一种静压气体推力轴承性能检测装置技术领域
本发明涉及一种检测装置，尤其涉及一种静压气体推力轴承性能检测装置。
背景技术
气体润滑技术是56世纪中期迅速发展起来的一项高新技术，它具有很多优良特性，如摩擦极小、无污染、不发热、运转平稳、能在极高温、极低温、极高速和强辐射等场合很好地运转，与传统的润滑技术相比有很多独到之处，因而受到人们的普遍关注。静压气体推力轴承利用具有一定压力的气膜实现无接触支撑，因精度高、速度快、摩擦损耗低和环境适应能力强等优点而广泛应用于先进光学器件、集成电路制造及超精密测量设备。
随着精密制造和测量技术的发展，要求静压气体轴承具有更高的刚度、精度和稳定性。为此，国内外许多学者对静压气体润滑机制进行了大量研究。分析轴承的静动态特性且进行了实验验证，但大都对实验平台简单提及， 目前公开发表的专门介绍静压气体轴承性能检测装置设计的文献仍比较少。
发明内容
本发明的目的是针对静压气体润滑理论研究对性能检测装置的实际需求，设计了一种静压气体推力轴承性能检测装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
静压气体推力轴承性能检测装置由加载机构、运动定位平台、大理石基座等部分构成。
所述的加载机构采用杠杆原理，克服了砝码加载无法实现连续加载的不足，避免了气缸加载因供气压力变化、气体泄漏引起载荷波动，且比弹簧加载机构简单。通过调整配重在杠杆上的位置即可实现加载力的连续变化，其操作简单．不会产生加载力波动而影响轴承静动态特性。
所述的运动定位平台采用极坐标定位气体压力传感器测试点，平台旋转运动，可测量同一直径气膜内周向气体压力，平台直线运动可测量同一角度气膜内径向气体压力。定位平台可测量气膜下表面任一点气体压力．且避免了X—Y运动平台双轴联动的同步定位误差，提高了定位精度。
所述的大理石平台强度大、硬度高、稳定性好，运用4个脚杯调整平台水平度，可有效降低装置振动，增强装置稳定性。
本发明的有益效果是：
针对静压气体润滑理论研究对性能检测装置的实际需求研制了相应的性能检测装置。检测装置所采用的杠杆加载方式具有操作方便、加载力连续可控并且不影响轴承自身动态特性优点。极坐标定位平台驱动气体压力传感器运动可以避免 —Y同步误差和单轴定位误差累积．具有定位精度高、运动平稳、可靠性高等优点。本实验装置性能稳定，各项指标满足静压气体推力轴承检测的要求。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1是静压气体推力轴承性能检测装置装配图。
图2是静压气体推力轴承性能检测装置加载机构。
图3-1是静压气体推力轴承性能检测装置直线定位平台。
图3-2是静压气体推力轴承性能检测装置圆弧定位平台。
其中，1-大理石基座，2-运动定位平台，3-加载机构，4-杠杆支座，5-直线轴承，6-顶板，7-测力传感器，8-球头杆，9-水平长孔，10-调整手轮，11-传力杆，12-配重，13-丝杆，14-直线导轨，15-杠杆，16-调节螺栓，17-压力传感器，18-承重台，19-接近开关，20-限位开关，21-步进电机，22-测压板，23-承物板，24-浮动接头，25-滚珠丝杆，26-限位开关，27-直线导轨，28-直线导轨支座，29-底板，30-弧形滑块，31-光电开关，32-弧形滑块，33-弧形导轨，34-弧形滑块，35-主动齿轮，36-从动齿轮。
具体实施方式
如图1所示，静压气体推力轴承性能检测装置由加载机构3、运动定位平台2、大理石基座1等部分构成。载机构采用杠杆原理，克服了砝码加载无法实现连续加载的不足，避免了气缸加载因供气压力变化、气体泄漏引起载荷波动。且比弹簧加载机构3简单。通过调整配重12在杠杆上的位置即可实现加载力的连续变化，其操作简单．不会产生加载力波动而影响轴承静动态特性 。运动定位平台2采用极坐标定位气体压力传感器17测试点，平台旋转运动，可测量同一直径气膜内周向气体压力，平台直线运动可测量同一角度气膜内径向气体压力．定位平台可测量气膜下表面任一点气体压力．且避免了 —Y运动平台双轴联动的同步定位误差，提高了定位精度。实验装置选用强度大、硬度高、稳定性好的大理石平台作为基座，运用4个脚杯调整平台水平度，大理石平台可有效降低装置振动，增强装置稳定性。
如图2所示，静压气体轴承工作时承载一定的外部载荷，载荷与气膜压力平衡，实现支承功能。检测装置通过加载机构3提供可变的载荷，可研究轴承承载能力与气膜厚度的关系，进而计算出轴承的刚度。杠杆的一端通过轴与杠杆支座4相连，杠杆可绕轴在一定的范围内上下转动。杠杆上固定有直线导轨14，导轨上搭载配重12，配重12的重力经杠杆放大。经传力杆11、测力传感器7和球头杆8加载到被测静压气体轴承上，通过丝杆13改变配重12在杠杆上的加载位置，实现放大比例的连续调节，得到连续可变的加载力。传力杆11通过轴与杠杆上的水平长孔9相连，为了扩大加载力的调节范围，杠杆上加工了三组水平长孔9和圆孔，可根据实际需要自行选择。顶板6中间固定有直线轴承5，使传力杆11只能在竖直方向移动，保证加载力竖直加载到被测轴承，避免了因杠杆晃动引起传力杆11带动测力传感器7和被测轴承晃动。
如图3所示，因圆盘形静压气体止推轴承应用最为普遍，对其性能的研究最多。设计了极坐标定位平台通过控制测压板22运动改变测量点的位置，实现对轴承气膜下表面任一点的气压测量。测压板22采用平面度为0.9 m的花岗岩平板，其中心设有直径为0.2 mm的小孔通过内部气体通道与压力传感器17相连接。实现气膜内气体压力测量，因测压板22上小孔直径很小，对气膜内气体流动特性影响可以忽略。测压板22固定在承物板23上，承物板23用4个调节螺栓16支撑，通过调节螺栓16调整测压板22水平度：调节螺栓16固定在承重台18上，为防止承物板23侧滑，承物板23和承重台18之间用浮动接头24连接。步进电机21驱动滚珠丝杆25，带动承重台18沿直线导轨14左右移动，实现测压板22直线运动。直线定位平台搭载在4个弧形滑块30上，弧形滑块30可沿弧形导轨33做360°旋转：从动齿轮36固定在直线导轨支座28底部。步进电机21驱动主动齿轮35旋转，带动直线定位平台做圆周运动。极坐标定位平台可以方便地测量圆周方向和径向方向气膜内的气体压力分布。当测量圆盘形气体轴承径向方向气膜压力分布时。圆弧定位平台运动到给定角度后停止，由直线定位平台带动测压板22完成测量任务；当测量圆周方向气膜压力分布时。直线定位平台运动到给定半径后停止，由圆弧定位平台带动测压板22完成测量任务。也就是说完成一次测量任务，直线定位平台或圆弧定位平台中只需运动一次。有效避免了 —Y定位平台所产生的同步定位误差和单轴误差累积。该极坐标定位平台最大运动半径为121 mm,测压板22外形尺寸为300 mmx300 mmx40mm,可测直径为150mm的圆盘形静压气体推力轴承。