CN102589866A - 带有气浮导向的气浮加载实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及带有气浮导向的气浮加载实验装置。该装置的支架上部和下部分别安装有套筒和底座；套筒内设有轴；轴的盲孔内设有加重块；套筒的上端和下端分别开设有台阶孔，套筒上、下端的台阶孔内过盈配合设有气浮轴承，气浮轴承的外圆周中部开设有环槽，与轴对应的环槽的径向上均布设有两个以上的进气小孔；上气浮轴承的内圆周上沿轴向开设有键槽，轴上设有导向键，导向键一端间隙配合位于键槽内；套筒上还开设有排气孔。本发明的加载轴完全被气体支承，当加载轴处于受力平衡状态时，轴与套筒以及导向键之间不存在固体接触，因而不存在静摩擦力，从而保证加载过程中无摩擦力产生的误差。

Description

带有气浮导向的气浮加载实验装置

技术领域

本发明属于加载实验装置技术领域，具体涉及一种气浮加载实验装置。

背景技术

背景：专利号为200810019550.2的“气浮式多维力传感器及多维力测量方法”中公开了一种气浮式多维力测量方法，它的原理是用16个气浮喷嘴将浮板完全浮起，通过测量气浮喷嘴中特定部位的气体压力来换算出喷嘴受到的浮力，进而计算出浮板上受到的作用力。在对上述气浮式多维力传感器的性能研究和设计过程中，需要了解气浮喷嘴与浮板所组成的喷嘴-浮板机构中被测点的气体压力与浮板上作用力之间的对应关系，因此需要设计一种加载实验装置开展实验。

以往使用的简单的加载实验装置如图6所示：其中，01是套筒，02是加重块，03是轴，04是被测气浮喷嘴，05是底座，06是螺钉，07是支架，08是螺钉。套筒01通过螺钉06与支架07固联，支架07通过螺钉08与底座固联，轴03以间隙配合的形式安放在套筒01中，轴03为下端封闭、上端开放的中空结构，加重块02可放入轴03的中空腔体中，轴03的下端面与轴线垂直，将轴03的轴线调整为铅垂位置；被测气浮喷嘴04安放在底座05上，调整气浮喷嘴04的位置使其位于轴03下端正下方并使喷嘴端面保持水平。实验时向被测气浮喷嘴04中接入具有一定压力的压缩气体，被测气浮喷嘴04喷出的气体将轴03浮起，被测气浮喷嘴04与轴03的下端面形成喷嘴-浮板机构；向轴03的中空腔体内加入重量已知的加重块02可测出对应的被测气浮喷嘴04中特定部位的气体压力，不断改变所加入的加重块的数量，则可获得由被测气浮喷嘴04与轴03下端面所形成的喷嘴-浮板机构中被测点的气体压力与浮板上作用力之间的对应关系。

发明内容

为了解决上述气浮加载实验装置存在的加载精度不高的问题，本发明通过结构改进提供一种带有气浮导向的气浮加载实验装置。

 具体的技术解决方案如下：

带有气浮导向的气浮加载实验装置包括直立状的支架7，所述支架7的下部安装有底座5，与底座对应支架7的上部安装有套筒1；所述套筒1的轴向贯通，且与底座5对应，套筒1内设有轴3；所述轴3的轴向开设有盲孔，盲孔内设有二块以上的加重块2，所述套筒1的上端和下端分别开设有直径较大的台阶孔，套筒1上端的台阶孔内过盈配合设有上气浮轴承11，上气浮轴承11的外圆周中部开设有上环形槽13，与轴3对应的上环形槽13的径向上均布设有两个以上的上进气小孔12；上气浮轴承11的内圆周上沿轴向开设有键槽10，与键槽10对应的轴3上过盈配合连接着导向键9的一半，导向键9的另一半间隙配合位于键槽10内；与上气浮轴承的上环形槽13对应的套筒1上开设有上进气口14；套筒1下端的台阶孔内过盈配合设有下气浮轴承17，下气浮轴承17的外圆周中部开设有下环形槽19，与轴3对应的下环形槽19的径向上均布设有两个以上的下进气小孔18；与下气浮轴承的下环形槽19对应的套筒1上开设有下进气口20；所述套筒1上开设有排气孔21。

上气浮轴承11的键槽10两侧壁上分别开设有连通上环形槽13的键槽进气孔。

本发明通过对现有的气浮实验装置的改进，产生了积极效果：加载轴完全被气体支承，当加载轴处于受力平衡状态时，轴与套筒以及导向键之间不存在固体接触，因而不存在静摩擦力，从而保证加载过程中无摩擦力产生的误差。

附图说明

图1为本发明结构主视图。

图2为图1的俯视图。

图3为图2中的A-A剖视图。

图4为图1中的B-B剖视图。

图5为图1中的D-D剖视图。

图6为现有气浮加载实验装置的结构示意图。

上述图1～图6中序号：套筒1、加重块2、轴3、被测气浮喷嘴4、底座5、螺钉6、支架7、导向键9、键槽10、上气浮轴承11、上进气小孔12、上环形槽13、上进气口14、键槽进气孔15、下气浮轴承17、下进气小孔18、下环形槽19、下进气口20、排气孔21。

