CN115839644A - 一种圆周跳动测量仪 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种圆周跳动测量仪，涉及旋转测量设备技术领域，该测量仪包括底座、数据采集机构以及安装于底座内的转动轴机构和静压气浮轴承机构，转动轴机构呈T字型，静压气浮轴承机构套设于转动轴机构上，转动轴机构的顶面用于放置测量对象，转动轴机构在气源的驱动下转动时，静压气浮轴承机构与转动轴机构之间形成静压气膜，同时带动测量对象旋转，数据采集机构设于测量对象的上方且用于适时采集数据。本发明通过转动轴机构和静压气浮轴承机构的配合，引入外界加压气源，在转动轴机构和静压气浮轴承机构之间的接触面产生静压气膜，极大地减少摩擦，同时保证了仪器的精度。
Description
技术领域
本发明涉及旋转测量设备技术领域，尤其是涉及一种圆周跳动测量仪。
背景技术
在一端为平面，另一端存在翘起情况的测量对象上，如气体箔片轴承，为监控其翘起端圆周上的跳动情况，进而监测其使用时的磨损一致性情况，需要对其圆周跳动情况进行均匀程度检查。
现有检测技术中，对平面圆周跳动均匀度的检查获取途径主要是通过旋转该测量对象，通过翘起端接触印泥等染色物质，就染色接触情况进行判别，数据论证相对缺乏，对旋转装置的易操作性和精度要求较高；或通过对测量对象进行扫描测量或三坐标取点测量数值，再结合收集的数据进行分析，在效率和设备要求上有一定局限。
为提高检测精度，利用旋转测量装置实现，通过一端固定，另一端与固定端形成配合实现转动，如滚动轴承式旋转装置，内圈或外圈一端固定，连接承载的另一端端面高于固定端通过滚动/滚珠配合实现旋转，其机械结构的承载能力较低，精度及稳定性不足，且无法实现自动控制旋转角度，具有一定的局限性；为实现旋转装置旋转角度自动可调，一般为引入电机驱动，如通过步进电机输出力矩控制，配合蜗轮蜗杆结构进行减速传动等，需要配套电机及控制器等设备，操作便捷性不足，成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种圆周跳动测量仪，以解决现有技术中采用引入电机的旋转测量装置，需要配套电机及控制器等设备，导致操作便捷性不足以及成本较高的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供了一种圆周跳动测量仪，包括底座、数据采集机构以及安装于所述底座内的转动轴机构和静压气浮轴承机构，所述转动轴机构呈T字型，所述静压气浮轴承机构套设于所述转动轴机构上，所述转动轴机构的顶面用于放置测量对象，所述转动轴机构在气源的驱动下转动时，所述静压气浮轴承机构与所述转动轴机构之间形成静压气膜，同时带动所述测量对象旋转，所述数据采集机构设于所述测量对象的上方且用于适时采集数据。
根据一种可选实施方式，所述静压气浮轴承机构包括密封连接的轴承石墨层和轴承钢圈，所述轴承钢圈呈空心圆柱体结构，所述轴承石墨层呈T字型圆柱体结构，所述轴承石墨层的竖直部分插入所述轴承钢圈内，所述轴承石墨层和所述轴承钢圈之间具有气流通道。
根据一种可选实施方式，所述气流通道设为环槽，且位于所述轴承石墨层的径向下端面，和/或所述气流通道设为连通槽，且位于所述轴承石墨层的轴向外壁。
根据一种可选实施方式，所述轴承钢圈上设有气流过孔，所述气流过孔与所述气流通道连通。
根据一种可选实施方式，所述气流过孔包括横向气流过孔和竖向气流过孔，所述横向气流过孔沿着所述轴承钢圈的径向设置且从所述轴承钢圈的外壁向内延伸，所述底座上设有与所述横向气流过孔接通的进气接口通道，所述竖向气流过孔设于所述横向气流过孔的上方，且与所述横向气流过孔连通。
根据一种可选实施方式，所述转动轴机构包括一体式转盘旋转轴和叶轮，所述叶轮设于所述一体式转盘旋转轴的旋转轴的末端且与所述一体式转盘旋转轴的旋转轴旋转驱动连接。
