一种用于气浮滑块压强分布的验证装置及方法

技术领域

本发明涉及一种验证装置，尤其涉及一种用于气浮滑块压强分布的验证装置及方法。

背景技术

随着气浮滑块技术的不断发展，在传统的气浮滑块基础之上，重力预载、磁力预载、真空预载等技术也在不断涌现且不断完善，为了更好的研究产品的性能以及验证仿真模型的可行性，对每个小孔节流静压气浮单元气体的压强分布进行测试十分具有意义。

对于目前绝大多数的气浮类产品而言，大多数的检测为对其不同气膜间隙下刚度的检测，在绝大多数仿真模型中都可以查看每个小孔节流静压气浮单元在不同条件下压强的分布情况，但是仿真模型的结果都过于理想化，给定条件多为空气不可压缩，且都为层流，而实际情况并不都是理想状态，验证的侧重点却往往忽视这一点，这对于完善仿真模型的实验是不可取的，这也就意味着验证的必要性，无论是对产品还是学术都具有重要的意义。

因此需要一种能够检测每个小孔节流静压气浮单元的压强，并将气浮滑块的压强分布可视化的用于气浮滑块压强分布的验证装置。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供一种用于气浮滑块压强分布的验证装置及方法。

本发明技术方案如下所述：

一种用于气浮滑块压强分布的验证装置，包括工作台、设置在所述工作台上的移动板、驱动所述移动板运动的驱动机构以及设置在所述移动板上方的限位机构，所述限位机构与所述工作台之间设有若干支撑柱，气浮滑块放置在所述移动板的上方，所述气浮滑块的下表面设有若干节流孔，所述气浮滑块通气时，所述气浮滑块与所述移动板之间形成气膜，所述限位机构限制所述气浮滑块向上运动，所述移动板上设有第一压力传感器，所述驱动机构驱动所述移动板相对于所述气浮滑块进行运动，所述第一压力传感器检测所述气浮滑块下方的压强。

作为本发明的进一步改进，所述驱动机构为与所述气浮滑块相连的驱动杆。

作为本发明的进一步改进，所述工作台上设有固定块，所述固定块上设有通孔，所述驱动杆穿过所述通孔。

作为本发明的进一步改进，所述驱动杆上设有外螺纹，所述通孔内设有与所述外螺纹配合的内螺纹。

作为本发明的进一步改进，所述限位机构包括设置在所述支撑柱上的支撑板、设置在所述支撑板上的下压组件以及由所述下压组件驱动的压头，所述气浮滑块通气时，所述压头抵住所述气浮滑块。

作为本发明的进一步改进，所述下压组件与所述压头之间设有第二压力传感器，用于测量所述下压组件对所述气浮滑块的压力。

作为本发明的进一步改进，所述压头有多个可进行替换使用，每个所述压头的下表面的曲率不同。

作为本发明的进一步改进，所述下压组件包括设置在所述支撑板上的差动螺杆，所述差动螺杆的下端连接所述压头，所述差动螺杆的上端设有手柄。

作为本发明的进一步改进，所述移动板上设有位移传感器，用于测量所述气膜的厚度。

一种基于用于气浮滑块压强分布的验证装置的验证方法，包括：

S1：在电脑端建立仿真模型，输入仿真参数，生成仿真曲线图；

S2：调整限位机构到达初始位置后，将待检测的气浮滑块放置在移动板上并通气，限位机构抵住气浮滑块，限制气浮滑块向上运动；

S3：调节限位机构带动气浮滑块下降，直到气膜厚度到达设定值；

S4：调节驱动机构驱动移动板在气浮滑块的下方运动；

S5：通过移动板上的第一压力传感器读取在移动过程中气浮滑块下方的压强变化，并导出相关数据；

S6：对数据进行处理后与仿真曲线图进行对比分析，若两者的结果相同或相近，则进入步骤S7；若两者的结果不同，则说明仿真模型不合格，重新调整仿真模型；

S7：通过改变气膜厚度或者气浮滑块的通气量，重复实验5-10次，若两者的结果均相同或相近，则说明仿真模型合格。

根据上述方案的本发明，本发明的有益效果在于：

本发明既能够检测每个小孔节流静压气浮单元的压强，又能够使气浮滑块的压强分布可视化，与仿真模型生成的仿真曲线进行对比分析，有效地验证仿真模型的准确性和可靠性。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的仿真曲线图。

图中：1、工作台；2、移动板；31、支撑柱；32、支撑板；33、压头；34、第二压力传感器；35、差动螺杆；36、手柄；41、驱动杆；42、固定块；7、位移传感器；8、第一压力传感器；9、气浮滑块。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。

