光波超精密——光柵靜壓氣浮導(dǎo)軌

氣浮導(dǎo)軌表面可以描述為平板表面，在平板上橫置微溝槽以建立減阻分析模型。為防止微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)氣浮支座造成破壞，應(yīng)將減阻微結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在2毫米的氣孔直徑范圍內(nèi)，不應(yīng)小于116-191。從加工成本和導(dǎo)軌寬度兩個(gè)方面考慮，將微結(jié)構(gòu)布局區(qū)長(zhǎng)度設(shè)置在5 mm，微結(jié)構(gòu)布局區(qū)后，仍保持原有的光滑表面。以流速入口為入口邊界條件，根據(jù)氣浮導(dǎo)軌氣體出口為大氣的實(shí)際情況，選擇壓力出口為出口邊界條件。研究結(jié)果表明，導(dǎo)軌單側(cè)寬度為9 mm，前后緩沖過渡段均設(shè)2 mm長(zhǎng)度；計(jì)算域大小2 mm×9 mm，用于整個(gè)物理模型。光波超精密——光柵靜壓氣浮導(dǎo)軌空氣靜壓導(dǎo)軌(氣浮導(dǎo)軌)主要有如下特點(diǎn)：因?yàn)榭諝獾恼承韵禂?shù)低于1/50，而粘度對(duì)溫度、壓力變化不敏感，所以空氣靜壓導(dǎo)軌的摩擦阻力很小，幾乎是不變的。微細(xì)結(jié)構(gòu)的布局區(qū)域可以設(shè)置不同的構(gòu)型(如圖1所示)，微細(xì)結(jié)構(gòu)的尺寸、形狀、位置和分布密度對(duì)微細(xì)結(jié)構(gòu)的幾何參數(shù)進(jìn)行減阻特性研究。

光波超精密空氣導(dǎo)軌——光柵靜壓氣浮導(dǎo)軌

減阻是一個(gè)備受關(guān)注的科學(xué)問題，許多學(xué)者對(duì)減阻本身及其應(yīng)用進(jìn)行了大量的研究。在這些因素中，微結(jié)構(gòu)功能表面減阻是研究的熱點(diǎn)。非平滑表面具有一些特殊功能的微小拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)被稱為微結(jié)構(gòu)功能面8]，例如微溝槽/肋板陣列[”1，微凹坑/凸包陣列，微金字塔陣列結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)的特征尺寸一般為1~100微米，量級(jí)亞毫米級(jí)，能改善機(jī)械產(chǎn)品/部件的某些特性。這些系統(tǒng)可作為一個(gè)綜合設(shè)備應(yīng)用于您的控制系統(tǒng)，或通過通訊接口作為獨(dú)立設(shè)備安裝內(nèi)部控制系統(tǒng)。一般情況下，這些微結(jié)構(gòu)功能表面分布在10~1000毫米大小的跨尺度機(jī)械表面上，可通過改變零件的界面效應(yīng)，改變摩擦[0]、潤(rùn)滑、粘著、耐磨和流體力學(xué)性能等物理特性，使機(jī)械產(chǎn)品和零部件的功能特性顯著提高12個(gè)百分點(diǎn)，例如：工作噪音、能耗、密封、潤(rùn)滑、使用壽命等。在航天器中，微結(jié)構(gòu)表面已被廣泛應(yīng)用[13，仿生結(jié)構(gòu)4，船舶工程{5]。

光波超精密技術(shù)研究院——光柵靜壓氣浮導(dǎo)軌

氣體靜壓導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)部件和支撐部件通過氣膜彼此隔離，當(dāng)壓縮空氣靜壓導(dǎo)軌和支撐表面之間的空隙中排出時(shí)就形成了氣膜。這種氣浮墊通常在一組導(dǎo)軌中放置幾個(gè)。圖1為普通氣浮墊片工作原理圖。潔凈、干燥、恒壓的壓縮空氣從氣源向外通過節(jié)流器進(jìn)入氣腔，沿封氣朝向外流動(dòng)，在封氣面和承導(dǎo)面之間形成有承載能力的氣膜。(4)為了減少功率的損耗，閉式靜壓導(dǎo)軌一般是采用不等面積氣腔的結(jié)構(gòu)。在密封面處，氣腔承載力之和將氣浮墊和與其連接的平臺(tái)浮起。工況下承載力與載荷處于平衡狀態(tài)，從而產(chǎn)生氣體摩擦。負(fù)荷增大時(shí)，氣膜厚度降低，而負(fù)荷增大時(shí)，氣膜厚度增加；氣膜既起承壓作用，又起潤(rùn)滑作用。