根据一种可选实施方式，所述底座下方的内部设有安装腔，所述叶轮置于所述安装腔内，所述底座上设有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口均与所述安装腔连通。
根据一种可选实施方式，还包括支撑平台，所述底座设于所述支撑平台上，所述支撑平台上还设有立柱，所述立柱上横向设有连接柱，所述数据采集机构安装在所述连接柱的末端。
根据一种可选实施方式，所述数据采集机构包括百/千分表和数据采集器，所述百/千分表和所述数据采集器电连接，所述百/千分表安装在所述连接柱上，且所述百/千分表的末端指向所述转动轴机构。
根据一种可选实施方式，还包括数据处理模块，所述数据采集器与所述数据处理模块电连接。
本发明提供的圆周跳动测量仪，具有以下技术效果：
该种圆周跳动测量仪，主要由底座、数据采集机构、转动轴机构和静压气浮轴承机构构成，转动轴机构和静压气浮轴承机构安装在底座内，转动轴机构呈T字型，静压气浮轴承机构套设于转动轴机构上，转动轴机构的顶面用于放置测量对象，转动轴机构在外界加压气体的驱动下转动时，静压气浮轴承机构与转动轴机构之间形成静压气膜，同时带动测量对象旋转，数据采集机构设于测量对象的上方且用于适时采集数据，本发明通过转动轴机构和静压气浮轴承机构的配合，引入外界加压气源，在转动轴机构和静压气浮轴承机构之间的接触面产生静压气膜，极大地减少摩擦，同时保证了仪器的精度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明一实施例圆周跳动测量仪的立体结构示意图；
图2是图1中圆周跳动测量仪的主体结构示意图；
图3是图1中圆周跳动测量仪的静压气浮轴承机构的剖视图；
图4是图1中静压气浮轴承机构和转动轴机构安装在底座上的剖视图。
其中，图1-图4：
1、支撑平台；
2、底座；21、安装腔；22、进气接口通道；
3、静压气浮轴承机构；31、轴承石墨层；311、第一气流通道；312、第二气流通道；32、轴承钢圈；321、圆环槽；322、横向气流过孔；323、竖向气流过孔；33、上端面灌封口；34、下端面灌封口；
4、转动轴机构；41、一体式转盘旋转轴；411、转盘；412、旋转轴；42、叶轮；43、六角螺母；
5、立柱；6、连接柱；7、百/千分表；8、数据采集器；9、电脑主机；91、电脑显示器；10、测量对象。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。
参见图1-4所示，为本发明一实施例圆周跳动测量仪的结构示意图，该种圆周跳动测量仪的测量对象不仅仅是气体箔片轴承，也可以是其它类似产品，如一面为平面，另一面存在周向翘起，需要测量其圆周跳动的对象，均可以为作为本发明的测量对象。
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案进行详细的阐述。
如图1所示，为本发明一实施例圆周跳动测量仪的立体结构示意图，该圆周跳动测量仪包括支撑平台1，支撑平台1上具有底座2，底座2内安装转动轴机构4和静压气浮轴承机构3，转动轴机构4呈T字型，静压气浮轴承机构3套设于转动轴机构4上，转动轴机构4的顶面用于放置测量对象10，数据采集机构设于测量对象10的上方。
转动轴机构4在外界加压气体的驱动下转动，同时带动测量对象10旋转，数据采集机构适时受到测试对象跳动的影响，收集测试对象的翘起端圆周上的跳动数据，进而监测其使用时的磨损一致性情况；此时静压气浮轴承机构3与转动轴机构4之间能够形成静压气膜，极大的减少了摩擦，保证了测量仪的精度。
