專利名稱：一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于空氣軸承實(shí)驗(yàn)測試領(lǐng)域，具體涉及一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量 直，O
背景技術(shù)：
隨著科學(xué)技術(shù)的日新月異，旋轉(zhuǎn)機(jī)械對高轉(zhuǎn)速，高精度，高穩(wěn)定性的要求越來越高。自然的對旋轉(zhuǎn)機(jī)械核心部件之一的軸承的要求也是越來越高。箔片動(dòng)壓空氣軸承是一種新型的動(dòng)壓空氣軸承，與傳統(tǒng)的剛性表面軸承相比，具有轉(zhuǎn)速高，穩(wěn)定性好，壽命長等突出優(yōu)點(diǎn)。但是由于箔片動(dòng)壓空氣軸承的理論模型還不完善，所以還不能完全依靠計(jì)算模擬來進(jìn)行箔片動(dòng)壓空氣軸承的設(shè)計(jì)，因此對箔片動(dòng)壓空氣軸承各個(gè)參數(shù)的實(shí)驗(yàn)測量是必不可少的。在實(shí)驗(yàn)中對箔片動(dòng)壓空氣軸承的阻力距的測量是整個(gè)實(shí)驗(yàn)的重點(diǎn)，也是難點(diǎn)。所以一個(gè)合適的箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量方法是實(shí)驗(yàn)順利進(jìn)行的必要條件。當(dāng)前已有的實(shí)驗(yàn)臺(tái)如參考文獻(xiàn)[1]許懷錦，劉占生，張廣輝，王永亮.油潤滑多葉箔片軸承試驗(yàn)臺(tái)設(shè)計(jì).振動(dòng)與沖擊，200827卷S期，參考文獻(xiàn)[2]Dario Rubio, Luis SanAndres. Bump-Type Foil Bearing Structural Stiffness !Experiments and Predictions. Paper no. GT2004_53611pp. 671-679,參考文獻(xiàn)[3]Xuehua Zhu, Luis San Andres. Rotordynamic Performance of Flexure Pivot Hydrostatic Gas Bearings for Oil-FreeTurbomachinery. DOI :10. 1115/1. 2720518 在使用中均存在了一些問題。由于采用了軸承座固定的傳統(tǒng)方式從而使軸承阻力距的測量變得很困難。并且在對軸承施加載荷的時(shí)候，為了不影響軸承數(shù)據(jù)測量的準(zhǔn)確性，必須采用非接觸式的加載方式，比如電磁鐵加載，這樣不但增加了實(shí)驗(yàn)臺(tái)的成本也使實(shí)驗(yàn)臺(tái)的結(jié)構(gòu)變得復(fù)雜。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的問題，本發(fā)明提供一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置。本裝置運(yùn)用相對運(yùn)動(dòng)原理，改變了當(dāng)箔片動(dòng)壓空氣軸承工作時(shí)箔片動(dòng)壓空氣軸承和軸承座固定轉(zhuǎn)軸懸浮于箔片動(dòng)壓空氣軸承上的結(jié)構(gòu)，取而代之的是轉(zhuǎn)軸固定旋轉(zhuǎn)，箔片動(dòng)壓空氣軸承和軸承座作為一個(gè)整體懸浮于轉(zhuǎn)軸上。并利用一個(gè)力臂桿，將箔片動(dòng)壓空氣軸承的阻力距的變化轉(zhuǎn)換成繩索的拉力變化，并利用拉力傳感器測量出繩索的拉力，最后通過計(jì)算便可得到箔片動(dòng)壓空氣軸承的阻力距。另外力臂桿和繩索的使用不但起到了測量箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距的作用，還對箔片動(dòng)壓空氣軸承起到軸向定位的作用。整個(gè)裝置結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高。本發(fā)明提出的一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，包括箔片動(dòng)壓空氣軸承、 軸承座、轉(zhuǎn)軸、力臂桿、調(diào)節(jié)桿、拉力傳感器、繩索、定滑輪和砝碼。所述箔片動(dòng)壓空氣軸承固定在軸承座中，箔片動(dòng)壓空氣軸承和軸承座一并安裝于轉(zhuǎn)軸上。軸承座的周向外邊緣通過螺紋孔與力臂桿的一端固定，力臂桿的另一端通過螺紋孔與調(diào)節(jié)桿的中間位置相連接。調(diào)節(jié)桿的桿向與力臂桿的桿向相垂直，調(diào)節(jié)桿的兩端均連接有繩索，其中一端的繩索與固定的拉力傳感器相連，另一段的繩索通過定滑輪與砝碼9相連。