸承承載測(cè)試裝置及方法，可以改變電路中通過(guò)的電流大小控制磁場(chǎng)的強(qiáng)弱，均勻連續(xù)的控制裝置上承擔(dān)的載荷。

2.本發(fā)明所述的靜壓空氣徑向軸承承載測(cè)試裝置及方法，是采用四氟乙烯防磨滑塊，保證了軸承在測(cè)試過(guò)程中不會(huì)被磨損從而導(dǎo)致報(bào)廢。

3.本發(fā)明所述的靜壓空氣徑向軸承承載測(cè)試裝置及方法，電路構(gòu)成簡(jiǎn)單方便操作，減少實(shí)驗(yàn)的繁瑣程度，從設(shè)計(jì)角度看減少了中間環(huán)節(jié)，降低了實(shí)驗(yàn)步驟繁瑣帶來(lái)的誤差。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述靜壓空氣徑向軸承承載測(cè)試裝置主視圖。

圖2為本發(fā)明所述靜壓空氣徑向軸承承載測(cè)試裝置左視圖。

圖3為本發(fā)明所述的電磁系統(tǒng)原理圖。

圖4為本發(fā)明所述的徑向軸承的承載外特性曲線。

圖中：

1-基臺(tái)；2-滑柱；3-固定裝置；4-壓力傳感器；5-加載桿；6-軸；7-靜壓空氣徑向軸承；8-位移傳感器；9-第二擋板；10-橫梁；11-電磁線圈；12-永磁體；13-氣源；14-過(guò)濾裝置；15-節(jié)流閥；16-流量計(jì)；17-滑動(dòng)變阻器；18-第一擋板。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖以及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。

結(jié)合圖1所示，一種靜壓空氣徑向軸承承載測(cè)試裝置，包括氣動(dòng)系統(tǒng)，電磁系統(tǒng)和檢測(cè)平臺(tái)；所述檢測(cè)平臺(tái)包括基臺(tái)1、靜壓空氣徑向軸承7、橫梁10、滑柱2和固定裝置3；所述基臺(tái)1上通過(guò)支撐座固定安裝靜壓空氣徑向軸承7；所述靜壓空氣徑向軸承7內(nèi)安裝軸6，所述軸6兩端支撐有加載桿5，所述兩個(gè)加載桿5固定在橫梁10底部?jī)啥耍凰鰴M梁10頂部固定有所述滑柱2，所述基臺(tái)1設(shè)有固定裝置3，所述滑柱2穿過(guò)所述固定裝置3，且可以在所述固定裝置3內(nèi)上下運(yùn)動(dòng)；所述橫梁10中間固定有永磁鐵12；所述橫梁10兩端安裝第一擋板18和第二擋板9；所述基臺(tái)1設(shè)有壓力傳感器4，通過(guò)第一擋板18測(cè)量施加在軸6上的載荷；所述壓力傳感器4分辨率為0.1N；所述基臺(tái)1設(shè)有位移傳感器8，通過(guò)第二擋板9測(cè)量軸6在載荷作用下的位移；所述位移傳感器8分辨率為0.1μm；所述氣動(dòng)系統(tǒng)包括節(jié)流閥15、流量計(jì)16、過(guò)濾裝置14和氣源13；通過(guò)氣管依次連接所述靜壓空氣徑向軸承7、節(jié)流閥15、流量計(jì)16、過(guò)濾裝置14和氣源13；所述電磁系統(tǒng)包括滑動(dòng)變阻器17、電源、電流表、電磁線圈11；通過(guò)導(dǎo)線將滑動(dòng)變阻器17、電源、電流表、電磁線圈11串聯(lián)連接；所述電磁線圈11固定在所述基臺(tái)1上，且與所述永磁鐵12同軸。

為了防止加載桿5對(duì)軸6的磨損，所述加載桿5支撐在軸6一端為圓??；所述加載桿5材料為聚四氟乙烯。

一種靜壓空氣徑向軸承承載測(cè)試方法可以直接測(cè)定W和e的變化，進(jìn)而計(jì)算出軸承剛度Kw，具體步驟如下：

S01：打開(kāi)氣源13，調(diào)節(jié)節(jié)流閥15，通過(guò)流量計(jì)16讀出進(jìn)入靜壓空氣徑向軸承7為穩(wěn)定的流速的高壓氣體；

S02：電磁系統(tǒng)接通電源，均勻調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器17，保證電流表示數(shù)變化均勻；

S03：調(diào)節(jié)所述滑動(dòng)變阻器17使所述壓力傳感器4值為零，即使靜壓空氣徑向軸承7處于零負(fù)載狀態(tài)，根據(jù)位移傳感器8測(cè)量出擋板9到位移傳感器8位置X₀；

S04：調(diào)節(jié)滑動(dòng)變阻器17在n個(gè)位置，使電路中的電流不斷增大，逐步增大負(fù)載，根據(jù)壓力傳感器4記錄負(fù)載W_n；根據(jù)位移傳感器8測(cè)量出擋板9到位移傳感器8位置X_n；

S05：根據(jù)公式e_n＝2*Δh_n/(D-2R)計(jì)算出偏心值e_n，其中：Δh_n＝|X₀-X_n|；R為軸6半徑；D為靜壓空氣徑向軸承7的內(nèi)孔直徑；

S06：繪制承載能力W與偏心e的關(guān)系曲線，根據(jù)W_n和e_n的值確定n個(gè)坐標(biāo)點(diǎn)，將n個(gè)點(diǎn)曲線連接。

S07：繪制承剛度K_W與偏心e的關(guān)系曲線，其中根據(jù)K_W＝dW/de，繪制曲線。

所述實(shí)施例為本發(fā)明的優(yōu)選的實(shí)施方式，但本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠做出的任何顯而易見(jiàn)的改進(jìn)、替換或變型均屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。