空气静压推力轴承压力分布实验台研制

第’(卷!第&期!!!!!!!!!!!西!安!工!业!大!学!学!报!!!!!!!!!!6?L P’(!J?P&’""(年2月!!!!!!!!!D Q G1J3,Q RS:T3J U H;4J Q,Q9:;3,G J:6H1@:U V!!!!!!!!3W-*’""(

文章编号!!!"""#$%!&!’""(""&#)&B#")

空气静压推力轴承压力分布实验台研制"

张君安!!张立新’!方宗德!

!!*西北工业大学机电工程学院"西安%!""%’#’*西安工业大学$

摘!要!!为解决空气推力轴承气膜压力分布问题#研制了一种新型气体润滑止推轴承性能测

试试验台*该实验台利用弹簧拉伸$压缩平衡原理实现对气浮块加力#利用力传感器测定施加

载荷大小#采用精密数控F=G工作台实现压力分布的连续测量*得到的实验结果与气体压力

分布的数值分析结果吻合*结果表明该实验台能够自动测试轴承间隙内的压力分布#且数据采

集自动化程度高#测量精度便于控制等特点*

关键词!!气浮轴承%实验台%压力分布%气膜厚度

中图号!!U4!))*)$!!!文献标识码!!3!!!

!!实验研究是分析气体润滑轴承工作性能和检验各种数值分析方法正确与否的基本手段%!&*气体静压轴承中的气膜压力分布是各种数值分析方法研究的重点"但这方面的实验手段十分缺乏*因此"有必要研制一种精确且自动化程度高的气体润滑止推轴承性能测试实验台*文中研制的新型气体润滑止推轴承性能测试实验台"具有自动测试轴承间隙内的压力分布’承载力以及不同承载力下的气膜厚度的功能*

!!加载机构的工作原理

常用的加载方式有三种(砝码’气缸和弹簧*砝码加载机构简单’准确性高"但无法实现连续加载"且操作麻烦"工作量大"适用于校验*气缸可以实现连续加载"且操作方便"但稳定性不高"载荷随气压波动"是检测线上的常用加载方式*本实验台采用弹簧加载原理"可以实现连续’稳定的加载"且操作方便*另外"采用力传感器测定施加载荷的大小"数据采集自动化程度高"精度便于控制*

由于气体静压轴承中的气膜间隙厚度仅有" $&""+"工作中间隙的变化量一般为’""+以内"轴承承载的变化量为"$’>J"与加载弹簧产生的相应位移!!""毫米左右$相比"工作间隙变化量可以忽略*所以"设计弹簧加载机构的要点是如何使弹簧的连续大位移!毫米级$拉伸所产生的载荷力"施加在微位移!微米级$的气体轴承上*文中设计的弹簧加载机构如图!所示"加载弹簧!拉簧$!!的一端与固定在机座上的调整螺母&相联接"另一端通过推力支承副与螺旋滑动丝杠$相联接"丝杠上的螺母固定在加载框!由上下平板%’)和加载传力杆!’组成$*其加载原理是转动丝杠上的手轮2"使丝杠相对螺母产生移动和转动"通过推力支承副将加载弹簧拉长"产生加载力#通过丝杠螺母副的螺母"加载力作用在加载框的上平板%"经传力杆!’’下平板)作用于力传感器!)"最后由球面副将载荷作用在被测推力轴承!(上"完成加载任务*

压缩弹簧B的作用是对加载框的初始位置起调整作用和弹性支撑作用*一方面"调整压缩弹簧的支撑螺母("可以实现初始载荷为零的测试要求"这种要求在砝码加载和气缸加载机构中较难实现#另一方面"由于加载过程中加载框理论上只在

"收稿日期!’""(#"$#’2

基金资助!陕西省教育厅科研计划项目!")D I!’’$

作者简介!张君安!!B$(#$"男"西北工业大学博士研究生"西安工业大学教授"主要研究方向为精密与超精密加工技术* H#+X/L(f]X0-j W0X0!+X/L*Y X/K*=A W*Z0*

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