[发明专利]一种静压空气止推轴承承载测试装置及方法

权利要求书

1.一种静压空气止推轴承承载测试装置，其特征在于，包括气动系统(3)，主体部分和控制系统(1)；

所述气动系统(3)包括气源(3-1)、气动三联件(3-2)、第一流量控制阀(3-3)、三位四通电磁换向阀(3-5)、第二流量控制阀(3-6)、双作用气缸(3-7)和消声器(3-4)；所述双作用气缸(3-7)无杆腔进气口和有杆腔出气口分别通过气管连接所述三位四通电磁换向阀(3-5)的A口和B口，所述双作用气缸(3-7)无杆腔进气口与所述三位四通电磁换向阀(3-5)之间设有第二流量控制阀(3-6)；所述气源(3-1)通过气管依次连接气动三联件(3-2)、三通和所述三位四通电磁换向阀(3-5)的进气口P；所述三通另一端通过气管依次连接第一流量控制阀(3-3)和静压空气止推轴承(9)进气口；所述三位四通电磁换向阀(3-5)排气口O安装所述消声器(3-4)；

所述主体部分包括龙门支撑梁(5)、静压空气止推轴承(9)、基座(11)、工作台(10)和弹簧减震结构(4)；所述基座(11)上固定有所述龙门支撑梁(5)和工作台(10)；所述双作用气缸(3-7)通过螺纹固定在所述龙门支撑梁(5)上；所述工作台(10)上安装所述静压空气止推轴承(9)，所述静压空气止推轴承(9)上螺纹连接受力杆；所述弹簧减震结构(4)包括大钢球、小钢球，弹簧和套筒；所述弹簧一端固定连接大钢球，另一端固定连接小钢球；所述大钢球上固定套筒，且直径大于套筒内径；所述小钢球直径小于套筒内径，且在套筒内根据弹簧力自由伸缩；所述受力杆直径小于套筒内径；所述弹簧减震结构(4)安装在双作用气缸(3-7)和受力杆之间；所述龙门支撑梁(5)设有水平的横杆(12)，所述横杆上安装有位移传感器(6)，用于测量在负载作用下所述静压空气止推轴承(9)气膜厚度h；所述位移传感器(6)通过数据线连接仪表(2)；标尺(7)固定安装在静压空气止推轴承(9)表面，用于测量弹簧减震结构(4)的弹簧压缩量X；

所述控制系统(1)通过控制所述三位四通电磁换向阀(3-5)控制双作用气缸(3-7)的动作；所述控制系统(1)通过弹簧压缩量X和气膜厚度h绘制承载能力W与气膜厚度h的关系曲线，所述控制系统(1)通过Kw＝dW/dh绘制Kw—h关系曲线。

2.根据权利要求1所述静压空气止推轴承承载测试装置，其特征在于，所述横杆(12)上安装有直线轴承(8)，所述受力杆穿过直线轴承(8)，且间隙配合。

3.根据权利要求1所述静压空气止推轴承承载测试装置，其特征在于，所述受力杆与小钢球接触面为弧面。

4.根据权利要求1所述静压空气止推轴承承载测试装置，其特征在于，所述双作用气缸(3-7)的拉杆与大钢球接触面为弧面。

5.一种根据权利1所述的静压空气止推轴承承载装置的测试方法，其特征在于，包括如下步骤：

S01：开启仪表(2)并校零；

S02：打开气源，通过所述控制系统(1)保持三位四通电磁换向阀(3-5)在中位，调节第一流量控制阀(3-3)，使静压空气止推轴承(9)达到悬浮状态，此时为零负载状态，记录此时仪表(2)显示的数据即为h₀，即气膜的初始厚度；并且记录标尺(7)处的距离记X₀；

S03：将第二流量控制阀(3-6)关闭，通过所述控制系统(1)使三位四通电磁换向阀(3-5)的SB1得电，即双作用气缸(3-7)无杆腔进气，打开第二流量控制阀(3-6)，通过调节第二流量控制阀(3-6)控制双作用气缸(3-7)前进的速度；

S04：设定△为固定值，选取n个测试点，且h₀-h_i＝i*△，且i∈(1,n)，其中i表示第i个测量点，h_i表示第i个测量点时气膜厚度；当仪表测得气膜厚度变为h_i时，通过所述控制系统(1)使三位四通电磁换向阀(3-5)SB1失电，即三位四通电磁换向阀(3-5)在中位，记录读取指针在标尺上的读数记为X_i；通过所述控制系统(1)使三位四通电磁换向阀(3-5)的SB1得电，双作用气缸(3-7)继续前进，当仪表测得气膜厚度变为h_i+1时，通过所述控制系统(1)使三位四通电磁换向阀(3-5)SB1失电，记录读取指针在标尺上的读数记为X_i+1；重复上面步骤，直至i＝n；

S05：根据胡克定律，将X₀和X_i带入公式W＝k(X₀-X_i)，计算求得承载能力，记作W_i；

S06：根据测试记录的W_i和h_i绘制承载能力W与气膜厚度h的关系曲线；

S07：由刚度计算公式Kw＝dW/dh，绘制Kw—h关系曲线。