[发明专利]非接触式平面气浮轴承试验台加载机构

说明书

本发明公开了一种非接触式平面气浮轴承试验台加载机构，该试验台加载机构主要由上部压力头和下部装在被测平面气浮轴承上端面的正压加载模块构成，二者由球头轴承连接。压力头包括加载螺栓、安装在加载螺栓上的手轮、固定框架；正压加载模块包括正压进气口、正压腔体、弹性箔片；正压加载模块通过正压进气口通入高压气体，对被测平面气浮轴承进行加载；测试时，正压加载模块与平面气浮轴承上表面间形成气膜，通过气膜对被测平面气浮轴承施加加载力，两相对活动面之间具有一定间隙，是非直接接触加载的。本发明的试验台加载机构进行加载时与被测平面气浮轴承无接触、动态检测、操作方便。

技术领域

本发明涉及平面气浮轴承性能测试领域，尤其涉及非接触式平面气浮轴承试验台加载机构。

背景技术

超精密气浮运动平台采用平面气浮轴承消除运动摩擦副之间的摩擦力和机械爬行现象，实现零件、试样等对象的超精密定位，广泛应用于光刻技术、数控加工、生物技术、微观测量等领域。平面气浮轴承将高压气体引入相对运动的物体间隙内形成气膜，通过气膜压力提供承载力，消除运动副之间的直接接触摩擦，实现支承和润滑的功能。

平面气浮轴承的性能测试具有较高的精度要求，一般要求加载精度高、不产生附加力矩、不影响气浮轴承运动等。传统的加载机构往往有一定的刚度，当被测轴承的气膜厚度变化时，加载面沿加载方向产生微小的位移，导致加载力大幅变化。另外，传统的加载机构也难以在一般的加工精度下提供可控、高精度的加载力。

发明内容

为了解决现有技术无法实现平面气浮轴承的加载以及加载不平衡等问题，本发明提出了一种非接触式平面气浮轴承试验台加载机构，可以检测平面气浮轴承在不同供气压力和不同载荷下，平面气浮轴承的承载能力和气膜厚度，对平面气浮轴承结构参数的优化设计、理论分析以及提高平面气浮轴承的性能等都具有重要的意义。

本发明解决加载问题所采用的技术方案是：一种非接触式平面气浮轴承试验台加载机构，其中，平面气浮轴承试验台主要由大理石台面10、加载机构、设备台架、万分表、调压阀和空气压缩机构成。该试验台加载机构主要由上部压力头和下部装在被测平面气浮轴承上端面的正压加载模块构成，二者由球头轴承连接。压力头包括加载螺栓、安装在加载螺栓的加载手轮、固定框架；正压加载模块包括正压进气口、正压腔体、弹性箔片。被测平面气浮轴承通过高压供气口通入高压气体，正压加载模块通过正压进气口通入高压气体，对被测平面气浮轴承进行加载。

通过旋转加载手轮控制正压加载模块向上或向下移动，加载螺栓采用细牙螺纹，使得控制正压加载模块移动量精度更高。

测试时，正压加载模块与被测平面气浮轴承之间产生气膜，通过气膜对被测平面气浮轴承施加加载力，两相对活动面之间具有一定间隙，是非直接接触的。

加载力通过气膜被施加到被测平面气浮轴承上，因此所施加的力是均匀的，对被测平面气浮轴承不会产生偏心和倾斜的力矩。

加载机构在各零件进行加工、装配的过程中不免出现微小误差，加载力通过气膜被施加到被测平面气浮轴承上，是非直接接触式加载，加载力的大小由供气压力决定，保证测试时不会因为零件的加工、装配的误差影响到加载精度。

正压腔体下方安装了4片弹性箔片，与正压腔体采用激光点焊连接夹角为30°。在加载过程中，正压腔体与被测平面气浮轴承之间的活动面间隙为0.1～0.5mm，通过弹性箔片实现非接触密封，弹性箔片在压力作用下产生弹性变形，与被测平面气浮轴承上表面的间隙为微米级。

正压腔体下表面与被测平面气浮轴承之间形成一个用于储存高压气体的腔室，通过气体压力向被测平面气浮轴承提供加载力。

本发明与现有技术相比具有以下优点：

1.正压加载模块与被测平面气浮轴承之间通过气膜进行加载，具有一定间隙，是非直接接触的，保证测试时被测平面气浮轴承不受任何附加力，加载力更均匀，使得加载精度更高，解决了现有加载机构中加载范围小，误差大等问题。