[发明专利]一种纳米粒子气膜静压止推轴承接触碰磨装置

说明书

技术领域

本发明属于气体轴承接触碰磨研究领域，涉及一种纳米粒子气膜静压止推轴承接触碰磨装置。

背景技术

现今，气体轴承的应用范围越来越广泛，尤其是在高速高精度的场合。但在实际工况中，如果遇到突变冲击载荷，由于气体轴承的刚度较低，往往会造成转轴与轴承表面的接触滑擦。另外，在机器运转时如果突然停电，空气压缩机会停止供气，正在高速运转中的轴不会立即停下来，由于此时气体压力不足，气膜被破坏，轴很可能与配合面发生碰撞，产生严重滑擦。当负载较大时，碰撞后果会更严重，这会大大缩短气体轴承的工作寿命。

近年来，纳米粒子作为润滑油添加剂表现出了优良的减磨性能。为此，考虑将纳米粒子加入到气体润滑膜中，形成气体-纳米粒子两相流体润滑膜，以期来改善气体轴承在遇到突变冲击载荷时的润滑性能。

为了研究纳米粒子气膜在遇到突变冲击载荷或突然停止供气时的接触摩擦性能，需要一套装置可以模拟气体轴承的实际碰磨发生工况；而现有技术中并没有这样的装置。

发明内容

本发明解决的问题在于提供一种纳米粒子气膜静压止推轴承接触碰磨装置，该装置能够模拟纳米粒子气膜静压止推轴承的接触碰磨状态，能够改变轴承承受的载荷和轴承转速。

本发明是通过以下技术方案来实现的：

一种纳米粒子气膜静压止推轴承接触碰磨装置，包括基架、轴承部分、加载机构和检测系统；

所述的基架包括通过支架螺杆相连接的底座、轴承安装基板和上基板；

所述的轴承部分包括相匹配的上轴承板和下轴承装置，其中上轴承板与轴连接，轴穿过安装在上基板的直线轴承与加载机构相连接，快速接头与上轴承板内的气体通道相连接，快速接头内插入有气路管；下轴承装置安装在高精度传动轴上，高精度传动轴固定在轴承安装基板上，高精度传动轴下端设有传动轴带轮，同步齿形带将传动轴带轮与伺服电机的电机带轮相连接；

所述的检测系统包括悬臂梁传感器、三坐标位移台和垫块，其中悬臂梁传感器固定在三坐标位移台上，三坐标位移台通过垫块固定于轴承安装基板上；

柔性测量线绕在上轴承板开设的凹槽内，首端与悬臂梁传感器相连接，尾端与上轴承板固定连接。

所述的上轴承板与轴为同轴安装，并通过内六角螺钉固定，在周向通过键来固定；上轴承板内设有与快速接头相连通的进气通道，进气通道的出口设有节流孔，距离出气口为0～0.2mm，配重孔设置在相对于进气通道进口的一侧设置。

所述的下轴承装置包括下轴承板和下轴承板固定盘，下轴承板与下轴承板固定盘通过十字头沉头螺钉连接，下轴承板固定盘下部设有与高精度传动轴配合连接的圆形凸台，下轴承板固定盘内部有凹槽，为连接下轴承固定盘和高精度传动轴的安装留足空间。

所述的柔性测量线从悬臂梁传感器表面垂直引出并保持水平，柔性测量线与设在悬臂梁传感器端部的圆柱头螺钉相连接，由悬臂梁传感器引出的柔性测量线绕在上轴承板的凹槽内，柔性测量线的尾端通过螺钉固定在上轴承板上。

所述的加载机构包括加载盘、砝码和砝码位置确定杆组成，加载盘与轴相连接，砝码和砝码位置确定杆设置在加载盘上。

所述的底座由与其相连接的外六角螺栓支撑安放在实验台上，底座、轴承安装基板和上基板从下到上依次固定在四根支架螺杆上，轴承安装基板、上基板的安装位置由支架螺母来调节，待调节至预设位置时还用双螺母锁死；在轴承安装基板和底座之间还通过两根双头螺柱连接。

所述的电机带轮设置在伺服电机的下端，伺服电机固定在电机架上，电机架安装在底座上。

所述的通过气路管向上轴承板与下轴承板之间的间隙通入气体-纳米粒子的混合气流，形成纳米粒子气膜，上轴承板浮起；当伺服电机通过驱动高精度传动轴带动下轴承板转动后，手动转动上轴承板使柔性测量线伸直并开始受力，将悬臂梁传感器的输出信号值调零；

在停止供入气体-纳米粒子的混合气流后，下轴承板持续转动，上轴承板与下轴承板相接触并相互滑擦，上轴承板在下轴承板的摩擦力矩带动下转动时也受到柔性测量线的拉力作用；当柔性测量线通过悬臂梁传感器产生的力矩与摩擦力矩平衡时，上轴承板停止转动。

所述的气体-纳米粒子的混合气流中纳米粒子体积浓度从零变化到0.5%。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：