所述的力臂桿的桿向方向穿過箔片動(dòng)壓空氣軸承的軸向中點(diǎn)位置，且力臂桿的桿向方向與轉(zhuǎn)軸的軸向方向相垂直。力臂桿與調(diào)節(jié)桿通過調(diào)節(jié)連接處的螺紋孔，使力臂桿的桿向方向與調(diào)節(jié)桿的桿向方向相互垂直，且保證調(diào)節(jié)桿的桿向方向與轉(zhuǎn)軸的軸向方向相垂直，進(jìn)而使力臂桿的桿向方向、調(diào)節(jié)桿的桿向方向和轉(zhuǎn)軸的軸向方向兩兩垂直。所述的調(diào)節(jié)桿上還設(shè)置有力臂桿鎖緊螺母，用于鎖定力臂桿的位置。為了保證測量精確，所述的拉力傳感器、調(diào)節(jié)桿、定滑輪、定滑輪與調(diào)節(jié)桿之間連接的繩索以及拉力傳感器與調(diào)節(jié)桿之間連接的繩索均處于同一直線上。調(diào)節(jié)桿用螺紋孔連接在力臂桿上，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿可以改變調(diào)節(jié)桿與力臂桿的連接位置，從而達(dá)到調(diào)節(jié)力臂桿的桿向方向與繩索的水平段之間角度保持在90度的目的。調(diào)節(jié)到位后利用調(diào)節(jié)桿鎖緊螺母將調(diào)節(jié)桿的位置鎖定。所述的軸承座與力臂桿的連接處還設(shè)置有調(diào)節(jié)桿鎖緊螺母，用于鎖緊力臂桿。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)在于(1)本發(fā)明提供一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，采用箔片動(dòng)壓空氣軸承和軸承座整體懸浮在轉(zhuǎn)軸上的結(jié)構(gòu)，取代了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸懸浮的結(jié)構(gòu)，這樣可以保證箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置在不影響軸承正常工作的前提下，將力矩轉(zhuǎn)換成了拉力，使測
量簡單；(2)本發(fā)明提供一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，搭建試驗(yàn)臺(tái)方便，成本低；(3)本發(fā)明提供一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置包含了對軸承的軸向定位，使實(shí)驗(yàn)臺(tái)的搭建更加簡單；(4)本發(fā)明提供一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置通用性好，容易適應(yīng)不同型號的軸承進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。


圖1 本發(fā)明提供的一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1-箔片動(dòng)壓空氣軸承；2-軸承座；3-轉(zhuǎn)軸；4-力臂桿；5-調(diào)節(jié)桿；6-拉力傳感器； 7-繩索；8-定滑輪；9-砝碼；10-力臂桿鎖緊螺母；11-調(diào)節(jié)桿鎖緊螺母。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本發(fā)明公開一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，如圖1，包括箔片動(dòng)壓空氣軸承1、軸承座2、轉(zhuǎn)軸3、力臂桿4、調(diào)節(jié)桿5、拉力傳感器6、繩索7、定滑輪8和砝碼9。所述箔片動(dòng)壓空氣軸承1固定在軸承座2中，箔片動(dòng)壓空氣軸承1和軸承座2 —并安裝于轉(zhuǎn)軸 3上，轉(zhuǎn)軸3旋轉(zhuǎn)，軸承座2連同箔片動(dòng)壓空氣軸承1不動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)軸3的達(dá)到一定的轉(zhuǎn)速后， 轉(zhuǎn)軸3和箔片動(dòng)壓空氣軸承1之間就會(huì)由于空氣動(dòng)壓力產(chǎn)生一層空氣膜，也就是說轉(zhuǎn)軸和箔片動(dòng)壓空氣軸承1之間沒有接觸，箔片動(dòng)壓空氣軸承1與軸承座2 —同懸浮在轉(zhuǎn)軸3上。軸承座2的周向外邊緣通過螺紋孔與力臂桿4的一端固定，力臂桿4的另一端通過螺紋孔與調(diào)節(jié)桿5的中間位置相連接。調(diào)節(jié)桿5的桿向與力臂桿4的桿向相垂直，調(diào)節(jié)桿5的兩端均連接有繩索7，其中一端的繩索7與固定的拉力傳感器6相連，另一段的繩索7通過定滑輪8與砝碼9相連。
