箔片空气轴承的气膜压力模拟设备的制作方法

1.本公开涉及测试设备领域，尤其是一种箔片空气轴承的气膜压力模拟设备。


背景技术：

2.本部分的陈述仅仅是提供了与本公开公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
3.箔片空气轴承作为一种新型的动压空气轴承，除具备传统气体轴承转速和回转精度高、功耗小、无污染、寿命长以及能在恶劣工作环境下工作等优点，还具备自适应性好、制造装配精度要求低、抗冲击性能好、稳定性高、无需专门润滑和冷却系统、维护成本低等优点，在鼓风机、氢燃料电池压缩机、电子涡轮增压器、飞机环境控制系统{acm)，辅助动力系统(apu)、微型燃气轮机以及小型航空涡轮发动机等高速旋转机械中得到了广泛的应用。
4.如图1所示，在转子达到稳定前，转子1会对箔片空气轴承的箔片2产生方向、大小均不相同的压力，会对箔片空气轴承的波箔和顶箔产生不同程度挤压变形。


技术实现要素：

5.鉴于以上内容，有必要提供一种箔片空气轴承的气膜压力模拟设备，用于模拟箔片在转子转动产生的气压下的工况。
6.本公开提供了一种箔片空气轴承的气膜压力模拟设备，包括：
7.底板，用于安装箔片空气轴承的箔片；
8.加载机构，包括吹气盘和喷嘴，所述喷嘴连接于所述吹气盘并且朝向所述底板，用于向所述底板上的箔片喷射气流以施加气压；
9.传感器模块，包括力传感器，所述力传感器连接于所述底板的用于放置所述箔片的区域，用于在所述喷嘴朝向所述箔片喷射气流时检测所述箔片承载的压力。
10.优选地，所述加载机构包括多个喷嘴，所述喷嘴呈点阵状设置于所述吹气盘。
11.优选地，所述加载机构还包括第一位移平台，所述吹气盘连接于所述第一位移平台，所述第一位移平台用于沿竖直方向通过移动所述吹气盘以调整所述喷嘴相对所述箔片的距离。
12.优选地，所述传感器模块还包括形变传感器，用于检测所述箔片在所述喷嘴通过向所述箔片喷射气流而产生的形变量。
13.优选地，所述形变传感器包括光栅测微仪，所述光栅测微仪朝向所述底板用于放置所述箔片的区域以检测所述箔片的形变量。
14.优选地，所述传感器模块还包括固定板，所述光栅测微仪连接于所述固定板并且朝向所述底板。
15.优选地，所述传感器模块还包括第二位移平台，所述固定板连接于所述第二位移平台，所述第二位移平台用于沿竖直方向通过移动所述固定板以调整所述光栅测微仪与所述箔片的距离。
16.优选地，所述箔片包括波箔和顶箔，所述波箔放置于所述底板，所述顶箔位于所述波箔上。
17.优选地，所述光栅测微仪位于所述顶箔的上方以检测所述顶箔和所述波箔的形变量。
18.优选地，所述第一位移平台和第二位移平台包括固定架、移动板、调节杆和锁定组件；
19.所述移动板沿竖直方向移动地连接于所述固定架，所述调节杆连接于所述移动板并且抵接于所述固定架，用于通过伸出或者缩短时抵接所述固定架以调整所述移动板的位置；
20.所述锁定组件包括连接片和锁定件，所述连接片连接于所述固定架，并且设有一沿竖直方向延伸的长孔，所述锁定件穿过长孔连接于所述移动板以锁定所述移动板。
21.相较于现有技术，上述的箔片空气轴承的气膜压力模拟设备将箔片放置于底板，通过喷嘴向底板上的箔片喷射气流以施加气压，然后通过箔片下方的力传感器检测箔片在气压作用下承载的压力，实现在转子在箔片空气轴承中旋转达到稳定前，转子旋转产生的气压作用于箔片的工况的模拟。
附图说明
22.为了更清楚地说明具体实施方式，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1是箔片在气膜压力下承受的压力的示意图。
24.图2是箔片空气轴承的气膜压力模拟设备的结构示意图。
25.图3是底板和箔片的结构示意图。
26.图4是加载机构的结构示意图。
27.图5是第一位移平台的结构示意图。
28.图6是光栅测微仪和第二位移平台的结构示意图。
29.主要元件符号说明
30.底板10传感器模块20第二位移平台21固定板22加载机构30第一位移平台31固定架311移动板312调节杆313螺杆3131螺母3132连接片314
长孔3141锁定件315吹气盘32喷嘴33波箔40顶箔41
31.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本公开。
具体实施方式
32.为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本公开进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本技术的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，所描述的实施方式仅仅是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。
33.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本公开。
34.在各实施例中，为了便于描述而非限制本公开，本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
35.图2是箔片空气轴承的气膜压力模拟设备的结构示意图。如图2所示，箔片空气轴承的气膜压力模拟设备用于模拟转子在稳定旋转之前，模拟转动产生的气压对箔片空气轴承的箔片影响的工况。该气膜压力模拟设备包括底板10、加载机构30和传感器模块20，底板10用于承载待测试的箔片，加载机构30用于向箔片施加具有预设流量和气压的气膜，传感器模块20用于检测箔片在上述气流形成的气膜的作用下的各种参数，从而对箔片在气膜压力的工况下做出评估。
36.图2是底板10和箔片的结构示意图。如图2所示，底板10大体呈平板状结构，用于安装箔片空气轴承的箔片。底板10大体呈平板状结构，本实施方式中，底板10沿水平方向设置，所述箔片包括波箔40和顶箔41，所述波箔40放置于所述底板10，所述顶箔41位于所述波箔40上。
