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专利名称：带有气浮导向的气浮加载实验装置的制作方法
技术领域：
本发明属于加载实验装置技术领域，具体涉及一种气浮加载实验装置。
背景技术：
背景专利号为200810019550. 2的“气浮式多维力传感器及多维力测量方法”中公开了一种气浮式多维力测量方法，它的原理是用16个气浮喷嘴将浮板完全浮起，通过测量气浮喷嘴中特定部位的气体压力来换算出喷嘴受到的浮力，进而计算出浮板上受到的作用力。在对上述气浮式多维力传感器的性能研究和设计过程中，需要了解气浮喷嘴与浮板所组成的喷嘴-浮板机构中被测点的气体压力与浮板上作用力之间的对应关系，因此需要设计一种加载实验装置开展实验。以往使用的简单的加载实验装置如图6所示其中，01是套筒，02是加重块，03是轴，04是被测气浮喷嘴，05是底座，06是螺钉，07是支架，08是螺钉。套筒01通过螺钉06 与支架07固联，支架07通过螺钉08与底座固联，轴03以间隙配合的形式安放在套筒01 中，轴03为下端封闭、上端开放的中空结构，加重块02可放入轴03的中空腔体中，轴03的下端面与轴线垂直，将轴03的轴线调整为铅垂位置；被测气浮喷嘴04安放在底座05上，调整气浮喷嘴04的位置使其位于轴03下端正下方并使喷嘴端面保持水平。实验时向被测气浮喷嘴04中接入具有一定压力的压缩气体，被测气浮喷嘴04喷出的气体将轴03浮起，被测气浮喷嘴04与轴03的下端面形成喷嘴-浮板机构；向轴03的中空腔体内加入重量已知的加重块02可测出对应的被测气浮喷嘴04中特定部位的气体压力，不断改变所加入的加重块的数量，则可获得由被测气浮喷嘴04与轴03下端面所形成的喷嘴-浮板机构中被测点的气体压力与浮板上作用力之间的对应关系。

发明内容
为了解决上述气浮加载实验装置存在的加载精度不高的问题，本发明通过结构改进提供一种带有气浮导向的气浮加载实验装置。具体的技术解决方案如下
带有气浮导向的气浮加载实验装置包括直立状的支架7，所述支架7的下部安装有底座5，与底座对应支架7的上部安装有套筒I ;所述套筒I的轴向贯通，且与底座5对应，套筒I内设有轴3 ;所述轴3的轴向开设有盲孔，盲孔内设有二块以上的加重块2，所述套筒I 的上端和下端分别开设有直径较大的台阶孔，套筒I上端的台阶孔内过盈配合设有上气浮轴承11，上气浮轴承11的外圆周中部开设有上环形槽13，与轴3对应的上环形槽13的径向上均布设有两个以上的上进气小孔12;上气浮轴承11的内圆周上沿轴向开设有键槽10， 与键槽10对应的轴3上过盈配合连接着导向键9的一半，导向键9的另一半间隙配合位于键槽10内；与上气浮轴承的上环形槽13对应的套筒I上开设有上进气口 14 ;套筒I下端的台阶孔内过盈配合设有下气浮轴承17，下气浮轴承17的外圆周中部开设有下环形槽19， 与轴3对应的下环形槽19的径向上均布设有两个以上的下进气小孔18 ;与下气浮轴承的下环形槽19对应的套筒I上开设有下进气口 20 ;所述套筒I上开设有排气孔21。上气浮轴承11的键槽10两侧壁上分别开设有连通上环形槽13的键槽进气孔。本发明通过对现有的气浮实验装置的改进，产生了积极效果加载轴完全被气体支承，当加载轴处于受力平衡状态时，轴与套筒以及导向键之间不存在固体接触，因而不存在静摩擦力，从而保证加载过程中无摩擦力产生的误差。


图I为本发明结构主视图。图2为图I的俯视图。图3为图2中的A-A剖视图。图4为图I中的B-B剖视图。图5为图I中的D-D剖视图。图6为现有气浮加载实验装置的结构示意图。上述图I 图6中序号套筒I、加重块2、轴3、被测气浮喷嘴4、底座5、螺钉6、支架7、导向键9、键槽10、上气浮轴承11、上进气小孔12、上环形槽13、上进气口 14、键槽进气孔15、下气浮轴承17、下进气小孔18、下环形槽19、下进气口 20、排气孔21。
具体实施例方式下面结合附图，通过实施例对本发明作进一步地说明。实施例
参见图I、图2和图3，带有气浮导向的气浮加载实验装置包括直立状的支架7，支架7 的下部安装有底座5，与底座5对应支架7的上部安装有套筒I ;套筒I的轴向贯通，且与底座5对应，套筒I内设有轴3 ;轴3的轴向开设有盲孔，盲孔内设有二块以上的加重块2。 套筒I的上端和下端分别开设有台阶孔，套筒I上端的台阶孔内过盈配合安装有上气浮轴承11，上气浮轴承11的外圆周中部开设有上环形槽13，与轴3对应的上环形槽13的径向上均布开设有四个上进气小孔12 ;上气浮轴承11的内圆周上沿轴向开设有键槽10，与键槽 10对应的轴3上过盈配合连接着导向键9的一半，导向键9的另一半间隙配合位于键槽10 内；与上气浮轴承的上环形槽13对应的套筒I上开设有上进气口 14 ;上气浮轴承11的键槽10与相邻两侧的上进气小孔12之间的夹角呈45度，键槽10两侧壁上分别开设有连通上环形槽13的键槽进气孔15，见图5。