CN103245492A - 无摩擦气缸抗侧向力测试装置 - Google Patents

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一种无摩擦气缸抗侧向能力测试装置，包括机架、气浮垫、电磁铁、铁磁体、力传感器和垫块，所述无摩擦气缸的无杆腔侧固定在机架上，所述无摩擦气缸的活塞杆呈向上布置，所述铁磁体与无摩擦气缸的活塞固定连接，所述垫块套装在所述活塞杆的上端，所述气浮垫安装在升降机构上且与所述垫块同心，所述气浮垫位于所述垫块上且两者之间气浮式连接，所述升降机构安装在机架上，所述电磁铁与力传感器连接，所述力传感器与所述升降机构连接，所述电磁铁与所述铁磁体正对，所述升降机构上设有气浮垫供气口，所述支架上设有无摩擦气缸的进气孔。本发明动态测量、不引入其他扰动力、检测精度高。

Description

无摩擦气缸抗侧向力测试装置
技术领域
本发明涉及无摩擦气缸的测试装置，尤其是一种无摩擦气缸抗侧向力测试装置。
背景技术
随着现代工业及高科技的飞速发展，气体润滑轴承技术得到广泛应用，它是用气体代替油作为润滑剂，在轴与轴承套之间构成气膜，使活动面和静止面避免直接接触的理想的支承元件。
气体润滑技术在实现零摩擦气缸上也得到应用，缸筒与活塞之间留有极小的间隙，并在活塞径向上设置匀分布的节流孔，采用气缸自身容腔中的压缩空气作为润滑剂，将气体引入间隙中，使活塞在气缸中处于完全悬浮状态，活塞和缸筒彼此不接触，从而消除了气缸结构中活塞与缸筒之间的摩擦力。
无摩擦气缸的加工要求很高，活塞与缸筒之间的间隙大小直接影响着气膜的形成，气膜的承载能力也是有限的，因此当活塞承受一个径向的力时，会破坏缸筒与活塞间的气膜而相互接触产生摩擦力，即无摩擦气缸的抗侧向能力；气膜的形成与通入的气压大小以及与缸筒和活塞之间间隙的大小及精度有关；不同应用领域对无摩擦气缸活塞的抗侧向能力要求不同，因此对无摩擦气缸的抗侧向能力进行测试是不可缺少的；无摩擦气缸有不同的结构，且活塞位于缸筒内不同位置时抗侧向能力会因各个因素的影响而不同。申请号为201010530570.3的“气浮轴承的刚度测试装置”、申请号为201010180373.3的“一种静压气浮轴承的性能检测装置”都只能测试出静态时两气浮面间气膜的承载能力，目前行业内没有一种可行的针对于无摩擦气缸抗侧向力的检测装置和测试标准。
发明内容
为了克服现有技术中不能测试无摩擦气缸的抗侧向能力的不足，本发明提供一种动态测量、不引入其他扰动力、检测精度高的无摩擦气缸抗侧向力能力测试装置。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种无摩擦气缸抗侧向能力测试装置，包括机架、气浮垫、电磁铁、铁磁体、力传感器和垫块，所述无摩擦气缸的无杆腔侧固定在机架上，所述无摩擦气缸的活塞杆呈向上布置，所述铁磁体与无摩擦气缸的活塞固定连接，所述垫块套装在所述活塞杆的上端，所述气浮垫安装在升降机构上且与所述垫块同心，所述气浮垫位于所述垫块上且两者之间气浮式连接，所述升降机构安装在机架上，所述电磁铁与力传感器连接，所述力传感器与所述升降机构连接，所述电磁铁与所述铁磁体正对，所述升降机构上设有气浮垫供气口，所述支架上设有无摩擦气缸的进气孔。
进一步，所述铁磁体套装在活塞壁的内侧。
或者是，所述铁磁体套装在活塞的上方。所述铁磁体也可以采用其他方式与所述活塞固定。
更进一步，所述机架包括底座和两个支架，所述升降机构包括移动横梁、滚珠丝杠、丝杠螺母座、直线导轨和直线导轨座，所述两个支架竖直固定在底座上，所述滚珠丝杠两端通过轴承座固定在其中一个支架上，所述直线导轨通过固定座安装在另一个支架上，所述移动横梁一端与滚珠丝杠螺母座连接，所述丝杠螺母座套装在所述滚珠丝杠上，所述移动移动横梁的另一端与所述直线导轨座连接，所述直线导轨座套装在所述直线导轨上，电机通过联轴器与滚珠丝杆连接；所述移动横梁上开有气浮垫供气口，所述底座上开有无摩擦气缸的进气孔；所述力传感器与连接件连接，所述连接件与第二丝杠螺母座连接，所述第二丝杠螺母座套装在所述滚珠丝杠上。当然，也可以选用其他的升降机构来实现。
再进一步，所述电磁铁与用以通过调整电流大小改变电磁力的电磁力调节模块连接。
所述铁磁体为生铁头。也可以采用其他能够被磁铁所吸住的铁磁体。
