專利名稱：氣浮平臺的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬于機械工程領(lǐng)域。具體涉及一種能夠模擬大質(zhì)量物體失重環(huán)境運動狀態(tài)的低摩擦氣浮平臺。
背景技術(shù)：
物體在重力環(huán)境與失重環(huán)境物理運動狀態(tài)的區(qū)別是，重力環(huán)境產(chǎn)生的摩擦力阻礙物體運動，改變物體的初始運動狀態(tài)。通常，大質(zhì)量的物體精密驅(qū)動采用滾動方式，與失重環(huán)境相比較仍存在比較大的摩擦阻力。在重力環(huán)境條件下，模擬太空失重環(huán)境大質(zhì)量物體運動狀態(tài)試驗方法通常有以下兩種(1)采用繩索吊掛物體。這種方法只能模擬物體在水平面的直線和旋轉(zhuǎn)運動，而實際情況，由于吊掛點高度受限制繩索就不可能足夠長，因此存在重力的單擺作用而影響物體的自由運動狀態(tài)。這種方法也很難對物體施加準(zhǔn)確的初始作用力；(2)采用低摩擦滾動導(dǎo)軌。這種方法只能模擬物體在單維水平直線運動，而由接觸產(chǎn)生的庫侖摩擦力較大，將直接影響物體的自由運動狀態(tài)。
實用新型內(nèi)容為了克服在重力環(huán)境條件下因重力產(chǎn)生的摩擦力，本實用新型提供一種氣浮平臺，該氣浮平臺能夠承載物體懸浮在氣體薄膜上，克服運動時重力產(chǎn)生的摩擦力影響，在初始力的作用下自如地進行三維平面運動。
為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型提出的一種氣浮平臺，包括氣浮滑板、氣浮基礎(chǔ)平臺和微調(diào)千斤頂，氣浮滑板放置在氣浮基礎(chǔ)平臺上，微調(diào)千斤頂支撐氣浮基礎(chǔ)平臺，載荷安裝在氣浮滑板上表面，進氣裝置安裝在氣浮滑板側(cè)面，通過進氣裝置輸入潔凈的壓縮空氣。
本實用新型采用氣浮滑板和氣浮基礎(chǔ)平臺，用氣體靜壓原理，將壓縮空氣經(jīng)過氣浮滑板的毛細節(jié)流噴嘴節(jié)流，在氣浮平面之間形成空氣薄膜，由于氣膜的均化效應(yīng)將載荷均勻分布在整個氣浮平面上，由氣體薄膜托起氣浮滑板，使氣浮滑板連同載荷懸浮在氣浮基礎(chǔ)平臺上。氣浮滑板和氣浮基礎(chǔ)平臺的本體采用花崗巖材料制作，氣浮滑板上表面為承載面，下表面為氣浮平面，氣浮滑板內(nèi)部分布有若干相互連通的氣路和氣室，下表面由十字槽均分為四個氣浮區(qū)域，四個氣浮區(qū)域表面鑲嵌36只金屬毛細節(jié)流噴嘴，毛細節(jié)流噴嘴與氣浮滑板內(nèi)部氣路連通，每個區(qū)域內(nèi)的毛細節(jié)流噴嘴在氣浮平面由均壓槽溝通，氣浮滑板的側(cè)面裝有氣路接頭和單向止回閥與氣浮滑板內(nèi)部氣路連通。將氣浮滑板放置在平面度與氣浮滑板相同的氣浮基礎(chǔ)平臺上，通過氣路接頭將壓縮氣體注入氣浮滑板內(nèi)，當(dāng)氣浮滑板內(nèi)部達到一定的壓力時，氣體通過毛細節(jié)流噴嘴噴出并經(jīng)過均壓槽在氣浮滑板和氣浮基礎(chǔ)平臺表面之間形成高剛度的氣體薄膜，此時，氣浮滑板連同載荷懸浮在氣浮基礎(chǔ)平臺上，由于氣體的粘度幾乎可以忽略不計，因此運動時不產(chǎn)生摩擦力。
相對于現(xiàn)有技術(shù)，本實用新型尺寸結(jié)構(gòu)的氣浮滑板輸入大于0.2MPa的氣壓，就能夠浮起0～15000Kg的載荷，十分節(jié)能耗氣量僅為200L/min，運動平穩(wěn)、輕松，自如、無摩擦、無噪音，運動平穩(wěn)度小于0.002mm，氣膜厚度為0.005mm~0.010mm，氣浮滑板內(nèi)部設(shè)有氣室，在正常運行過程中即使截斷氣源，氣浮滑板仍然能夠托起載荷維持30秒鐘時間，實際使用情況，氣浮滑板載荷15000Kg時，施加2N的外力就能驅(qū)動。本實用新型適用于大質(zhì)量物體的精密驅(qū)動，適合于模擬大質(zhì)量物體失重狀態(tài)的三維平面運動，特別適用于在地面模擬太空飛行器受外力后運動狀態(tài)的試驗。


