[發明專利]一種非接觸式氣體靜壓主軸氣膜流場測試系統

有效

• 申請號: 201710128420.1
• 申請日: 2017-03-06
• 公開（公告）號: CN106768828B
• 公開（公告）日: 2023-05-23
• 發明（設計）人: 陳國達;潘燁;計時鳴;譚大鵬;應申舜
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01M9/06
• 分類號: G01M9/06
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵;黃美娟

一種非接觸式氣體靜壓主軸氣膜流場測試系統，氣體靜壓主軸位于環形調節器上方且與環形調節器同軸安裝；水平調節器與豎直調節器互相垂直固定，且安裝于環形調節器上方，繞環形調節器做圓周運動；激光發射頭固定于水平調節器上，做水平方向移動；高速攝像機固定于豎直調節器上，做豎直方向移動；像差矯正器安裝于高速攝像機前部；激光發射頭通過光纜連接于激光發生器，激光頭發射平面激光，激光發生器通過電纜連接于激光控制器；激光控制器通過電纜連接于工控機；高速攝像機通過電纜連接于工控機；氣源通過氣管依次連接氣源處理器、示蹤粒子混合器、氣體靜壓主軸；示蹤粒子回收裝置安裝于氣體靜壓主軸外側。

技術領域

本發明涉及一種氣體流場的測試系統，尤其涉及種非接觸式氣體靜壓主軸氣膜流場測試系統。

背景技術

氣體靜壓主軸具有高速度、高精密、低摩擦、耐高低溫、少污染等優點，在高端機床裝備、精密測量儀器、空間慣性技術等諸多高科技領域有著廣泛應用，尤其是作為超精密切削機床的一類典型關鍵部件，對于保證機床加工精度具有不可替代的作用。相比于其他類型主軸，氣體靜壓主軸的一個重要結構特征是采用壓力氣膜作為工作介質(即氣體軸承)，氣體軸承的靜動態特性對于主軸綜合性能具有重要影響，一定程度上直接決定了主軸回轉精度，而氣膜流場特性(包括氣體流動狀態、速度場和壓力場分布等)直接影響了氣體軸承的靜動態特性。關于氣膜流場特性，目前國內外學者主要采用數值分析、有限元仿真等手段對其進行研究分析，而實驗研究非常缺乏，主要原因是氣膜流場的測試難度較大且缺乏有效的測試系統。關于氣體靜壓主軸氣膜流場的測量，若采用接觸式測試裝置或系統，其設備維護相對不便，且無法實現真正的無擾測試，而非接觸式測試可以避免上述問題。

發明內容

本發明要克服現有技術的上述缺陷，提供一種高效、便捷且測試范圍廣的非接觸式超精密氣體靜壓主軸氣膜流場測試系統，以實現氣體靜壓主軸氣膜流場的無擾測試及相應的實驗研究。

本發明所述的一種非接觸式氣體靜壓主軸氣膜流場測試系統，其特征在于：包括氣體靜壓主軸、環形調節器、水平調節器、豎直調節器、激光發射頭、高速攝像機、像差矯正器、氣源、氣源處理器、示蹤粒子混合器、激光發生器、激光控制器、工控機以及示蹤粒子回收裝置，所述的氣體靜壓主軸位于環形調節器上方且與環形調節器同軸安裝；所述的水平調節器與豎直調節器互相垂直固定，且安裝于環形調節器上方，繞環形調節器做圓周運動；所述的激光發射頭固定于水平調節器上，做水平方向移動；所述的高速攝像機固定于豎直調節器上，做豎直方向移動；所述的像差矯正器安裝于高速攝像機前部；所述的激光發射頭通過光纜連接于激光發生器，激光頭發射平面激光，照射氣體靜壓主軸氣膜流場的某一平面，形成一個測試平面，高速攝像機對測試平面進行拍攝；所述的激光發生器通過電纜連接于激光控制器；所述的激光控制器通過電纜連接于工控機；所述的高速攝像機通過電纜連接于工控機；所述的氣源通過氣管依次連接氣源處理器、示蹤粒子混合器、氣體靜壓主軸；

所述的環形調節器包括環形導軌和安裝在環形導軌上可沿環形導軌滑動的第一滑塊；所述的水平調節器固定于第一滑塊上；所述的水平調節器包括水平固定板，水平滑塊，水平粗調旋鈕和水平細調旋鈕；所述的水平粗調旋鈕控制水平滑塊在水平固定板上快速水平滑動，所述的水平細調旋鈕控制水平滑塊在水平固定板上慢速水平滑動；所述的豎直調節器固定于水平固定板上；所述的豎直調節器包括豎直固定板、豎直滑塊、豎直粗調旋鈕，豎直細調旋鈕，所述的豎直粗調旋鈕控制豎直滑塊在豎直固定板上快速豎直滑動，所述的豎直細調旋鈕控制豎直滑塊在豎直固定板上慢速豎直滑動。