本发明的技术构思为：移动横梁上安装有气浮垫，安装在活塞杆末端的垫块与气浮垫之间通过气体润滑，相对运动时不存在摩擦力，滚珠丝杠带动移动横梁及电磁铁同时上下移动，使得气缸通气后活塞在缸筒内可达到悬浮状态。带线圈的电磁铁通过连接件与第二滚珠丝杠螺母座固定，电磁铁跟随移动横梁运动，与活塞相对位置保持不变，通入电流时产生沿活塞径向方向的电磁力作用在活塞内壁生铁环上，转动无摩擦气缸的活塞杆，调节电磁铁通入电流的大小，由于活塞与缸筒之间通过气体润滑只存在空气阻力，但是当作用在活塞内壁生铁环上的电磁力不断增加，达到极限时活塞卡停在缸筒内并记录下此时力传感器的数值，可得到活塞位于当前位置所允许的最大的抗侧向力。
不同的无摩擦气缸供气方式和结构均不同，对于采用活塞自身容腔供气且进气口在活塞内壁上的无摩擦气缸，在生铁环内壁上开孔使得其不影响无摩擦气缸的正常工作。
本方案利用了磁力原理来实现，所述铁磁体是指在磁场作用下产生与外磁场相同的强烈的附加磁场的物质，所述铁磁体包括铁钴镍等，其能够被电磁铁产生的磁力后吸引，所述带线圈的电磁铁能够通过改变通入电流的大小来改变磁力的大小。
此测试装置仅适用于铝合金材料等不受电磁铁影响的气浮无摩擦气缸。
本发明的有益效果主要表现在：动态测量、不引入其他扰动力、检测精度高。
附图说明
一种无摩擦气缸抗弯能力测试装置原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1，一种无摩擦气缸抗侧向能力测试装置，包括机架、气浮垫13、电磁铁7、铁磁体18、力传感器6和垫块14，所述无摩擦气缸的无杆腔侧固定在机架上，所述无摩擦气缸的活塞杆呈向上布置，所述铁磁体18与无摩擦气缸的活塞17固定连接，所述垫块14套装在所述活塞杆的上端，所述气浮垫13安装在升降机构上且与所述垫块14同心，所述气浮垫13位于所述垫块14上且两者之间气浮式连接，所述升降机构安装在机架上，所述电磁铁7与力传感器6连接，所述力传感器6与所述升降机构连接，所述电磁铁7与所述铁磁体18正对，所述升降机构上设有气浮垫供气口，所述支架上设有无摩擦气缸的进气孔。
进一步，所述铁磁体18套装在活塞壁的内侧。
或者是，所述铁磁体18套装在活塞17的上方。所述铁磁体也可以采用其他方式与所述活塞固定。
所述铁磁体18为生铁头。也可以采用其他能够被磁铁所吸住的铁磁体。
本实施例的无摩擦气缸抗侧向能力测试装置，包括气浮垫13、移动横梁10、电磁铁7、生铁环18、力传感器6、垫块14、滚珠丝杠8、直线导轨22、支架9、底座3、电机1、联轴器2、轴承座11。所述无摩擦气缸活塞杆向上固定在底座3的中心，所述底座3上有无摩擦气缸的进气孔20，所述生铁环18套装在无摩擦气缸活塞壁的内侧，所述垫块14套装在无摩擦气缸活塞杆15的末端，所述气浮垫13安装在移动横梁10的中心且和垫块14同心，所述移动横梁10上有气浮垫供气口12，所述电磁铁7后安装有力传感器6并产生沿活塞17径向方向的电磁力作用在生铁环18上。
进一步，所述支架9有两个且竖直固定在底座3上，所述滚珠丝杠8两端通过轴承座11固定在支架9上，所述直线导轨22通过固定座21安装在另一个支架上，所述滚珠丝杠螺母座有两个，所述移动横梁10两端分别通过第一滚珠丝杠螺母座4和直线导轨座24与滚珠丝杆8和直线导轨22固定，所述电磁铁7通过连接件5与第二滚珠丝杠螺母座23固定，所述第二滚珠丝杠螺母座23安装在第一滚珠丝杠螺母座4的下方，所述电机1通过联轴器2与滚珠丝杆8连接。
再近一步，所述生铁环18也可以套装在活塞17的上方，生铁环18的位置与电磁铁7的位置相对，所述滚珠丝杠8也可以用其他装置代替。
调整移动横梁10所处的位置，然后分别给气浮垫13和无摩擦气缸供气，活塞杆15与气浮垫13之间产生相互的作用力使得活塞17处于平衡状态，气浮垫13与垫块14之间通过气体润滑不存在摩擦力，旋转活塞杆15使其以一定速度转动，给电磁铁7供电并持续增加电流，作用在生铁环18上的电磁力不断增大，当达到极限时活塞卡停在缸筒内并记录下此时力传感器的数值，可测得活塞17位于当前位置当前气压下的抗侧向力的大小。再控制活塞移动位于不同位置进行多次测量。
不同的无摩擦气缸供气方式和结构均不同，对于采用活塞自身容腔供气且进气口在活塞内壁上的无摩擦气缸，在生铁环内壁上开孔使得其不影响无摩擦气缸的正常工作。
此测试装置仅适用于铝合金材料等不受电磁铁影响的气浮无摩擦气缸。