圖1本實用新型的氣浮平臺外形圖；圖2本實用新型的氣浮滑板結(jié)構(gòu)圖；圖3本實用新型的氣浮滑板結(jié)構(gòu)縱向剖面圖(A-A剖面)；圖4本實用新型的氣浮滑板結(jié)構(gòu)橫向剖面圖(B-B剖面)；圖5本實用新型的微調(diào)千斤頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)圖；圖6本實用新型的毛細節(jié)流噴嘴的結(jié)構(gòu)圖；圖7本實用新型的堵頭的結(jié)構(gòu)圖。
其中1為氣浮滑板；2為氣浮基礎(chǔ)平臺；3為微調(diào)千斤頂；4為進氣裝置；5為氣壓報警器；6為氣路三通接頭；7為單向止回閥；8為供氣接頭和軟管；9為毛細節(jié)流噴嘴；10為均壓槽；11為十字出氣溝槽；12為壓力表；13為堵頭；14為儲氣室；15為氣路通道；16為連接孔；17為基座；18為微調(diào)螺桿；19為頂帽；20為毛細節(jié)流孔。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步描述。
如圖1所示，本實用新型一實施例提供的氣浮平臺主要包括氣浮滑板1、氣浮基礎(chǔ)平臺2和微調(diào)千斤頂3，氣浮滑板1放置在氣浮基礎(chǔ)平臺2上，微調(diào)千斤頂3支撐氣浮基礎(chǔ)平臺，載荷安裝在氣浮滑板1上表面，進氣裝置4安裝在氣浮滑板1側(cè)面，通過進氣裝置4輸入潔凈的壓縮空氣。
如圖1所示，氣浮基礎(chǔ)平臺2采用矩形花崗巖材料制作，可根據(jù)需求的運動范圍選擇面積，氣浮基礎(chǔ)平臺2的平面度應(yīng)優(yōu)于0.005mm/m2。
如圖5所示，微調(diào)千斤頂3由基座17、微調(diào)螺桿18、頂帽19組成，基座采用鑄鋼材料，微調(diào)螺桿18采用細牙羅紋淬火處理，微調(diào)螺桿18頭部采用球頭，使得頂帽19能夠適應(yīng)一定的角度變化，頂帽19與微調(diào)螺桿的連接采用螺紋旋入后突緣限位，防止頂帽19與微調(diào)螺桿18分離。
如圖2所示，采用花崗巖材料制作氣浮滑板1，根據(jù)載荷選擇氣浮滑板1的面積，承載能力15000Kg/m2，氣浮滑板平面研磨加工平面度優(yōu)于0.003mm(不允許凸)，在圖2所示位置加工十字出氣溝槽11，將氣浮滑板1平面劃分為四個面積相等的區(qū)域，在每塊區(qū)域加工呈“田”字形分布的均壓槽10，“田”字的中心與區(qū)域的中心重合。
如圖2所示，進氣裝置4由氣路三通接頭6、氣壓報警器5、單向止回閥7、供氣接頭和軟管8組成，氣路三通接頭6與氣浮滑板1側(cè)面連接孔的堵頭13螺接，氣壓報警器5與氣路三通6螺接，單向止回閥7與與氣路三通6螺接，供氣接頭和軟管8與單向止回閥7螺接。
如圖3所示，在氣浮滑板1上的每條均壓槽的交點處(共36個)垂直與氣浮滑板1平面加工儲氣室14，如圖4所示，在氣浮滑板1側(cè)面加工氣路通道15，氣路通道15將所有的儲氣室14貫通，在氣浮滑板1二側(cè)面中間位置分別加工直徑與氣路通道15相同連接孔16，并與氣路通道15連通，氣路通道15、儲氣室14和連接孔16加工完成后，用高壓氣和高壓水反復(fù)沖洗氣，最終用高壓氣吹干后，按2∶1的比例配制環(huán)氧樹脂和固化劑，調(diào)制均勻后加入8倍的丙酮制成稀釋劑，用噴槍將稀釋劑噴入氣路通道15和儲氣室14使稀釋劑附著在孔壁上。
如圖3所示，待稀釋劑完全固化后，儲氣室14的一端鑲嵌毛細節(jié)流噴嘴9，另一端鑲嵌堵頭13封閉，氣路通道15二端鑲嵌堵頭13封閉，二個連接孔16鑲嵌堵頭13后分別螺接進氣裝置4和壓力表12。
如圖6所示，毛細節(jié)流噴嘴9采用H62黃銅制作并鈍化處理，一頭加工成錐形，外圓設(shè)有貯膠溝槽，毛細節(jié)流孔20孔徑Φ0.15mm～Φ0.20mm，鑲嵌時，按2∶1的比例配制環(huán)氧樹脂和固化劑，均勻地涂抹在毛細節(jié)流噴嘴9的外圓上及儲氣室14孔口，將毛細節(jié)流噴嘴錐形端對準(zhǔn)儲氣室14孔口孔，按一個方向慢慢旋入直至毛細節(jié)流噴嘴9表面低于氣浮滑板1表面0.03mm~0.05mm。
