CN106323638A - 一种空气轴承综合承载力测试装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气轴承综合承载力测试装置及方法，包括空气轴、空气套、电磁铁、轴向力传感器、铁磁体、底座、固定件和垫块，所述空气轴套装在空气套内，所述空气套外有空气套座，所述空气套座通过固定件水平安装在垫块上，所述铁磁体有两个且对称套装在气浮轴上，所述电磁铁有两个且安装在铁磁体的正下方，所述电磁铁下安装轴向力传感器，所述轴向力传感器固定在底座上，所述垫块固定在底座上；所述空气套上安装有径向力传感器，空气轴包络的圆周具有包络垫，空气轴左右两端具有对称安装的径向力加载机构，所述的径向力加载机构加载时对称抵触到包络垫圆周两端产生径向加载力，通过承载力三维空间曲线轨迹图进行综合承载力测试。

Description

一种空气轴承综合承载力测试装置及方法

技术领域

本发明涉及空气轴承测试领域，尤其是一种空气轴承综合承载力测试装置。

背景技术

空气轴承作为滑动轴承的一个新类型，具有速度高、精度高、功耗低、寿命长等特点。由于空气轴与空气套之间的气膜很薄，所以对部件加工精度要求很高，因此空气轴承也存在承载小，刚度低、可靠性差等缺点。

现有的对空气轴承承载力的测试主要集中在对其静压空气承载力、侧向力、刚度及轴承内气体的压力变化上；然而实际的工况中，空气轴承受到的承载力可能来自于各个方向，为了提高空气轴承的测试精度，对空气轴承所受到的综合承载力进行测试是必然的需求。

发明内容

本发明的目的是为克服已有技术的不足，设计出一种空气轴承综合承载力测试装置及测试方法。

一种空气轴承综合承载力测试装置，其特征在于：包括空气轴、空气套、电磁铁、轴向力传感器、铁磁体、底座、固定件和垫块，所述空气轴套装在空气套内，所述空气套外有空气套座，所述空气套座通过固定件水平安装在垫块上，所述铁磁体有两个且对称套装在气浮轴上，所述电磁铁有两个且安装在铁磁体的正下方，所述电磁铁下安装轴向力传感器，所述轴向力传感器固定在底座上，所述垫块固定在底座上；所述空气套上安装有径向力传感器，空气轴包络的圆周具有包络垫，空气轴左右两端具有对称安装的径向力加载机构，所述的径向力加载机构加载时对称抵触到包络垫圆周两端产生径向加载力。

优选的，空气轴承为不受电磁铁影响的材料。

具有用于实现上述空气轴承综合承载力测试装置的测试方法，其具有以下步骤：

1）、给空气轴承供气，旋转空气轴使其以一定速度转动，给两块电磁铁供电并持续增加电流，通过改变通入电流的大小来改变磁力的大小，进而提供从小到大的轴向加载力，径向力加载机构对称抵触到包络垫圆周两端产生由小到大渐进的径向加载力；

2）、设定测试时间，轴向力传感器，其对空气轴承的轴向承载力进行检测，径向力传感器，其对空气轴承的径向承载力进行检测；

3）、具有单位时间承载力轨迹长度计算单元，其在空气轴承承载力综合测试装置从加载开始到加载完成的期间，将步骤2）中检测到的所述轴向承载力及所述径向承载力沿着时间轴在三维空间内画成曲线，计算出由画成曲线而得到承载力轨迹的长度，将该承载力轨迹的长度除以从所述加载开始到所述加载完成的时间间隔，从而计算出每单位时间的承载力轨迹长度；