具体的，参见图3所示，本实施例的静压气浮轴承机构3包括密封连接的轴承石墨层31和轴承钢圈32，轴承钢圈32呈空心圆柱体结构，轴承石墨层31呈T字型圆柱体结构，由环状部和柱状部两部分组成，轴承石墨层31的柱状部插入轴承钢圈32内，即轴承钢圈32的空腔套设于轴承石墨层31的柱状部，而轴承石墨层31的环状部则水平嵌入轴承钢圈32的顶面，同时轴承石墨层31的上端面略高于轴承钢圈32上的端面，这样能够保证气浮轴承的上端面与传动轴机构接触时，其静压气膜产生作用，避免传动轴机构与轴承钢圈接触产生摩擦。
继续参见图3所示，轴承钢圈32的外壁上设有圆环槽321，内部具有气流过孔，圆环槽321上设有进气口，进气口和气流过孔连通。
进一步的，本实施例的气流过孔包括横向气流过孔322和竖向气流过孔323，横向气流过孔322沿着轴承钢圈32的径向设置且从轴承钢圈32的外壁向内延伸，竖向气流过孔323设于横向气流过孔322的上方，并且与横向气流过孔322连通。
而轴承石墨层31的径向下端面和轴向外壁均具有气流通道，径向下端面的气流通道为环槽，称为第一气流通道311，轴向外壁的气流通道则为连通槽，称为第二气流通道312，第一气流通道311与竖向气流过孔323连通，第二气流通道312与横向气流过孔322连通。
外部气体引入后通过横向气流过孔322和竖向气流过孔323分流到轴承石墨层31径向下端面的第一气流通道311和轴向外壁的第二气流通道312。由于石墨材质的透气特性，静压气浮轴承在引入外界气源加压下，气体引入轴承内部气体通道后通过轴承石墨层31向其上端面和轴孔周向逸散。轴承石墨层31和轴承钢圈32组合完成粗加工后，在其接触面及上端面灌封口3433、下端面灌封口处采用灌胶工艺实现黏结密封。
参见图4所示，底座2的内部设有两个安装腔21，一个安装腔21位于底座2的上方，用于安装轴承钢圈32，并且底座2上还设有进气接口通道22，进气接口通道22与轴承钢圈32的横向气流过孔322接通，另一安装腔21位于底座2的下方，用于安装叶轮42。
转动轴机构4包括一体式转盘旋转轴41和叶轮42，其中一体式转盘旋转轴41包括转盘411和旋转轴412，转盘411安装在旋转轴412的末端，并且与旋转轴412一体式连接，叶轮42安装在旋转轴412的末端，并且与旋转轴412旋转驱动连接，叶轮42置于安装腔21内，并加六角螺母4拧紧，测量对象10在转盘411上通过塞打螺丝固定。
底座2通过自身的进气接口通道22引入加压气体后，在轴承石墨层31与一体式转盘旋转轴41的端面接触和轴孔间隙(5-10μm)间形成支撑载荷的静压气膜，起到气体润滑效果。在底座2的下部，设置了进气口和出气口，进气口和出气口与安装腔21连通，引入外部气源时，气体冲击叶轮42，实现一体式转盘旋转轴41的旋转动作，通过控制气流大小调节一体式转盘旋转轴41的转动速度。
本发明的测量仪采用气浮轴承的结构，气浮轴承具备运动精度高、无污染、摩阻低等优点，广泛应用于精密旋转机械中。气浮轴承用空气作为润滑剂，正常工作时，在轴承与转子之间形成一层气膜，通过气膜承载转子，实现轴承与转子间无接触高速运转。根据承载气膜的形成机理，气浮轴承可分为动压气浮轴承和静压气浮轴承。其中，动压气浮轴承结构简单，达到一定转速后，可自形成气膜润滑；静压气浮轴承需要外界气源，气体在轴承与转子间隙形成支撑载荷的静压气膜，全程无摩擦，且静压轴承适速范围大，适用于高精密检测。
参见图1和图2所示，本实施例的支撑平台1上还设有立柱5，立柱5上横向设有连接柱6，数据采集机构安装在连接柱6的末端。
另外，为了适时采集测量对象10的圆周跳动数据，参见图1所示，数据采集机构包括百/千分表7和数据采集器8，百/千分表7和数据采集器8电连接，百/千分表7安装在连接柱6上，并且百/千分表7的针端指向测量对象10，测量对象10连续转动，将测量对象10平面上的圆周翘起跳动情况通过仪表读数，实现数据显示，通过旋转台的旋转实现圆周位置的取点。