套筒I下端的台阶孔内过盈配合安装有下气浮轴承 17,下气浮轴承17的外圆周中部开设有下环形槽19，与轴3对应的下环形槽19的径向上均布开设有四个下进气小孔18 ;与下气浮轴承的下环形槽19对应的套筒I上开设有下进气口 20，见图4。套筒I上中部开设有排气孔21，见图I。被测气浮喷嘴4安放在轴3正下方的底座5上，安装时保持被测气浮喷嘴4的端面与轴3的下端面平行。实验时分别向上进气口 14、下进气口 20以及被测气浮喷嘴4供给一定压力的气体。压缩气体经上进气口 14进入上环形槽13，再由4个上进气小孔12和键槽进气孔15分别进入上气浮轴承11和轴3之间的间隙以及导向键9侧面与键槽10之间的间隙，并从上气浮轴承11的两端流出，一端流出的气体直接排入大气，另一端流出的气体经轴3和套筒I之间的间隙由排气孔21排入大气；轴3和上气浮轴承11之间的气流形成支承气膜,上气浮轴承11通过气膜对轴3形成径向气浮支承；压缩气体经下进气口 20进入下环形槽19， 再由4个下进气小孔18进入轴3与下气浮轴承17之间的间隙，并从下气浮轴承17的两端流出，一端流出的气体直接排入大气,另一端流出的气体经轴3和套筒I之间的间隙由排气孔21排入大气；轴3和下气浮轴承17之间的气流形成支承气膜,下气浮轴承17通过气膜对轴3形成径向气浮支承。导向键9的作用是限制轴3在完全悬浮情况下绕其自身轴线自由转动，以消除由于轴3的自由转动而导致的加载重量的波动；被测气浮喷嘴4喷出的气体在被测气浮喷嘴4的端面与轴3的下端面之间形成支承气膜，从而轴3完全被气浮支承，轴 3及其内的加重块2的重量被准确加载到被测气浮喷嘴4的端面与轴3的下端面之间的支承气膜之上。实验过程中，向轴3中加入重量已知的加重块2可测出对应的被测气浮喷嘴4中特定部位的气体压力，不断改变所加入的加重块2的数量，则可获得由被测气浮喷嘴4与轴 3下端面所形成的喷嘴-浮板机构中被测点的气体压力与浮板上作用力之间的对应关系。
权利要求
1.带有气浮导向的气浮加载实验装置，包括直立状的支架(7)，所述支架(7)的下部安装有底座(5)，与底座对应支架(7)的上部安装有套筒(I);所述套筒(I)的轴向贯通，且与底座(5 )对应，套筒(I)内设有轴(3 );所述轴(3 )的轴向开设有盲孔，盲孔内设有二块以上的加重块(2)，其特征在于所述套筒(I)的上端和下端分别开设有直径较大的台阶孔，套筒(I)上端的台阶孔内过盈配合设有上气浮轴承(11)，上气浮轴承(11)的外圆周中部开设有上环形槽(13)，与轴(3)对应的上环形槽(13)的径向上均布设有两个以上的上进气小孔 (12 );上气浮轴承(11)的内圆周上沿轴向开设有键槽(10 )，与键槽(10 )对应的轴(3 )上过盈配合连接着导向键(9)的一半，导向键(9)的另一半间隙配合位于键槽(10)内；与上气浮轴承的上环形槽(13)对应的套筒(I)上开设有上进气口 14 ;套筒(I)下端的台阶孔内过盈配合设有下气浮轴承(17)，下气浮轴承(17)的外圆周中部开设有下环形槽(19)，与轴(3) 对应的下环形槽(19)的径向上均布设有两个以上的下进气小孔(18);与下气浮轴承的下环形槽(19 )对应的套筒(I)上开设有下进气口 20 ;所述套筒(I)上开设有排气孔(21)。
2.根据权利要求I所述的带有气浮导向的气浮加载实验装置，其特征在于上气浮轴承(11)的键槽(10)两侧壁上分别开设有连通上环形槽(13)的键槽进气孔。
3.根据权利要求I所述的带有气浮导向的气浮加载实验装置，其特征在于与轴(3)对应的上环形槽(13)的径向上均布设有四个上进气小孔(12)。
4.根据权利要求I所述的带有气浮导向的气浮加载实验装置，其特征在于与轴(3)对应的下环形槽(19)的径向上均布设有四个下进气小孔(18)。
全文摘要
本发明涉及带有气浮导向的气浮加载实验装置。该装置的支架上部和下部分别安装有套筒和底座；套筒内设有轴；轴的盲孔内设有加重块；套筒的上端和下端分别开设有台阶孔，套筒上、下端的台阶孔内过盈配合设有气浮轴承，气浮轴承的外圆周中部开设有环槽，与轴对应的环槽的径向上均布设有两个以上的进气小孔；上气浮轴承的内圆周上沿轴向开设有键槽，轴上设有导向键，导向键一端间隙配合位于键槽内；套筒上还开设有排气孔。本发明的加载轴完全被气体支承，当加载轴处于受力平衡状态时，轴与套筒以及导向键之间不存在固体接触，因而不存在静摩擦力，从而保证加载过程中无摩擦力产生的误差。
文档编号G01M13/00GK102589866SQ20121004344
公开日2012年7月18日 申请日期2012年2月24日 优先权日2012年2月24日
发明者余晓芬, 刘凯, 张国全, 张文伟, 杨卓, 武奎, 牛国昊, 董云飞, 黄斌, 黄英 申请人:合肥工业大学