4）、承载力评价单元根据步骤3）中计算出每单位时间的承载力轨迹长度进行空气轴承承载力综合评价，评价准则为每单位时间的轨迹长度越长，则评价为综合承载力越强。

本发明与现有技术相比，其有益的技术效果为：

1、轴向力的加载机构与气浮轴承不直接接触、动态检测、操作方便。

2、根据力学原理，空气轴承所受的承载力都可以分解为径向和轴向两个方向的力，因此，通过检测空气轴承径向和轴向的承载力，可分析检测空气轴承的综合承载力。

3、通过构建轴向承载力及所述径向承载力沿着时间轴在三维空间内画成曲线，计算出由画成曲线而得到承载力轨迹的长度，进而更加直观形象、精度高的综合测试空气轴承承载力。

附图说明

图1 是本发明的结构图。

图2 是本发明综合承载力三维空间曲线轨迹图。

具体实施方式

一种空气轴承综合承载力测试装置，如图1，其特征在于：包括空气轴7、空气套3、电磁铁6、轴向力传感器2、铁磁体8、底座1、固定件9和垫块5，所述空气轴套装在空气套内，所述空气套外有空气套座，所述空气套座通过固定件水平安装在垫块上，所述铁磁体有两个且对称套装在气浮轴上，所述电磁铁有两个且安装在铁磁体的正下方，所述电磁铁下安装轴向力传感器，所述轴向力传感器固定在底座上，所述垫块固定在底座上；所述空气套上与空气轴套接的部位安装有径向力传感器11，空气轴包络的圆周具有包络垫10，空气轴左右两端具有对称安装的径向力加载机构12，所述的径向力加载机构加载时对称抵触到包络垫圆周两端产生径向加载力。

优选的，空气轴承为不受电磁铁影响的材料。

具有用于实现上述空气轴承综合承载力测试装置的测试方法，其具有以下步骤：

1）、给空气轴承供气，旋转空气轴使其以一定速度转动，给两块电磁铁供电并持续增加电流，通过改变通入电流的大小来改变磁力的大小，进而提供从小到大的轴向加载力，径向力加载机构对称抵触到包络垫圆周两端产生由小到大渐进的径向加载力；

2）、设定测试时间，轴向力传感器，其对空气轴承的轴向承载力进行检测，径向力传感器，其对空气轴承的径向承载力进行检测；

3）、具有单位时间承载力轨迹长度计算单元，其在空气轴承承载力综合测试装置从加载开始到加载完成的期间，将步骤2）中检测到的所述轴向承载力及所述径向承载力沿着时间轴在三维空间内画成曲线，计算出由画成曲线而得到承载力轨迹的长度，将该承载力轨迹的长度除以从所述加载开始到所述加载完成的时间间隔，从而计算出每单位时间的承载力轨迹长度，如图2所示；

4）、承载力评价单元根据步骤3）中计算出每单位时间的承载力轨迹长度进行空气轴承承载力综合评价，评价准则为每单位时间的轨迹长度越长，则评价为综合承载力越强。

以上对本发明进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的 方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (3)

1.一种空气轴承综合承载力测试装置，其特征在于：包括空气轴、空气套、电磁铁、轴向力传感器、铁磁体、底座、固定件和垫块，所述空气轴套装在空气套内，所述空气套外有空气套座，所述空气套座通过固定件水平安装在垫块上，所述铁磁体有两个且对称套装在气浮轴上，所述电磁铁有两个且安装在铁磁体的正下方，所述电磁铁下安装轴向力传感器，所述轴向力传感器固定在底座上，所述垫块固定在底座上；所述空气套上安装有径向力传感器，空气轴包络的圆周具有包络垫，空气轴左右两端具有对称安装的径向力加载机构，所述的径向力加载机构加载时对称抵触到包络垫圆周两端产生径向加载力。

2.根据权利要求1所述的一种空气轴承综合承载力测试装置，其特征在于：空气轴承为不受电磁铁影响的材料。

3.根据权利要求1或2中所述的一种空气轴承综合承载力测试装置的测试方法，其特征在于具有以下步骤：

1）、给空气轴承供气，旋转空气轴使其以一定速度转动，给两块电磁铁供电并持续增加电流，通过改变通入电流的大小来改变磁力的大小，进而提供从小到大的轴向加载力，径向力加载机构对称抵触到包络垫圆周两端产生由小到大渐进的径向加载力；

2）、设定测试时间，轴向力传感器，其对空气轴承的轴向承载力进行检测，径向力传感器，其对空气轴承的径向承载力进行检测；

3）、具有单位时间承载力轨迹长度计算单元，其在空气轴承承载力综合测试装置从加载开始到加载完成的期间，将步骤2）中检测到的所述轴向承载力及所述径向承载力沿着时间轴在三维空间内画成曲线，计算出由画成曲线而得到承载力轨迹的长度，将该承载力轨迹的长度除以从所述加载开始到所述加载完成的时间间隔，从而计算出每单位时间的承载力轨迹长度；

4）、承载力评价单元根据步骤3）中计算出每单位时间的承载力轨迹长度进行空气轴承承载力综合评价，评价准则为每单位时间的轨迹长度越长，则评价为综合承载力越强。