CN109799088A - 一种径向静压气体轴承实验测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明设计一种径向静压气体轴承实验测试装置，主要由主轴系统模块与加载机构模块组成。主轴系统模块包括电脑桌、电脑、机架、驱动电机、联轴器、径向静压气体轴承、主轴、微位移传感器、微位移传感器支架。加载机构模块包括平行轮、加载轴承、圆形皮套、拉力绳索、承载杆、弹簧测力计、砝码盘、支撑架、上支撑板、导轨、蜗轮蜗杆、手轮、下支撑板；所述主轴系统中主轴由两个径向静压气体轴承进行承载，由三个微位移传感器进行位移检测，一端由驱动电机通过联轴器进行驱动，另一端由加载机构通过加载轴承施加载荷。本发明能够对径向静压气体轴承的静态刚度和动态稳定性承载进行测试，采用了专用的加载机构，能够实现对主轴延径向从任意角度进行加载，并且加载的高度可调。
Description
所属技术领域
本发明涉及气体轴承领域，特别涉及一种径向静压气体轴承实验测试装置。
背景技术
目前国内针对径向静压气体轴承的实验方法手段较少，方法比较单一，多数实验装置只能专门针对特定的轴承进行实验，测试效率较低。在进行径向静压气体轴承相关实验时，通用的负荷加载方法为悬挂法。传统的悬挂法采用在主轴上直接悬挂砝码的办法，仅能够测试主轴系统静态时的承载性能。
发明内容
本发明的目的在于提供一种径向静压气体轴承实验测试装置，使得加载机构能够对主轴系统延径向从任意角度进行加载，并且能够测试主轴系统静态时的刚度和动态负载时的稳定性。并且加载机构的高度可调，能够适用于不同高度的径向静压气体轴承。
本发明的技术方案是：一种径向静压气体轴承实验测试装置，其特征在于：本发明提供一种适用于多种径向静压气体轴承进行性能检测的实验台，主要由主轴系统(1)与加载机构(2)构成。
主轴系统(1)包括电脑桌(3)、驱动电机(4)、电机固定架(5)、电脑(6)、联轴器(7)、径向静压气体轴承a(8)、微位移传感器a(9)、微位移传感器支架a(10)、微位移传感器b(11)、微位移传感器c(12)、微位移传感器支架b(13)、径向静压气体轴承b(14)、机架(15)、主轴(16)。主轴机架上依次安装有驱动电机、电机固定架、径向静压气体轴承a、微位移传感器支架a、微位移传感器支架b、微位移传感器a、微位移传感器b、微位移传感器c、径向静压气体轴承b。驱动电机与主轴通过联轴器连接，主轴由径向静压气体轴承a与径向静压气体轴承b承载。两个径向静压气体轴承之间安装有三个固定在微位移传感器支架上的微位移传感器a、微位移传感器b与微位移传感器c，沿着主轴径向方向从水平，垂直以及倾斜45°角三个方向检测主轴的径向跳动，检测到的数据通过电脑显示输出。
加载机构包括平行轮a(17)、平行轮b(18)、加载轴承(19)、圆形皮套(20)、拉力绳索(21)、承载杆(22)、弹簧测力计(23)、砝码盘(24)、支撑架(25)、上支撑板(26)、导轨(27)、蜗轮蜗杆(28)、手轮(29)、下支撑板(30)。加载机构支架上主要放置下支撑板，下支撑板上放置蜗轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构通过手轮进行高度调节。下支撑板与上支撑板间通过导轨连接，一对平行轮主要由支撑架通过螺栓连接固定在上支撑板上。两个平行轮之间加装有承载杆，拉力绳索通过承载杆中心的孔洞一端与弹簧测力计、砝码盘相连接，另一端与套在加载轴承上的圆形皮套相连接。圆形皮套套在加载轴承上，加载轴承安装在主轴上。
附图说明
图1一种径向静压气体轴承实验测试装置结构示意图
图2组成模块示意图。
图3主轴系统结构示意图。
图4加载机构结构示意图。
图5平行轮轴测图
图6平行轮剖视图
图7承载杆主视图
1-主轴系统模块；2-加载机构；3-电脑桌；4-驱动电机；5-电机固定架；6-电脑；7-联轴器；8-径向静压气体轴承a；9-微位移传感器a；10-微位移传感器支架a；11-微位移传感器b；12-微位移传感器c；13-微位移传感器支架b；14-径向静压气体轴承b；15-机架；16-主轴；17-平行轮a；18-平行轮b；19-加载轴承；20-圆形皮套；21-拉力绳索；22-承载杆；23-弹簧测力计；24-砝码盘；25-支撑架；26-上支撑板；27-导轨；28-蜗轮蜗杆；29-手轮；30-下支撑板。
具体实施方式
为了便于本领域的研究人员理解和使用本发明，下面结合附图对本发明作进一步的详细描述。
