[发明专利]一种气体静压止推轴承气膜压力多自由度测量装置

说明书

一种气体静压止推轴承气膜压力多自由度测量装置，包括轴承移动系统、传感测试系统和气源系统；轴承移动系统包括电动升降台、止推板、测试板和电动多维移动台，电动升降台上水平放置有止推板；止推板的上方设有测试板，测试板固定在电动多维移动台上；气源系统在止推板与测试板之间形成气膜；传感测试系统包括安装在测试板中心的压力传感器，压力传感器依次连接信号采集器和工控分析台，工控分析台对接收到的压力数据进行拟合得到气膜的压力分布。本发明能对气体静压止推轴承气膜压力进行多自由度测量，有益于验证并改进气体静压止推轴承气膜压力模型，为气体静压主轴的优化设计提供数据支撑。

技术领域

本发明涉及流体压力测量领域，尤其涉及一种气体静压止推轴承气膜压力多自由度测量装置。

背景技术

气体静压止推轴承采用高压气膜作为工作介质，产生润滑和承载作用。一方面，气膜压力分布决定了气体静压止推轴承的承载性能；另一方面，气膜厚度直接影响了气膜压力分布。学术界和产业界对其开展了较多的理论与数值计算研究，但少有通过实验手段对其进行验证，而通过实验研究气膜厚度对于气膜压力分布的影响有重要意义。但是，现有技术往往只能实现气膜压力的测量而无法同时实现气膜厚度调节。由于气膜厚度通常在十微米量级，受轴承的形状公差限制，气膜厚度调节的精度要求高、难度大，有必要设计一套专用的精密测量装置，同时实现气体静压止推轴承气膜厚度的调节和气膜压力分布的测量。

发明内容

为同时实现气体静压止推轴承气膜厚度的调节和气膜压力分布的测量，本发明提供一种能够在一定范围内调节气膜厚度，且能对气膜压力场进行连续测量的气体静压止推轴承气膜压力多自由度测量装置。

本发明采用的技术方案是：一种气体静压止推轴承气膜压力多自由度测量装置，包括轴承移动系统、传感测试系统和气源系统；

所述轴承移动系统包括：电动升降台、止推板、测试板和电动多维移动台，电动升降台包括底板和升降平台，底板和升降平台之间设有剪型升降支撑结构，剪型升降支撑结构与驱动剪型升降支撑结构升降的驱动装置连接；升降平台上水平放置有止推板，止推板的上表面设有若干未贯穿止推板的节流孔，止推板的侧壁面开设有自侧壁面向内部延伸的供气孔，供气孔与节流孔连通；止推板的上方设有测试板，测试板的尺寸大于止推板的尺寸；测试板固定在电动多维移动台上，电动升降台的一侧设有机架，电动多维移动台通过机架固定在止推板上方；电动多维移动台带动测试板使其在平面内运动，电动升降台带动止推板使其在竖直方向上运动，止推板在竖直方向上接触或远离测试板，测试板靠近止推板的表面为润滑面；

所述气源系统包括：用于产生高压气体的气源发生器和用于对高压气体进行过滤净化、减压、稳压、控温的气体处理装置；气源发生器通过输送气管将依次连接气体处理装置和止推板的供气孔，并在止推板与测试板之间形成气膜；

所述传感测试系统包括：压力传感器、信号采集器和工控分析台，测试板中心设有一个细孔，细孔内安装有压力传感器，压力传感器测头与测试板的润滑面平齐；止推板上布设多个测试点，压力传感器通过屏蔽线缆连接至信号采集器，压力传感器将多个测试点的压力数据传输至信号采集器；信号采集器通过信号线连接至工控分析台，工控分析台对接收到的压力数据进行拟合得到气膜的压力分布。

进一步，所述所述剪型升降支撑结构包括第一剪叉杆和第二剪叉杆，第一剪叉杆和第二剪叉杆通过铰链轴装配成剪叉结构，升降平台和底盘相互靠近的表面分别设有上滑轨和下滑轨，第一剪叉杆的一端与升降平台铰接、另一端通过第一滑动件安装在下滑轨中，第二剪叉杆的一端与底盘铰接、另一端通过第二滑动件安装在上滑轨中；所述驱动装置包括步进电机和丝杆，丝杆与底盘一端螺接，丝杆的一端端部与第一滑动件连接，另一端端部通过弹性联轴器与步进电机连接；步进电机驱动剪叉结构升降。

进一步，所述电动多维移动台包括X轴直线移动模组和Y轴直线移动模组，X轴与Y轴正交，电动多维移动台上设有用于固定测试板的安装架。

进一步，所述多个测试点均布在沿止推板圆心每30度的径向上。