实施方案
[0020] 下面结合附图对本实用新型进一步说明。
[0021] 如图1、2、3和4所示，一种气浮球轴承性能检测装置，包括基座1、纬向旋转台2、旋转轴6、经向旋转盘7、承载力加载机构、位移传感器13、气体压力传感器14和导压杆15；基座1是整个检测装置的支撑平台；纬向旋转台2包括底盘和转盘；底盘固定在基座1上，转盘与底盘构成转动副；底盘上设有刻度盘，转盘上设有指示线；转盘顶面固定有关于转盘转动中心对称的两个转台支撑架3；两块支撑滑块5与两个转台支撑架3的滑槽分别构成滑移方向为竖直方向的移动副；旋转轴6和导压杆15与两个支撑滑块5分别构成转动副，且旋转轴6和导压杆15的中心轴线对齐设置；旋转轴6和导压杆15的内端侧壁均设有外螺纹；经向旋转盘
7固定在旋转轴6外端；经向旋转盘7上设有刻度盘，靠近经向旋转盘7的转台支撑架3上设有指示线；导压杆15开设有两端均开放的中心孔，气体压力传感器14设置在导压杆15外端，并嵌入中心孔内；承载力加载机构包括气缸支架9、加载气缸10、力传感器11、承载支架12和开式气浮承载球窝8；在气浮球轴承承载力性能检测时，采用加载气缸10进行加载；加载气缸
10的缸体固定在气缸支架9上，气缸支架9与基座1固定；加载气缸10的推杆与承载支架12通过力传感器11连接，力传感器11实现承载力的测量。开式气浮承载球窝8固定在承载支架12底部；开式气浮承载球窝8竖直方向的中心轴线与转盘的中心轴线重合；加载气缸10施加的承载力通过承载支架12和开式气浮承载球窝8加载到球头16上。开式气浮承载球窝8的外侧面开设进气口，开式气浮承载球窝8的球面开设沿周向分布的多个(本实施例为六个)节流进气孔，各节流进气孔的中心轴线均过开式气浮承载球窝8的球面球心；开式气浮承载球窝
8中空的内部形成环形气腔，环形气腔连通进气口与所有节流进气孔；开式气浮承载球窝8顶部端面开设有出气口；出气口的中心轴线过开式气浮承载球窝8的球面球心。
[0022] 位移传感器13用于检测测头与气浮球轴承的球头顶部之间的间隙。
[0023] 气浮球轴承包括轴承球窝4和球头16，是本实用新型性能测试的检测对象；该气浮球轴承性能检测装置的工作原理如下：
[0024] 1、将气浮球轴承的轴承球窝4底部与基座1固定，并使轴承球窝4竖直方向的中心轴线与转盘的中心轴线重合，如图2所示，轴承球窝4是气浮球轴承的支撑部件。在气浮球轴承的球头16上开设相互垂直且沿径向布置的两个气流孔，其中一个气流孔外端端口嵌入节流器，另一个气流孔外端加工螺纹孔，球头16球面上与该螺纹孔相对的另一侧加工有另一个螺纹孔，两个螺纹孔同轴设置；由于测压孔直径不能太大，且考虑加工成本，所以采用在较大孔径的气流孔外端端口嵌入小孔径的节流器方式，完成较小孔径的测压孔17加工；将球头16放置在轴承球窝4上，且测压孔17朝向轴承球窝4设置，旋转旋转轴6和导压杆15，使得旋转轴6和导压杆15的外螺纹与球头16的两个螺纹孔分别连接固定。
[0025] 当轴承球窝4通入压力气体时，在轴承球窝4与球头16之间形成气膜间隙(微米级)支撑起球头16，使球头16处于工作状态，可以绕球心做近似无摩擦阻力的旋转运动。
[0026] 2、气浮球轴承承载力加载：
[0027] 向加载气缸10通入压力气体，加载气缸10的推杆输出承载力，通过力传感器11、承载支架12和开式气浮承载球窝8将承载力传递到球头16上；开式气浮承载球窝8与球头16配合，球头16顶部高于开式气浮承载球窝8顶部的出气口；力传感器11测量加载气缸10输出的承载力大小；开式气浮承载球窝8通入压力气体，与球头16之间形成气膜间隙，从而使球头16在承载力作用下保持旋转运动，直观判断气浮球轴承是否处于工作状态，完成承载力的连续加载与测量。
[0028] 3、气浮球轴承气膜间隙检测：
[0029] 将位移传感器13的测头放置在球头16顶部，测头与球头16的竖直轴线同轴。当球头16转动时，改变轴承球窝4的供气压力或承载力，检测位移传感器13测头与球头16顶部的位移变化量，该位移变化量即为球头16球心的位移变化量，也为球头16与轴承球窝4的气膜间隙变化量。结合承载力的测量情况，可以建立承载特性关系(气浮球轴承的承载力与气膜间隙关系)，完成承载特性与静态刚度等性能检测。
[0030] 4、气浮球轴承气膜间隙压力检测：
[0031] 如图3、4所示，测压孔17通过气流孔和导压杆15将气膜间隙压力传给气体压力传感器14，由帕斯卡原理可知，气体压力传感器14检测到的压力值就是气膜间隙压力，完成气膜间隙压力检测。支撑滑块5随着球头16的运动沿滑槽上下滑动，保证球头16在调节测压孔17位置时依然保持稳定的工作状态。通过旋转纬向旋转台2，使球头16沿纬向旋转，实现纬向变化时气膜间隙的压力检测；同理，旋转经向旋转盘7，使球头16绕旋转轴旋转，实现经向变化时气膜间隙的压力检测。结合纬向旋转台2与经向旋转盘7，实现气浮球轴承各个位置气膜间隙的压力检测，即完成整个气膜间隙区域的压力分布检测。本实用新型采用单测压孔方式测量，避免多个测压孔对气膜间隙流场的影响。