光波超精密氣浮導(dǎo)軌——光柵靜壓氣浮導(dǎo)軌

空氣靜壓導(dǎo)軌是三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)實(shí)現(xiàn)三維運(yùn)動(dòng)測(cè)量的重要組成部分。早期研制的三坐標(biāo)摩擦導(dǎo)軌，大多采用滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌，因其摩擦阻力大，較易磨損，靜、動(dòng)摩擦系數(shù)差異較大，且在低速時(shí)容易出現(xiàn)爬行現(xiàn)象，已不能滿足測(cè)量精度和速度的不斷提高，因而逐漸用空氣靜壓導(dǎo)軌代替滑動(dòng)摩擦導(dǎo)軌。由于傳統(tǒng)的阻尼測(cè)量過程繁瑣，測(cè)量結(jié)果誤差較大，提出采用先進(jìn)的傳感器和分析儀進(jìn)行阻尼測(cè)量，測(cè)量結(jié)果接近真值，方法簡(jiǎn)便。風(fēng)壓式導(dǎo)軌摩擦系數(shù)小，運(yùn)行平穩(wěn)，運(yùn)動(dòng)精度高，磨損小，是目前三坐標(biāo)測(cè)量機(jī)中使用zui廣泛的一種導(dǎo)軌形式。

空氣靜壓導(dǎo)軌的工作原理空氣靜壓導(dǎo)軌的運(yùn)動(dòng)部件和承載部件通過氣膜相互隔離，氣膜是在壓縮空氣從氣浮器和承導(dǎo)面之間的空隙排放出來的。這種氣浮墊通常在一組導(dǎo)軌中放置幾個(gè)。每一個(gè)獨(dú)立的軸可提供導(dǎo)軌覆蓋層，或在我們的ez-2485無摩擦平衡缸上作為z軸操作。圖1為普通氣浮墊片工作原理圖。潔凈、干燥、恒壓的壓縮空氣從氣源向外通過節(jié)流器進(jìn)入氣腔，沿封氣朝向外流動(dòng)，在封氣面和承導(dǎo)面之間形成有承載能力的氣膜。

安置設(shè)備的房間的使用面積要求（盡量滿足）：長(zhǎng)度實(shí)際需求 5 米；寬度≥4 米；高度 3.5 米。

設(shè)備安置房間應(yīng)遠(yuǎn)離跑道，周圍無震源，墻體不為外墻，周圍建立防帶。具體要求請(qǐng)建筑設(shè)計(jì)人員根據(jù)長(zhǎng)距離精密計(jì)量及校準(zhǔn)防震的通用要求設(shè)計(jì)。若該校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室能建于地下是較為理想的（1、能實(shí)現(xiàn)大尺寸校準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)室所需要的穩(wěn)定的環(huán)境溫度要求；2、易于實(shí)現(xiàn)大尺寸精密校準(zhǔn)所需要的每小時(shí)溫度的變化量要求；3、能節(jié)約能源等）。動(dòng)壓力型如左下圖所示，兩面相對(duì)運(yùn)動(dòng)，間隙呈楔形，沿運(yùn)動(dòng)方向逐漸減小。

氣源要求

供氣壓力： >0.7 MPa

耗氣量： 1.5M3/min

氣源的出口溫度：20±4 ℃

推薦：使用空壓機(jī) 冷凍干燥機(jī) 二級(jí)過濾。

溫度要求

溫度要求： 20℃±2℃ (精度校驗(yàn)應(yīng)滿足 20℃±1℃)

溫度時(shí)間梯度：≤0.8℃/小時(shí)&≤1℃/24 小時(shí)  

溫度空間梯度: ≤0.6℃/m

注意:不應(yīng)受到太陽照射，不應(yīng)靠近暖氣，不應(yīng)靠近進(jìn)出通道。溫度將會(huì)直接影響測(cè)量精度及穩(wěn)定性。

濕度要求：

空氣相對(duì)濕度： 40%-70%

推薦：現(xiàn)場(chǎng)請(qǐng)至少配備一個(gè)高靈敏度干濕溫度計(jì)。

注意：過高濕度會(huì)導(dǎo)致機(jī)器表面、電機(jī)凝結(jié)水份，增大測(cè)量設(shè)備故障概率降低使用壽命?？照{(diào)的進(jìn)回風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)繞開精密導(dǎo)軌的主校準(zhǔn)測(cè)量區(qū)域。