具体实施方式

下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。

实施例：

参见图1、图2和图3，带有气浮导向的气浮加载实验装置包括直立状的支架7，支架7的下部安装有底座5，与底座5对应支架7的上部安装有套筒1；套筒1的轴向贯通，且与底座5对应，套筒1内设有轴3；轴3的轴向开设有盲孔，盲孔内设有二块以上的加重块2。套筒1的上端和下端分别开设有台阶孔，套筒1上端的台阶孔内过盈配合安装有上气浮轴承11，上气浮轴承11的外圆周中部开设有上环形槽13，与轴3对应的上环形槽13的径向上均布开设有四个上进气小孔12；上气浮轴承11的内圆周上沿轴向开设有键槽10，与键槽10对应的轴3上过盈配合连接着导向键9的一半，导向键9的另一半间隙配合位于键槽10内；与上气浮轴承的上环形槽13对应的套筒1上开设有上进气口14；上气浮轴承11的键槽10与相邻两侧的上进气小孔12之间的夹角呈45度，键槽10两侧壁上分别开设有连通上环形槽13的键槽进气孔15，见图5。套筒1下端的台阶孔内过盈配合安装有下气浮轴承17，下气浮轴承17的外圆周中部开设有下环形槽19，与轴3对应的下环形槽19的径向上均布开设有四个下进气小孔18；与下气浮轴承的下环形槽19对应的套筒1上开设有下进气口20，见图4。套筒1上中部开设有排气孔21，见图1。

被测气浮喷嘴4安放在轴3正下方的底座5上，安装时保持被测气浮喷嘴4的端面与轴3的下端面平行。

实验时分别向上进气口14、下进气口20以及被测气浮喷嘴4供给一定压力的气体。压缩气体经上进气口14进入上环形槽13，再由4个上进气小孔12和键槽进气孔15分别进入上气浮轴承11和轴3之间的间隙以及导向键9侧面与键槽10之间的间隙，并从上气浮轴承11的两端流出，一端流出的气体直接排入大气，另一端流出的气体经轴3和套筒1之间的间隙由排气孔21排入大气；轴3和上气浮轴承11之间的气流形成支承气膜，上气浮轴承11通过气膜对轴3形成径向气浮支承；压缩气体经下进气口20进入下环形槽19，再由4个下进气小孔18进入轴3与下气浮轴承17之间的间隙，并从下气浮轴承17的两端流出，一端流出的气体直接排入大气，另一端流出的气体经轴3和套筒1之间的间隙由排气孔21排入大气；轴3和下气浮轴承17之间的气流形成支承气膜，下气浮轴承17通过气膜对轴3形成径向气浮支承。导向键9的作用是限制轴3在完全悬浮情况下绕其自身轴线自由转动，以消除由于轴3的自由转动而导致的加载重量的波动；被测气浮喷嘴4喷出的气体在被测气浮喷嘴4的端面与轴3的下端面之间形成支承气膜，从而轴3完全被气浮支承，轴3及其内的加重块2的重量被准确加载到被测气浮喷嘴4的端面与轴3的下端面之间的支承气膜之上。

实验过程中，向轴3中加入重量已知的加重块2可测出对应的被测气浮喷嘴4中特定部位的气体压力，不断改变所加入的加重块2的数量，则可获得由被测气浮喷嘴4与轴3下端面所形成的喷嘴-浮板机构中被测点的气体压力与浮板上作用力之间的对应关系。

Claims (4)

1.带有气浮导向的气浮加载实验装置，包括直立状的支架（7），所述支架（7）的下部安装有底座（5），与底座对应支架（7）的上部安装有套筒（1）；所述套筒（1）的轴向贯通，且与底座（5）对应，套筒（1）内设有轴（3）；所述轴（3）的轴向开设有盲孔，盲孔内设有二块以上的加重块（2），其特征在于：所述套筒（1）的上端和下端分别开设有直径较大的台阶孔，套筒（1）上端的台阶孔内过盈配合设有上气浮轴承（11），上气浮轴承（11）的外圆周中部开设有上环形槽（13），与轴（3）对应的上环形槽（13）的径向上均布设有两个以上的上进气小孔（12）；上气浮轴承（11）的内圆周上沿轴向开设有键槽（10），与键槽（10）对应的轴（3）上过盈配合连接着导向键（9）的一半，导向键（9）的另一半间隙配合位于键槽（10）内；与上气浮轴承的上环形槽（13）对应的套筒（1）上开设有上进气口14；套筒（1）下端的台阶孔内过盈配合设有下气浮轴承（17），下气浮轴承（17）的外圆周中部开设有下环形槽（19），与轴（3）对应的下环形槽（19）的径向上均布设有两个以上的下进气小孔（18）；与下气浮轴承的下环形槽（19）对应的套筒（1）上开设有下进气口20；所述套筒（1）上开设有排气孔（21）。

2.根据权利要求1所述的带有气浮导向的气浮加载实验装置，其特征在于：上气浮轴承（11）的键槽（10）两侧壁上分别开设有连通上环形槽（13）的键槽进气孔。

3.根据权利要求1所述的带有气浮导向的气浮加载实验装置，其特征在于：与轴（3）对应的上环形槽（13）的径向上均布设有四个上进气小孔（12）。

4.根据权利要求1所述的带有气浮导向的气浮加载实验装置，其特征在于：与轴（3）对应的下环形槽（19）的径向上均布设有四个下进气小孔（18）。

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