CN207894771U - 一种基于电磁法测量气膜间隙内气体密度的装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种基于电磁法测量气膜间隙内气体密度的装置，属于精密设备性能检测领域。本实用新型包括传感器支架、大理石水平隔振平台、主动空气静压轴承、微位移传感器、电磁线圈、压缩弹簧、随动空气静压轴承、节流阀、空气静压轴承进气管、压力调节阀、压力表、空气压缩机。本实用新型装置简单，只需要额外添加微位移传感器、电容测量仪以及微力传感器；模型简化，容易理解，数据处理量小，简单方便；可以灵活快速地调节空气静压轴承的气膜间隙，可通过在轴承中增加电磁加载装置，施加一个作用力在空气静压主轴承上，实现调节空气静压轴承气膜间隙的功能，通过公式计算气膜间隙变化，从而计算出气膜间隙内气体密度，可通过多次测试将气膜间隙内气体密度测量出来，可靠性高且易于实现；仪器应用普遍，成本低。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种基于电磁法测量气膜间隙内气体密度的装置，属于精密设备性能检测领域。
背景技术
空气静压轴承以空气为润滑介质，具有超低的摩擦系数和很高的运动精度，对环境如低温、高温、辐射等耐受力较强，在航空航天以及精密机械中得到了广泛应用，气膜间隙改变会影响到空气静压轴承承载力，所以控制空气静压轴承的气膜间隙，其气膜间隙的变化，会引起气膜间隙电容的变化，通过实验测试空气静压轴承电容的变化也是求出气膜密度的重要内容之一。
发明内容
本实用新型的目的在于提供一种基于电磁法测量气膜间隙内气体密度的装置，包括传感器支架1、大理石水平隔振平台2、主动空气静压轴承3、微位移传感器4、电磁线圈5、压缩弹簧6、随动空气静压轴承7、空气压缩机12；主动空气静压轴承3放置在大理石水平隔震平台2上，微位移传感器4竖直放置于主动空气静压轴承3上，通过传感器支架1对微位移传感器4进行固定，传感器支架1的另一端固定在大理石水平隔振平台2上；随动空气静压轴承7位于主动空气静压轴承3的正上方，二者相对安装，主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7通过压缩弹簧6连接，对压缩弹簧6施加预紧力，主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7的四个角上均装有电磁线圈5, 主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7上的电磁线圈5上、下位置相对放置，可通过调节线圈中电流的大小来改变磁场的大小，实现电磁加载功能，从而可以灵活调整主动空气静压轴承3的气膜厚度；主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7内部均设有空气静压轴承进气管9，两个空气静压轴承进气管9均与空气压缩机12连通，主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7上分别设有一个压力传感器，压力传感器位于主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7与压缩弹簧6的连接处。
本实用新型所述静压轴承进气管9与空气压缩机12连通的管路上依次设有节流阀8、压力调节阀10、压力表11，通过调节压力调节阀10来调节供气压力的大小。
本实用新型所述压力传感器的型号为HM91，属于微型、超薄型压力传感器。
本实用新型所述两个空气静压轴承在运动过程中保持同步，主动空气静压轴承3用来承受外部载荷，随动空气静压轴承7跟随主动轴承运动。
本实用新型的工作过程是：当主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7工作时，通过控制电磁线圈5之间磁场大小，灵活调整空气静压轴承气膜厚度，使主动空气静压轴承3的气膜间隙改变，以形成动压分布，主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7变成动、静两种形式静压结合，提高轴承的承载能力和运动的稳定性。并且还可以通过预先测量整个装置在运动过程中的直线度误差，根据测得的误差设定不同时刻轴承的气膜间隙厚度，进行误差的前馈补偿，这样可以降低对气浮导轨的直线度和平整度要求，降低导轨加工制造成本，通过适当的调整姿态还可以减小气膜间隙，减小气浮支承微振动的程度。通过设计的磁力动态加载装置原理上是通过控制电磁力调节空气静压轴承的气膜间隙，从而调整空气静压轴承的动力学特性。根据理论分析可知，当磁力间隙与气膜间隙相近时，气膜间隙的变化会同时影响承载力和电磁吸引力，同样的道理，电磁力的变化会导致气膜间隙的变化，进而会影响空气静压轴承承载力。利用HM91压力传感器精确检测空气静压轴承所受压力P（取上下两个传感器测量值的平均值），采用微位移传感器，能更加准确的测量气膜间隙的变化Δh。
具体公式如下：