所述的力臂桿4的桿向方向穿過箔片動(dòng)壓空氣軸承1的軸向中點(diǎn)位置，且力臂桿4 的桿向方向與轉(zhuǎn)軸3的軸向方向相垂直。力臂桿4與調(diào)節(jié)桿5通過調(diào)節(jié)連接處的螺紋孔， 使力臂桿4的桿向方向與調(diào)節(jié)桿5的桿向方向相互垂直，且保證調(diào)節(jié)桿5的桿向方向與轉(zhuǎn)軸3的軸向方向相垂直，進(jìn)而使力臂桿4的桿向方向、調(diào)節(jié)桿5的桿向方向和轉(zhuǎn)軸3的軸向方向兩兩垂直。所述的調(diào)節(jié)桿5上還設(shè)置有力臂桿鎖緊螺母10，用于鎖定力臂桿的位置。為了保證測量精確，所述的拉力傳感器6、調(diào)節(jié)桿5、定滑輪8、定滑輪與調(diào)節(jié)桿之間連接的繩索7以及拉力傳感器6與調(diào)節(jié)桿5之間連接的繩索7均處于同一直線上。如圖1所示，調(diào)節(jié)桿5用螺紋孔連接在力臂桿4上，通過旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)桿5可以改變調(diào)節(jié)桿5與力臂桿4的連接位置，從而達(dá)到調(diào)節(jié)力臂桿4的桿向方向與繩索7的水平段之間角度保持在90度的目的。調(diào)節(jié)到位后利用調(diào)節(jié)桿鎖緊螺母11將調(diào)節(jié)桿5的位置鎖定。所述的軸承座2與力臂桿4的連接處還設(shè)置有調(diào)節(jié)桿鎖緊螺母10，用于鎖緊力臂桿4。如圖1所示，砝碼9通過定滑輪8給繩索7施加預(yù)緊力，根據(jù)所測量的箔片動(dòng)壓空氣軸承1的參數(shù)不同，箔片動(dòng)壓空氣軸承1所受到的阻力距也不同，這樣所需要的繩索7中的預(yù)緊力也不同，為了方便的適應(yīng)各種箔片動(dòng)壓空氣軸承1的實(shí)驗(yàn)需要，裝置可以方便的更換不同大小的砝碼9。如圖1所示，當(dāng)箔片動(dòng)壓空氣軸承1進(jìn)入工作狀態(tài)后(即轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到箔片動(dòng)壓空氣軸承的工作轉(zhuǎn)速后，箔片動(dòng)壓空氣軸承1和軸承座2將一同懸浮在轉(zhuǎn)軸3上)，箔片動(dòng)壓空氣軸承1和軸承座2將一同懸浮在轉(zhuǎn)軸3上，當(dāng)箔片動(dòng)壓空氣軸承1與軸承座3產(chǎn)生軸向位移時(shí)，調(diào)節(jié)桿5兩端的繩索7將會(huì)不在同一條直線上，這樣調(diào)節(jié)桿5兩端的繩索7 中的拉力就會(huì)產(chǎn)生與位移方向相反的分力，位移越大分力越大。這樣整個(gè)測量裝置也同時(shí)起到了箔片動(dòng)壓空氣軸承1軸向定位的作用。轉(zhuǎn)軸3是通過連接外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的，當(dāng)轉(zhuǎn)軸3的轉(zhuǎn)速達(dá)到箔片動(dòng)壓空氣軸承1的工作轉(zhuǎn)速后，箔片動(dòng)壓空氣軸承1連同軸承座2 一起將懸浮在轉(zhuǎn)軸3上。所述的轉(zhuǎn)軸3通過連接外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)軸3的轉(zhuǎn)速達(dá)到箔片動(dòng)壓空氣軸承1的工作轉(zhuǎn)速后，箔片動(dòng)壓空氣軸承3將連同軸承座2 —起懸浮在轉(zhuǎn)軸3上，箔片動(dòng)壓空氣軸承1和軸承座2受到與轉(zhuǎn)軸3旋轉(zhuǎn)方向相同的阻力距，該阻力距通過力臂桿4作用到繩索7上，繩索7中的拉力產(chǎn)生相應(yīng)的變化，拉力傳感器6的讀數(shù)隨之改變，改變的數(shù)值與力臂長度與力臂長度(力臂長度為轉(zhuǎn)軸3中心與繩索7水平段之間的垂直距離)的乘積即為箔片動(dòng)壓空氣軸承1所受到阻力距。
權(quán)利要求
