[發明專利]一種靜壓空氣止推軸承承載測試裝置及方法

有效

• 申請號: 201611099353.7
• 申請日: 2016-12-05
• 公開（公告）號: CN106769036B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發明（設計）人: 楊志儒;朱沖沖;鄭楠;吳鶴鶴;周建忠
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01M13/04
• 分類號: G01M13/04
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

1.一種靜壓空氣止推軸承承載測試裝置，其特征在于，包括氣動系統(3)，主體部分和控制系統(1)；

所述氣動系統(3)包括氣源(3-1)、氣動三聯件(3-2)、第一流量控制閥(3-3)、三位四通電磁換向閥(3-5)、第二流量控制閥(3-6)、雙作用氣缸(3-7)和消聲器(3-4)；所述雙作用氣缸(3-7)無桿腔進氣口和有桿腔出氣口分別通過氣管連接所述三位四通電磁換向閥(3-5)的A口和B口，所述雙作用氣缸(3-7)無桿腔進氣口與所述三位四通電磁換向閥(3-5)之間設有第二流量控制閥(3-6)；所述氣源(3-1)通過氣管依次連接氣動三聯件(3-2)、三通和所述三位四通電磁換向閥(3-5)的進氣口P；所述三通另一端通過氣管依次連接第一流量控制閥(3-3)和靜壓空氣止推軸承(9)進氣口；所述三位四通電磁換向閥(3-5)排氣口O安裝所述消聲器(3-4)；

所述主體部分包括龍門支撐梁(5)、靜壓空氣止推軸承(9)、基座(11)、工作臺(10)和彈簧減震結構(4)；所述基座(11)上固定有所述龍門支撐梁(5)和工作臺(10)；所述雙作用氣缸(3-7)通過螺紋固定在所述龍門支撐梁(5)上；所述工作臺(10)上安裝所述靜壓空氣止推軸承(9)，所述靜壓空氣止推軸承(9)上螺紋連接受力桿；所述彈簧減震結構(4)包括大鋼球、小鋼球，彈簧和套筒；所述彈簧一端固定連接大鋼球，另一端固定連接小鋼球；所述大鋼球上固定套筒，且直徑大于套筒內徑；所述小鋼球直徑小于套筒內徑，且在套筒內根據彈簧力自由伸縮；所述受力桿直徑小于套筒內徑；所述彈簧減震結構(4)安裝在雙作用氣缸(3-7)和受力桿之間；所述龍門支撐梁(5)設有水平的橫桿(12)，所述橫桿上安裝有位移傳感器(6)，用于測量在負載作用下所述靜壓空氣止推軸承(9)氣膜厚度h；所述位移傳感器(6)通過數據線連接儀表(2)；標尺(7)固定安裝在靜壓空氣止推軸承(9)表面，用于測量彈簧減震結構(4)的彈簧壓縮量X；

所述控制系統(1)通過控制所述三位四通電磁換向閥(3-5)控制雙作用氣缸(3-7)的動作；所述控制系統(1)通過彈簧壓縮量X和氣膜厚度h繪制承載能力W與氣膜厚度h的關系曲線，所述控制系統(1)通過Kw＝dW/dh繪制Kw—h關系曲線。

2.根據權利要求1所述靜壓空氣止推軸承承載測試裝置，其特征在于，所述橫桿(12)上安裝有直線軸承(8)，所述受力桿穿過直線軸承(8)，且間隙配合。

3.根據權利要求1所述靜壓空氣止推軸承承載測試裝置，其特征在于，所述受力桿與小鋼球接觸面為弧面。

4.根據權利要求1所述靜壓空氣止推軸承承載測試裝置，其特征在于，所述雙作用氣缸(3-7)的拉桿與大鋼球接觸面為弧面。

5.一種根據權利1所述的靜壓空氣止推軸承承載裝置的測試方法，其特征在于，包括如下步驟：

S01：開啟儀表(2)并校零；

S02：打開氣源，通過所述控制系統(1)保持三位四通電磁換向閥(3-5)在中位，調節第一流量控制閥(3-3)，使靜壓空氣止推軸承(9)達到懸浮狀態，此時為零負載狀態，記錄此時儀表(2)顯示的數據即為h₀，即氣膜的初始厚度；并且記錄標尺(7)處的距離記X₀；

S03：將第二流量控制閥(3-6)關閉，通過所述控制系統(1)使三位四通電磁換向閥(3-5)的SB1得電，即雙作用氣缸(3-7)無桿腔進氣，打開第二流量控制閥(3-6)，通過調節第二流量控制閥(3-6)控制雙作用氣缸(3-7)前進的速度；

S04：設定△為固定值，選取n個測試點，且h₀-h_i＝i*△，且i∈(1,n)，其中i表示第i個測量點，h_i表示第i個測量點時氣膜厚度；當儀表測得氣膜厚度變為h_i時，通過所述控制系統(1)使三位四通電磁換向閥(3-5)SB1失電，即三位四通電磁換向閥(3-5)在中位，記錄讀取指針在標尺上的讀數記為X_i；通過所述控制系統(1)使三位四通電磁換向閥(3-5)的SB1得電，雙作用氣缸(3-7)繼續前進，當儀表測得氣膜厚度變為h_i+1時，通過所述控制系統(1)使三位四通電磁換向閥(3-5)SB1失電，記錄讀取指針在標尺上的讀數記為X_i+1；重復上面步驟，直至i＝n；

S05：根據胡克定律，將X₀和X_i帶入公式W＝k(X₀-X_i)，計算求得承載能力，記作W_i；

S06：根據測試記錄的W_i和h_i繪制承載能力W與氣膜厚度h的關系曲線；

S07：由剛度計算公式Kw＝dW/dh，繪制Kw—h關系曲線。