Claims (6)

1.一种无摩擦气缸抗侧向能力测试装置，其特征在于：包括机架、气浮垫、电磁铁、铁磁体、力传感器和垫块，所述无摩擦气缸的无杆腔侧固定在机架上，所述无摩擦气缸的活塞杆呈向上布置，所述铁磁体与无摩擦气缸的活塞固定连接，所述垫块套装在所述活塞杆的上端，所述气浮垫安装在升降机构上且与所述垫块同心，所述气浮垫位于所述垫块上且两者之间气浮式连接，所述升降机构安装在机架上，所述电磁铁与力传感器连接，所述力传感器与所述升降机构连接，所述电磁铁与所述铁磁体正对，所述升降机构上设有气浮垫供气口，所述支架上设有无摩擦气缸的进气孔。
2.如权利要求1所述的无摩擦气缸抗侧向能力测试装置，其特征在于：所述铁磁体套装在活塞壁的内侧。
3.如权利要求1所述的无摩擦气缸抗侧向能力测试装置，其特征在于：所述铁磁体套装在活塞的上方。
4.如权利要求1～3之一所述的无摩擦气缸抗侧向能力测试装置，其特征在于：所述机架包括底座和两个支架，所述升降机构包括移动横梁、滚珠丝杠、第一丝杠螺母座、第二丝杠螺母座、直线导轨和直线导轨座，所述两个支架竖直固定在底座上，所述滚珠丝杠两端通过轴承座固定在其中一个支架上，所述直线导轨通过固定座安装在另一个支架上，所述移动横梁一端与滚珠丝杠螺母座连接，所述丝杠螺母座套装在所述滚珠丝杠上，所述移动移动横梁的另一端与所述直线导轨座连接，所述直线导轨座套装在所述直线导轨上，电机通过联轴器与滚珠丝杆连接；所述移动横梁上开有气浮垫供气口，所述底座上开有无摩擦气缸的进气孔；所述力传感器与连接件连接，所述连接件与第二丝杠螺母座连接，所述第二丝杠螺母座套装在所述滚珠丝杠上。
5.如权利要求1～3之一所述的无摩擦气缸抗侧向能力测试装置，其特征在于：所述电磁铁与用以通过调整电流大小改变电磁力的电磁力调节模块连接。
6.如权利要求1～3之一所述的无摩擦气缸抗侧向能力测试装置，其特征在于：所述铁磁体为生铁头。也可以采用其他能够被磁铁所吸住的铁磁体。
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