如圖7所示，堵頭13采用1Cr18Ni9Ti不銹鋼制作，堵頭13外徑與氣路通道15、儲氣室14口、連接孔16孔徑的間隙0.2mm~0.3mm，堵頭13外圓采取滾花處理設(shè)有貯膠溝槽，堵頭13的中央設(shè)有螺紋通孔，用帶密封圈專用的螺釘21實現(xiàn)端面密封，便于今后維修時拆卸以及螺接進氣裝置4和壓力表12，按2∶1的比例配制環(huán)氧樹脂和固化劑，均勻地涂抹在堵頭13的外圓上及氣路通道口15和儲氣室14孔口，將堵頭13按一個方向慢慢旋入，直至堵頭表面與氣浮滑板1表面平齊。
權(quán)利要求1.一種氣浮平臺，包括氣浮滑板(1)、氣浮基礎(chǔ)平臺(2)和微調(diào)千斤頂(3)，其特征是氣浮滑板(1)放置在氣浮基礎(chǔ)平臺(2)上，微調(diào)千斤頂(3)支撐氣浮基礎(chǔ)平臺，載荷安裝在氣浮滑板(1)上表面，進氣裝置(4)安裝在氣浮滑板(1)側(cè)面，通過進氣裝置(4)輸入潔凈的壓縮空氣。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣浮平臺，其特征是氣浮滑板(1)的氣浮平面由十字出氣溝槽(11)等分為四個區(qū)域，每個區(qū)域分布“田”字形均壓槽(10)，每條均壓槽的交接點均鑲嵌毛細節(jié)流噴嘴(9)，毛細節(jié)流噴嘴(9)與氣浮滑板(1)內(nèi)的儲氣室(14)和氣路通道(15)連通，儲氣室(14)端口和氣路管道(15)端口由堵頭(13)封閉，在氣浮滑板(1)的二側(cè)面分別螺接進氣裝置(4)和氣壓表。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣浮平臺，其特征是進氣裝置(4)由氣路三通接頭(6)、氣壓報警器(5)、單向止回閥(7)、供氣接頭和軟管(8)組成氣路三通接頭(6)與氣浮滑板(1)側(cè)面連接孔的堵頭13)螺接，氣壓報警器(5)與氣路三通(6)螺接，單向止回閥(7)與與氣路三通(6)螺接，供氣接頭和軟管(8)與單向止回閥(7)螺接。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣浮平臺，其特征是毛細節(jié)流噴嘴(9)外圓設(shè)有貯膠槽；一端為錐形；采用環(huán)氧固化鑲嵌在氣浮滑板(1)內(nèi)，毛細節(jié)流噴嘴低于花崗巖表面0.03mm~0.05mm；毛細節(jié)流孔徑Φ0.15mm～Φ0.20mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的氣浮平臺，其特征是氣浮滑板(1)內(nèi)部所有儲氣室(14)和氣路通道(15)貫通。
6.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的氣浮平臺，其特征是堵頭外圓設(shè)有貯膠溝槽；堵頭的中央設(shè)有螺紋通孔；用帶密封圈專用的螺釘(21)實現(xiàn)端面密封。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的氣浮平臺，其特征是微調(diào)千斤頂(3)的微調(diào)螺桿頭部采用球頭，頂帽(19)與微調(diào)螺桿的連接采用螺紋旋入后突緣限位。
專利摘要本實用新型公開了一種能夠模擬大質(zhì)量物體失重環(huán)境運動狀態(tài)的低摩擦氣浮平臺。該氣浮平臺包括氣浮滑板、氣浮基礎(chǔ)平臺和微調(diào)千斤頂，氣浮滑板放置在氣浮基礎(chǔ)平臺上，微調(diào)千斤頂支撐氣浮基礎(chǔ)平臺，載荷安裝在氣浮滑板上表面，進氣裝置安裝在氣浮滑板側(cè)面，通過進氣裝置輸入潔凈的壓縮空氣。輸入本實用新型的氣浮平臺大于0.2MPa的壓縮空氣，就能夠托起0～15000Kg的載荷，在2N初始力的作用下就能進行三維平面運動。本實用新型適用于大質(zhì)量物體的精密驅(qū)動，適合于模擬大質(zhì)量物體失重狀態(tài)的三維平面運動，特別適用于在地面模擬太空飛行器受外力后運動狀態(tài)的試驗。
文檔編號B64G7/00GK2813450SQ20052004348
公開日2006年9月6日 申請日期2005年7月15日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月15日
發(fā)明者王北江 申請人:上海宇航系統(tǒng)工程研究所