[发明专利]精密微型螺旋槽止推气体轴承启停性能测试装置及方法

说明书

本发明提供了精密微型螺旋槽止推气体轴承启停性能测试装置及方法，属于轴承测试领域。本发明中弹簧加载模块与载荷传感器相连，载荷传感器与气浮滑块的一端相连，气浮滑块放置在气浮导轨内，气浮滑块的另一端与扭矩传感器相连，扭矩传感器与轴承夹具相连，轴承夹具中夹持有螺旋槽止推板；微纳米级精密旋转驱动模块带动转动推力板进行高精度旋转，螺旋槽止推板与转动推力板之间产生动压气浮力，动压气浮力推动螺旋槽止推板发生轴向运动。本发明能够实现精密螺旋槽气体轴承的启停性能测试，检测气体轴承在启停过程中的摩擦磨损性能；相比整机测试，本发明提出的测试装置与方法，有效地减少了试验成本，缩短了试验周期。

技术领域

本发明涉及一种亚微米级间隙的微型螺旋槽止推气体轴承启停性能的测试装置及方法，属于轴承测试领域。

背景技术

超精密微型螺旋槽气体轴承具有精度高、转速高、摩擦小、稳定性好等优点，广泛应用于惯性导航制导系统陀螺仪的核心旋转支撑结构。而在气体轴承启停过程中，螺旋槽气浮面会发生干摩擦磨损，影响气体轴承的运行稳定性与精度，甚至导致气体轴承无法启动，造成导航制导系统失效。因此，该气体轴承的启停性能测试技术是陀螺仪服役稳定性所要求的关键技术。

目前，陀螺仪用超精密螺旋槽止推气体轴承的启停性能测试，多采用惯性马达整机启停测试方法，试验周期较长，成本较高。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述现有技术存在的问题，进而提供一种精密微型螺旋槽止推气体轴承启停性能测试装置及方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

精密微型螺旋槽止推气体轴承启停性能测试装置，所述精密微型螺旋槽止推气体轴承启停性能测试装置包括微纳米级精密旋转驱动模块、微角度调整模块、低摩擦高精度运动模块、精密测量模块、弹簧加载模块和被测装置；微纳米级精密旋转驱动模块包括超精密电主轴；微角度调整模块包括平面角度调整支座和竖直角度调整支座；低摩擦高精度运动模块包括气浮滑块和气浮导轨；精密测量模块包括扭矩传感器、载荷传感器和转速传感器；弹簧加载模块包括导向杆、弹簧和调整螺母；被测装置包括转动推力板、螺旋槽止推板和轴承夹具；平面角度调整支座和竖直角度调整支座通过螺母连接，平面角度调整支座上固定有超精密电主轴，超精密电主轴的一端上连接有转速传感器，且超精密电主轴的端口处与转动推力板连接；弹簧加载模块与载荷传感器相连，载荷传感器与气浮滑块的一端相连，气浮滑块放置在气浮导轨内，气浮滑块的另一端与扭矩传感器相连，扭矩传感器与轴承夹具相连，轴承夹具中夹持有螺旋槽止推板；微纳米级精密旋转驱动模块带动转动推力板进行高精度旋转，螺旋槽止推板与转动推力板之间产生动压气浮力，动压气浮力推动螺旋槽止推板发生轴向运动，使螺旋槽止推板逐渐与转动推力板脱离或发生接触。

本发明精密微型螺旋槽止推气体轴承启停性能测试装置，所述弹簧加载模块、低摩擦高精度运动模块、被测装置和微纳米级精密旋转驱动模块的中心轴位于同一水平面。

本发明精密微型螺旋槽止推气体轴承启停性能测试装置，所述超精密电主轴的一端设有通气、通电和冷却端口，气浮导轨上设有通气口。

本发明精密微型螺旋槽止推气体轴承启停性能测试装置，所述平面角度调整支座和竖直角度调整支座通过螺母连接处垫有蝶形弹簧。

本发明精密微型螺旋槽止推气体轴承启停性能测试装置，所述螺旋槽止推板和轴承夹具组成止推气体轴承。

本发明精密微型螺旋槽止推气体轴承启停性能测试方法，所述精密微型螺旋槽止推气体轴承启停性能测试方法具体步骤为：

步骤一，启动气浮导轨，使气浮导轨稳定工作；

步骤二，启动扭矩传感器、载荷传感器和转速传感器，并同时启动上位机中的数据采集系统，准备进行测量；

步骤三，调节微角度调整模块的水平角度调整支座和竖直角度调整支座上的螺母，将超精密电主轴及转动推力板调整至所需角度；