1.一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，其特征在于包括箔片動(dòng)壓空氣軸承、軸承座、轉(zhuǎn)軸、力臂桿、調(diào)節(jié)桿、拉力傳感器、繩索、定滑輪和砝碼；所述箔片動(dòng)壓空氣軸承固定在軸承座中，箔片動(dòng)壓空氣軸承和軸承座安裝于轉(zhuǎn)軸上，軸承座的周向外邊緣與力臂桿的一端固定，力臂桿的另一端與調(diào)節(jié)桿相連接；調(diào)節(jié)桿的桿向與力臂桿的桿向相垂直，調(diào)節(jié)桿的兩端均連接有繩索，其中一端的繩索與固定的拉力傳感器相連，另一段的繩索通過定滑輪與砝碼相連。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，其特征在于所述的軸承座的周向外邊緣通過螺紋孔與力臂桿的一端固定。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，其特征在于力臂桿的另一端通過螺紋孔與調(diào)節(jié)桿的中間位置相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，其特征在于所述的力臂桿的桿向方向穿過箔片動(dòng)壓空氣軸承的軸向中點(diǎn)位置，且力臂桿的桿向方向與轉(zhuǎn)軸的軸向方向相垂直；力臂桿與調(diào)節(jié)桿通過調(diào)節(jié)連接處的螺紋孔，使力臂桿的桿向方向與調(diào)節(jié)桿的桿向方向相互垂直，且保證調(diào)節(jié)桿的桿向方向與轉(zhuǎn)軸的軸向方向相垂直。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，其特征在于所述的拉力傳感器、調(diào)節(jié)桿、定滑輪、定滑輪與調(diào)節(jié)桿之間連接的繩索以及拉力傳感器與調(diào)節(jié)桿之間連接的繩索均處于同一直線上。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，其特征在于所述的調(diào)節(jié)桿上設(shè)置有力臂桿鎖緊螺母，用于鎖定力臂桿的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，其特征在于所述的軸承座與力臂桿的連接處還設(shè)置有調(diào)節(jié)桿鎖緊螺母，用于鎖緊力臂桿。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，其特征在于根據(jù)不同參數(shù)箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量的需要，選擇不同大小的砝碼。
9.根據(jù)權(quán)利要求1 8任意一項(xiàng)所述的一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，其特征在于所述的轉(zhuǎn)軸通過連接外部動(dòng)力驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，當(dāng)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到箔片動(dòng)壓空氣軸承的工作轉(zhuǎn)速后，箔片動(dòng)壓空氣軸承與軸承座均懸浮于轉(zhuǎn)軸上，箔片動(dòng)壓空氣軸承和軸承座受到與轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)方向相同的阻力距，阻力距通過力臂桿作用到繩索上，繩索中的拉力產(chǎn)生變化，拉力傳感器的讀數(shù)發(fā)生改變，改變的數(shù)值與力臂長度的乘積為箔片動(dòng)壓空氣軸承所受到阻力距的大小。
全文摘要
本發(fā)明公開的一種箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置，包括箔片動(dòng)壓空氣軸承、軸承座、轉(zhuǎn)軸、力臂桿、調(diào)節(jié)桿、拉力傳感器、繩索、定滑輪和砝碼。所述箔片動(dòng)壓空氣軸承安裝在軸承座中，轉(zhuǎn)軸靠外界動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，當(dāng)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速達(dá)到箔片動(dòng)壓空氣軸承的工作轉(zhuǎn)速后，箔片動(dòng)壓空氣軸承和軸承座是懸浮在轉(zhuǎn)軸上的。本發(fā)明采用箔片動(dòng)壓空氣軸承和軸承座整體懸浮在轉(zhuǎn)軸上的結(jié)構(gòu)，取代了傳統(tǒng)的轉(zhuǎn)軸懸浮的結(jié)構(gòu)，這樣可以保證箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置在不影響軸承正常工作的前提下，將力矩轉(zhuǎn)換成了拉力，使測量簡單，且本發(fā)明提出的箔片動(dòng)壓空氣軸承阻力距測量裝置結(jié)構(gòu)簡單，可靠性高，測量精度高。
文檔編號G01L5/04GK102221435SQ20111007338
公開日2011年10月19日 申請日期2011年3月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年3月25日
發(fā)明者劉江, 周煜, 杜發(fā)榮, 韓樹軍 申請人:北京航空航天大學(xué)