[發明專利]一種氣體靜壓軸承氣膜流場觀測裝置

有效

• 申請號: 202011138201.X
• 申請日: 2020-10-22
• 公開（公告）號: CN112556964B
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 陳國達;盧奇;陳燚杰
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學
• 主分類號: G01M9/00
• 分類號: G01M9/00
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司 33201
• 代理人: 王兵

一種氣體靜壓軸承氣膜流場觀測裝置，包括軸承系統和氣源系統，軸承系統包括電控升降臺，電控升降臺包括水平設置的底盤和升降平臺，底盤與升降平臺之間設有剪型升降支撐結構，升降平臺上依次水平放置有止推板和透明的測試板，止推板上設有未貫穿的節流孔和連通節流孔的供氣孔；測試板的上方設有用于拍攝氣膜流場的CCD相機，電控升降臺的兩側對稱用于夾緊測試板的夾塊；氣源系統包括氣源發生器，氣源發生器通過氣管依次連接氣體處理裝置、熒光粒子存儲裝置和止推板，在止推板與測試板之間形成氣膜。本發明能夠直接對氣體靜壓軸承的氣膜流場進行觀測，從而對是否存在渦旋及渦旋變化的情況進行深入分析，為氣體靜壓軸承的優化設計提供數據支撐。

技術領域

本發明涉及流體可視化測量領域，尤其涉及一種氣體靜壓軸承氣膜流場觀測裝置。

背景技術

氣體靜壓軸承是一種采用高壓氣膜作為工作介質，對主軸進行潤滑和承載的特殊軸承，通常應用在超精密運動系統中。氣膜流場特性直接決定了氣體靜壓主軸的性能，因此氣膜流場特性研究對于氣體靜壓軸承性能改善有著重要意義。許多學者通過理論研究與數值仿真發現帶有均壓槽的氣體軸承氣膜存在渦旋，但尚未通過可視化實驗手段進行深入研究，制約了氣體靜壓軸承性能的進一步改善。對氣體靜壓軸承氣膜流場進行可視化的難點主要在于氣膜厚度極其微小，通常在十微米量級，同時受到軸承的結構限制，無法通過一般的流場可視化手段實現觀測。因此有必要設計一種可以實現氣體靜壓軸承微尺度氣膜流場可視化觀測的裝置。

發明內容

為克服上述問題，本發明提供一種能對氣膜厚度和供氣壓力進行調整，實現氣膜流場變化情況觀測，并能直接觀察到氣膜中是否存在渦旋及渦旋變化情況的氣體靜壓軸承氣膜流場觀測裝置。

本發明采用的技術方案是一種氣體靜壓軸承氣膜流場觀測裝置，包括軸承系統和氣源系統；

所述軸承系統包括電控升降臺、止推板和測試板，電控升降臺包括水平設置的底盤和升降平臺，底盤與升降平臺之間設有剪型升降支撐結構，剪型升降支撐結構與驅動剪型升降支撐結構升降的驅動裝置連接；升降平臺上水平放置有止推板，止推板的上表面設有若干未貫穿止推板的節流孔，止推板的側壁面開設有自側壁面向內部延伸的供氣孔，供氣孔與節流孔連通；止推板上水平放置有測試板，測試板呈透明的圓板狀；測試板的上方設有用于拍攝氣膜流場的CCD相機，CCD相機的鏡頭對準測試板；

電控升降臺的兩側對稱設有機架，機架的頂部設有互相平行的第一絲桿和導軌，第一絲桿與機架螺接，導軌位于靠近測試板的一側，且第一絲桿的軸心線垂直于測試板的軸心線；第一絲桿的一端與第一步進電機連接，另一端與夾塊連接，夾塊的底部滑動置于導軌內，兩個夾緊塊朝向相對的兩個面為夾緊面，夾緊塊的夾緊面大致呈V形，兩個夾緊塊能將測試板夾緊在兩個夾緊面之間；

所述氣源系統包括用于產生高壓氣體的氣源發生器、用于對高壓氣體進行過濾凈化、減壓、穩壓和控溫的氣體處理裝置、以及用于釋放均勻的熒光粒子的熒光粒子存儲裝置，氣源發生器通過氣管依次連接氣體處理裝置、熒光粒子存儲裝置和止推板的供氣孔，并在止推板與測試板之間形成氣膜。

進一步，所述剪型升降支撐結構包括第一剪叉桿和第二剪叉桿，第一剪叉桿和第二剪叉桿通過鉸鏈軸裝配成剪叉結構，升降平臺和底盤相互靠近的表面分別設有上滑軌和下滑軌，第一剪叉桿的一端與升降平臺鉸接、另一端通過第一滑動件安裝在下滑軌中，第二剪叉桿的一端與底盤鉸接、另一端通過第二滑動件安裝在上滑軌中；所述驅動裝置包括第二步進電機和第二絲桿，第二絲桿與底盤一端螺接，第二絲桿的兩端部分別與第一滑動件和第二步進電機連接；第二步進電機驅動第二絲桿轉動從而帶動剪叉結構升降。

本發明的有益效果是：能夠直接對氣體靜壓軸承的氣膜流場進行觀測，從而對是否存在渦旋及渦旋變化的情況進行深入分析，為氣體靜壓軸承的優化設計提供數據支撐；測試過程無干擾，可靠性高。

附圖說明

圖1是本發明的結構示意圖。

圖2是本發明的夾緊示意圖。