P：气膜间隙压力；g：重力加速度；Δh：气膜间隙的变化
本实用新型的有益效果是：装置简单，只需要额外添加电磁线圈；模型简化，容易理解，数据处理量小，简单方便；可以灵活快速地调节空气静压轴承的姿态，可通过在轴承中增加电磁加载装置，施加一个作用力在空气静压主轴承上，实现调节空气静压轴承气膜间隙的功能，通过公式计算气膜间隙变化，从而计算出气膜间隙内气体密度，可通过多次测试将气膜间隙内气体密度测量出来，可靠性高且易于实现；仪器应用普遍，成本低；还有大理石水平隔震平台可以有效减小由于气膜间隙时产生的干扰信号对测试结果的影响，减小测量误差，提高测量精度，保证测量结果准确性。
附图说明
图1 是本实用新型的结构示意图。
图中：1-传感器支架；2-大理石水平隔振平台；3-主动空气静压轴承；4-微位移传感器；5-线圈；6-压缩弹簧；7-随动空气静压轴承；8-节流阀；9-空气静压轴承进气管；10-压力调节阀；11-压力表；12-空气压缩机。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细说明，但本实用新型的保护范围并不限于所述内容。
实施例1
一种基于电磁法测量气膜间隙内气体密度的装置，包括传感器支架1、大理石水平隔振平台2、主动空气静压轴承3、微位移传感器4、电磁线圈5、压缩弹簧6、随动空气静压轴承7、空气压缩机12；主动空气静压轴承3放置在大理石水平隔震平台2上，微位移传感器4竖直放置于主动空气静压轴承3上，通过传感器支架1对微位移传感器4进行固定，传感器支架1的另一端固定在大理石水平隔振平台2上；随动空气静压轴承7位于主动空气静压轴承3的正上方，二者相对安装，主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7通过压缩弹簧6连接，并对压缩弹簧6施加预紧力，此时压力传感器会显示出此时的压力值；主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7的四个角上均装有电磁线圈5, 主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7上的电磁线圈5上、下位置相对放置，可通过调节线圈中电流的大小来改变磁场的大小，实现电磁加载功能，从而可以灵活调整主动空气静压轴承3的气膜厚度；主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7内部均设有空气静压轴承进气管9，两个空气静压轴承进气管9均与空气压缩机12连通，主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7上分别设有一个压力传感器(为HM91微型、超薄型压力传感器)，压力传感器位于主动空气静压轴承3和随动空气静压轴承7与压缩弹簧6的连接处。本实施例所述静压轴承进气管9与空气压缩机12连通的管路上依次设有节流阀8、压力调节阀10、压力表11，通过调节压力调节阀10来调节供气压力的大小（如图1所示）。
上面结合附图对本实用新型的具体实施方式作了详细说明，但是本实用新型并不限于上述实施方式，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。
Claims (3)
1.一种基于电磁法测量气膜间隙内气体密度的装置，其特征在于：包括传感器支架（1）、大理石水平隔振平台（2）、主动空气静压轴承（3）、微位移传感器（4）、电磁线圈（5）、压缩弹簧（6）、随动空气静压轴承（7）、空气压缩机（12）；主动空气静压轴承（3）放置在大理石水平隔震平台（2）上，微位移传感器（4）竖直放置于主动空气静压轴承（3）上，通过传感器支架（1）对微位移传感器（4）进行固定，传感器支架（1）的另一端固定在大理石水平隔振平台（2）上；随动空气静压轴承（7）位于主动空气静压轴承（3）的正上方，二者相对安装，主动空气静压轴承（3）和随动空气静压轴承（7）通过压缩弹簧（6）连接，并对压缩弹簧（6）施加预紧力；主动空气静压轴承（3）和随动空气静压轴承（7）的四个角上均装有电磁线圈（5）,随动空气静压轴承（7）和主动空气静压轴承（3）上的电磁线圈（5）上、下位置相对放置，主动空气静压轴承（3）和随动空气静压轴承（7）内部均设有空气静压轴承进气管（9），两个空气静压轴承进气管（9）均与空气压缩机（12）连通，主动空气静压轴承（3）和随动空气静压轴承（7）上分别设有一个压力传感器，压力传感器位于主动空气静压轴承（3）和随动空气静压轴承（7）与压缩弹簧（6）的连接处。
2.根据权利要求1所述基于电磁法测量气膜间隙内气体密度的装置，其特征在于：静压轴承进气管（9）与空气压缩机（12）连通的管路上依次设有节流阀（8）、压力调节（10）、压力表（11）。
3.根据权利要求1所述基于电磁法测量气膜间隙内气体密度的装置，其特征在于：压力传感器的型号为HM91，属于微型、超薄型压力传感器。
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