37.图4是加载机构30的结构示意图。如图4所示，加载机构30包括第一位移平台31、吹气盘32和喷嘴33。第一位移平台31用于安装吹气盘32和喷嘴33，并且可以精确地沿竖直方向移动以调整吹气盘32和喷嘴33的位置。吹气盘32用于固定和安装喷嘴33，喷嘴33用于喷射气流以模拟转子转动产生的气膜。
38.图5是第一位移平台31的结构示意图。如图5所示，所述吹气盘32连接于所述第一位移平台31，所述第一位移平台31用于沿竖直方向通过移动所述吹气盘32以调整所述喷嘴33相对所述箔片的距离。所述第一位移平台31包括固定架311、移动板312、调节杆313和锁
定组件。本实施方式中，固定架311可以安装于底板10上，所述移动板312沿竖直方向移动地连接于所述固定架311。例如，移动板312和固定架311之间设有滑块和滑轨结构，移动板312和固定架311通过滑块
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滑轨结构连接，这样，移动板312可以相对固定架311沿竖直方向移动。所述调节杆313连接于所述移动板312并且抵接于所述固定架311，用于通过伸出或者缩短时抵接所述固定架311以调整所述移动板312的位置。作为示例性的，调节杆313包括螺杆3131和螺母3132，螺母3132连接于移动块，螺杆3131与螺母3132螺纹连接，并且穿过螺母3132抵接于固定架311上。在使用时，转动螺杆3131，使得螺杆3131相对螺母3132转动，由于螺杆3131的底部抵接于固定架311上，从而可以带动移动板312移动，实现移动板312位置的精确调节。所述锁定组件包括连接片314和锁定件315，所述连接片314连接于所述固定架311，并且设有一沿竖直方向延伸的长孔3141。所述锁定件315可以是螺钉，穿过长孔3141连接于所述移动板312以锁定所述移动板312。
39.吹气盘32设有一用于安装喷嘴33，并且沿水平方向延伸。吹气盘32连接于第一位移平台31以通过第一位移平台31调整吹气盘32在竖直方向的位置。具体的，吹气盘32连接于第一位移平台31的移动板312，从而可以通过转动调节杆313调整吹气盘32的位置。所述喷嘴33沿竖直方向延伸，连接于所述吹气盘32并且朝向所述底板10，用于向所述底板10上的箔片喷射气流以施加气压。本实施方式中，所述喷嘴33包含多个，呈点阵状设置于所述吹气盘32，每个喷嘴33独立连接于一根气管，该气管连接控制系统，这样，可以独立控制通过气管的流量与压力，模拟实际转子在箔片空气轴承中旋转达到稳定前，气压对波箔40和顶箔41产生的不同的压力。
40.传感器模块20包括力传感器和形变传感器。所述力传感器连接于所述底板10的用于放置所述箔片的区域，用于在所述喷嘴33朝向所述箔片喷射气流时检测所述箔片承载的压力。在箔片承载喷嘴33喷射的气流时，可以通过设于底板10且位于箔片下方的力传感器检测出箔片承受的加载力。形变传感器用于检测所述箔片在所述喷嘴33通过向所述箔片喷射气流而产生的形变量。在一些实施方式中，所述形变传感器包括光栅测微仪，所述光栅测微仪朝向所述底板10用于放置所述箔片的区域以检测所述箔片的形变量。
41.图6是光栅测微仪和第二位移平台21的结构示意图。如图6所示，所述传感器模块20还包括固定板22，所述光栅测微仪连接于所述固定板22并且朝向所述底板10。所述固定板22连接于所述第二位移平台21的移动板312，所述第二位移平台21用于沿竖直方向通过移动所述固定板22以调整所述光栅测微仪与所述箔片的距离。在使用时，调整第二位移平台21的高度，通过固定板22带动光栅测微仪移动，直至所述光栅测微仪位于所述顶箔41的上方以检测所述顶箔41和所述波箔40的形变量。优选地，第二位移平台21的结构与第一位移平台31的结构相同，此处不再进行赘述。
42.工作时，将波箔40和顶箔41固定在带有力传感器的底板10上，吹气盘32固定在第一位移平台31通过第一位移平台31精确控制吹气盘32的喷嘴33与顶箔41相隔的距离。
43.吹气盘32的每个喷嘴33连接独立的气管，每根气管通过控制系统，独立控制通过气管的流量与压力，通过向箔片喷射气流来模拟实际转子在箔片空气轴承中旋转达到稳定前气压对波箔40和顶箔41产生的不同的压力。
44.在气流喷射过程找那个，通过力传感器采集箔片承受的压力的大小，光栅测微仪采集顶箔41的形变量。
45.最后，将采集的数据传送到计算机，对采集到的数据与喷嘴33喷出不同气压拟合后的数据做分析。
46.上述的箔片空气轴承的气膜压力模拟设备将箔片放置于底板10，通过喷嘴33向底板10上的箔片喷射气流以施加气压，然后通过箔片下方的力传感器检测箔片在气压作用下承载的压力，实现在转子在箔片空气轴承中旋转达到稳定前，转子旋转产生的气压作用于箔片的工况的模拟。上述的箔片空气轴承的气膜压力模拟设备结构简单，搭建调试方便，可轻松更换待测试的波箔40和顶箔41，且可模拟不同工况下，转子在箔片空气轴承中旋转达到稳定前气压对波箔40和顶箔41的影响。
47.在本公开所提供的几个具体实施方式中，对于本领域技术人员而言，显然本公开不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本公开。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本公开的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本公开内。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
48.以上实施方式仅用以说明本公开的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本公开进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本公开的技术方案的精神和范围。