需要说明的是，本发明的百/千分表7为百分表或者千分表，
继续参见图1和图2所示，百/千分表7安装在支撑平台1上，通过立柱5和连接柱6进行夹紧固定，百/千分表7设置零位后，测针接触测量对象10进行测量读数，一体式转盘旋转轴41旋转实现圆周不同位置的取点读数，可通过调整测量对象10与百/千分表7的相对位置实现测量，对更多位置的取点读数。
参见图1所示，还包括数据处理模块，数据采集器8与数据处理模块电连接，其中数据处理模块为电脑主机9，电脑主机9与数据采集器8电连接。
本实施例的测量仪使用带通讯功能的百/千分表7，通讯数据由量表主动发出，量表按一定频率发送数据，数据传输通过数据采集器8输出至电脑主机9，可以手动采集，也可通过数据收集软件进行数据自动采集频率设定，在电脑显示器91上可根据采集数据生成测量对象10的圆周旋转取点的跳动数值曲线，将其平面圆周翘起情况数据化展现，进而实现在线监测。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (10)
1.一种圆周跳动测量仪，其特征在于，包括底座、数据采集机构以及安装于所述底座内的转动轴机构和静压气浮轴承机构，所述转动轴机构呈T字型，所述静压气浮轴承机构套设于所述转动轴机构上，所述转动轴机构的顶面用于放置测量对象，所述转动轴机构在气源的驱动下转动时，所述静压气浮轴承机构与所述转动轴机构之间形成静压气膜，同时带动所述测量对象旋转，所述数据采集机构设于所述测量对象的上方且用于适时采集数据。
2.根据权利要求1所述的圆周跳动测量仪，其特征在于，所述静压气浮轴承机构包括密封连接的轴承石墨层和轴承钢圈，所述轴承钢圈呈空心圆柱体结构，所述轴承石墨层呈T字型圆柱体结构，所述轴承石墨层的竖直部分插入所述轴承钢圈内，所述轴承石墨层和所述轴承钢圈之间具有气流通道。
3.根据权利要求2所述的圆周跳动测量仪，其特征在于，所述气流通道设为环槽，且位于所述轴承石墨层的径向下端面，和/或所述气流通道设为连通槽，且位于所述轴承石墨层的轴向外壁。
4.根据权利要求2所述的圆周跳动测量仪，其特征在于，所述轴承钢圈上设有气流过孔，所述气流过孔与所述气流通道连通。
5.根据权利要求4所述的圆周跳动测量仪，其特征在于，所述气流过孔包括横向气流过孔和竖向气流过孔，所述横向气流过孔沿着所述轴承钢圈的径向设置且从所述轴承钢圈的外壁向内延伸，所述底座上设有与所述横向气流过孔接通的进气接口通道，所述竖向气流过孔设于所述横向气流过孔的上方，且与所述横向气流过孔连通。
6.根据权利要求1-5任一所述的圆周跳动测量仪，其特征在于，所述转动轴机构包括一体式转盘旋转轴和叶轮，所述叶轮设于所述一体式转盘旋转轴的旋转轴的末端且与所述一体式转盘旋转轴的旋转轴旋转驱动连接。
7.根据权利要求6所述的圆周跳动测量仪，其特征在于，所述底座下方的内部设有安装腔，所述叶轮置于所述安装腔内，所述底座上设有进气口和出气口，所述进气口和所述出气口均与所述安装腔连通。
8.根据权利要求1-5任一所述的圆周跳动测量仪，其特征在于，还包括支撑平台，所述底座设于所述支撑平台上，所述支撑平台上还设有立柱，所述立柱上横向设有连接柱，所述数据采集机构安装在所述连接柱的末端。
9.根据权利要求8所述的圆周跳动测量仪，其特征在于，所述数据采集机构包括百/千分表和数据采集器，所述百/千分表和所述数据采集器电连接，所述百/千分表安装在所述连接柱上，且所述百/千分表的末端指向所述转动轴机构。
10.根据权利要求9所述的圆周跳动测量仪，其特征在于，还包括数据处理模块，所述数据采集器与所述数据处理模块电连接。
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