请见图1和图2，本发明提供一种适用于多种径向气体轴承进行性能检测的实验台，主轴系统(1)、加载机构(2)、电脑桌(3)、驱动电机(4)、电机固定架(5)、电脑(6)、联轴器(7)、径向静压气体轴承a(8)、微位移传感器a(9)、微位移传感器支架a(10)、微位移传感器b(11)、微位移传感器b(12)、微位移传感器支架(13)、径向静压气体轴承b(14)、机架(15)、主轴(16)、平行轮a(17)、平行轮b(18)、加载轴承(19)、圆形皮套(20)、拉力绳索(21)、承载杆(22)、弹簧测力计(23)、砝码盘(24)、支撑架(25)、上支撑板(26)、导轨(27)、蜗轮蜗杆(28)、手轮(29)、下支撑板(30)。
所述的主轴系统模块中驱动电机通过联轴器与主轴系统连接传动，主轴系统由径向静压气体轴承a、径向静压气体轴承b与主轴构成。两个径向静压气体轴承之间安装有三个固定在微位移传感器支架上的微位移传感器，对主轴负载运转时的位移进行检测。主轴系统另一端与加载机构相连接，加载机构通过加载轴承对主轴系统施加载荷。
所述加载机构模块中的承载杆中间留有圆孔，拉力绳索一端穿过圆孔与圆形皮套相连，另一端与弹簧测力计、砝码盘相连，通过在砝码盘上放置砝码对主轴系统施加载荷，并且承载杆两端为圆形小头，通过螺栓的压紧力固定在平行轮a与平行轮b上。
所述加载机构模块中的一对平行轮a与平行轮b，内部为中空结构，且内侧留有缝隙，平行轮垂直正下方开有小口以便加装承载杆。承载杆两端的圆形小头分别装入平行轮下方小口后，由于平行轮内部为中空结构，则承载杆可延着平行轮内侧缝隙360°移动，从而实现了对主轴系统360°施加载荷。
所述加载机构模块中的上支撑板与下支撑板通过导轨固定连接，上支撑板中间掏空，便于放置平行轮a、平行轮b和砝码盘。平行轮a平行轮b都与支撑架采用螺栓连接固定，支撑架通过螺栓连接固定在上支撑板上。下支撑板上放置蜗轮蜗杆机构与手轮，通过摇动手轮调节上支撑板的高度，从而调节平行轮a与平行轮b的高度，便于对不同高度的主轴系统进行加载。
具体操作过程说明：
(1)进行主轴动态稳定性实验：调整承载杆位置，使得拉力绳索从预定的角度对主轴施加载荷。打开气源向径向静压气体轴承供气，待主轴浮起，打开驱动电机的电源，使主轴旋转运动，然后在砝码盘上放置相应的重量的砝码，对主轴系统施加负载。然后记录三个微位移传感器的数值、弹簧测力计的数值、主轴的转速、气源供气的气压。记录完数据后，关掉气源与电源。可以通过调整砝码盘的砝码数调整施加的载荷，通过调整驱动电机的转速对主轴的转速进行调整，通过调整双头杆的位置调整主轴的受力方向，然后按照操作步骤反复进行获得不同的实验数据。
(2)进行主轴系统静态刚度实验：调整承载杆位置，使得拉力绳索从预定的角度对主轴施加载荷。打开气源向径向静压气体轴承供气，待主轴浮起，然后在砝码盘上放置砝码，对主轴系统施加负载。对弹簧测力计和位移传感器的读数进行记录，当主轴的位移出现较大变化时，所对应的弹簧测力计得数值即为主轴系统的静态最大刚度。
Claims (2)
1.一种径向静压气体轴承实验测试装置，其特征在于：本发明提供一种适用于多种径向气体轴承进行性能检测的实验台，主要由主轴系统(1)与加载机构(2)构成。
主轴系统(1)包括电脑桌(3)、驱动电机(4)、电机固定架(5)、电脑(6)、联轴器(7)、径向静压气体轴承a(8)、微位移传感器a(9)、微位移传感器支架a(10)、微位移传感器b(11)、微位移传感器c(12)、微位移传感器支架b(13)、径向静压气体轴承b(14)、机架(15)、主轴(16)。主轴机架上依次安装有驱动电机、径向静压气体轴承a、微位移传感器支架a、微位移传感器支架b、微位移传感器a、微位移传感器b、微位移传感器c、径向静压气体轴承b。驱动电机与主轴通过联轴器连接，主轴由径向静压气体轴承a与径向静压气体轴承b承载。两个径向静压气体轴承之间安装有三个固定在微位移传感器支架上的微位移传感器a、微位移传感器b与微位移传感器c，沿着主轴径向方向从水平，垂直以及倾斜45°角三个方向检测主轴的径向跳动，检测到的数据通过电脑显示输出。
2.根据权利要求1所述的一种径向静压气体轴承实验测试装置，其特征在于：加载机构包括平行轮a(17)、平行轮b(18)、加载轴承(19)、圆形皮套(20)、拉力绳索(21)、承载杆(22)、弹簧测力计(23)、砝码盘(24)、支撑架(25)、上支撑板(26)、导轨(27)、蜗轮蜗杆(28)、手轮(29)、下支撑板(30)。加载机构支架上主要放置下支撑板，下支撑板上放置蜗轮蜗杆机构，蜗轮蜗杆机构通过手轮进行高度调节。下支撑板与上支撑板间通过导轨连接，一对平行轮主要由支撑架通过螺栓连接固定在上支撑板上。两个平行轮之间加装有承载杆，拉力绳索通过承载杆中心的孔洞一端与弹簧测力计、砝码盘相连接，另一端与套在加载轴承上的圆形皮套相连接。圆形皮套套在加载轴承上，加载轴承安装在主轴上。
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