参见图1，本发明提供一种用于气浮滑块压强分布的验证装置，包括工作台1、设置在工作台1上的移动板2、驱动移动板2运动的驱动机构以及设置在移动板2上方的限位机构，限位机构与工作台1之间设有若干支撑柱31，气浮滑块9放置在移动板2的上方，气浮滑块9的下表面设有若干节流孔，气浮滑块9通气时，气浮滑块9与移动板2之间形成气膜，气浮滑块9通过气膜的反作用力向上运动，由于限位机构设置在气浮滑块9的上方，当气浮滑块9上升到与限位机构接触后，限位机构限制气浮滑块9继续向上运动，移动板2上设有第一压力传感器8和位移传感器7，位移传感器7用于测量气膜的厚度，通过调节限位机构的高度，调节气膜的厚度到达设定值后，驱动机构驱动移动板2相对于气浮滑块9进行运动，第一压力传感器8检测气浮滑块9下方的压强，本发明通过第一压力传感器8，既能够检测每个小孔节流静压气浮单元的压强，即每个节流孔释放出来的压强，又能够使气浮滑块的压强分布可视化，与仿真模型生成的仿真曲线进行对比分析，有效地验证仿真模型的准确性和可靠性。

优选的，驱动机构为与气浮滑块9相连的驱动杆41，工作台1上设有固定块42，固定块42上设有通孔，驱动杆41穿过通孔，固定块42对驱动杆41起到导向作用，驱动杆41和通孔的连接方式有多种，可以是两者的表面均为光滑设计，通过推拉驱动杆41带动移动板2进行运动；也可以在驱动杆41上设有外螺纹，在通孔内设有内螺纹，通过两者的螺纹配合，通过旋转驱动杆41带动移动板2进行运动，通过螺纹连接的方式，能够减小驱动杆41的位移量，更准确、精确地控制移动板2的运动速度，方便移动板2在气浮滑块9的下方进行匀速运动；同时也可以在驱动杆41上设有电机，通过电机控制移动板2的运动速度，以2-7m/s的速度匀速运动，当手动旋转驱动杆41时，往往达不到电机的转速，因此只需保证驱动杆41匀速旋转，移动板2匀速运动即可。

优选的，限位机构包括设置在支撑柱31上的支撑板32、设置在支撑板32上的下压组件以及由下压组件驱动的压头33，气浮滑块9通气时，气浮滑块9向上运动，直到压头33抵住气浮滑块9，压头33有多个可进行替换使用，每个压头33的下表面的曲率不同，由于气浮滑块9的上表面形状各异，通过采用下表面不同曲率的压头33，能够与各种气浮滑块9保持面接触，增大接触面积，在提高压头33对气浮滑块9的限制功能的同时，能够避免点接触，对气浮滑块9的上表面造成磨损。

优选的，下压组件与压头33之间设有第二压力传感器34，用于测量下压组件对气浮滑块9的压力。

优选的，下压组件包括设置在支撑板32上的差动螺杆35，差动螺杆35的下端连接压头33，差动螺杆35的上端设有手柄36，通过差动螺杆35能够控制压头33进行精确细微的升降，精准调节气膜的厚度。

优选的，位移传感器7的位移精度为1nm；第一压力传感器8和第二压力传感器34的精度均为0.001N。

基于上述用于气浮滑块压强分布的验证装置的验证方法：

S1：在电脑端建立仿真模型，输入气膜厚度、气浮滑块9的通气量等仿真参数，生成仿真曲线图(图2所示)；

S2：调整限位机构到达初始位置后，将待检测的气浮滑块9放置在移动板2上并通气，气浮滑块9上升，气浮滑块9接触限位机构后，限位机构抵住气浮滑块9，限制气浮滑块9向上运动；

S3：调节限位机构带动气浮滑块9下降，直到气膜厚度到达设定值；

S4：调节驱动机构驱动移动板2在气浮滑块9的下方运动；

S5：通过移动板2上的第一压力传感器8读取在移动过程中气浮滑块9下方的压强变化，并导出相关数据；

S6：对数据进行处理后与仿真曲线图进行对比分析，若两者的结果相同或相近，则进入步骤S7；若两者的结果不同，则说明仿真模型不合格，重新调整仿真模型；

S7：通过改变气膜厚度或者气浮滑块9的通气量，重复实验5-10次，若两者的结果均相同或相近，则说明仿真模型合格。

综上所述，本发明提供一种用于气浮滑块压强分布的验证装置及方法，既能够检测每个小孔节流静压气浮单元的压强，即每个节流孔释放出来的压强，又能够使气浮滑块的压强分布可视化，与仿真模型生成的仿真曲线进行对比分析，有效地验证仿真模型的准确性和可靠性；驱动杆41与通孔采用螺纹配合，方便移动板2在气浮滑块9的下方进行匀速运动；有多个下表面曲率不同的压头33可进行替换使用，能够与各种气浮滑块9保持面接触，增大接触面积，在提高压头33对气浮滑块9的限制功能的同时，能够避免点接触，对气浮滑块9的上表面造成磨损；位移传感器7、第一压力传感器8以及第二压力传感器34均采用高精度传感器，保证各参数的精确性。

需要强调的是：以上仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。