一种梯度渗透率材料渗透率测量装置及方法

本发明涉及一种渗透率测量装置及方法，属于精密气浮。

背景技术：

1、随着精密加工、超精密加工、航空航天等领域的迅速发展，对精密运动平台的要求不断提高。在精密气浮轴承、精密气浮导轨等装置中，通常采用多孔节流器的方案，气体经过多孔节流器，形成高压气膜，从而提供负载能力。对于精密气浮轴承，气膜压力与多孔材料渗透率与气膜厚度相关，其承载能力与气膜内部对向位置压力差相关。为了提升气浮轴承的承载能力，需要对气膜内部压强进行设计，通常采用调整气隙的方式，但是这种方式对加工提出更高的要求。而采用梯度渗透率材料作为多孔节流器是一种更为合理的方式。

2、因此在设计梯度渗透多孔节流器时，必须对多孔材料的渗透率分布进行准确测量。现有的材料渗透率检测手段，仅能测量材料的平均渗透率，无法测量多孔材料渗透率的梯度分布关系。因此，设计一种检测材料梯度渗透率的装置及方法十分必要。

技术实现思路

1、本发明为解决现有检测手段无法检测梯度渗透率材料的问题，进而提出一种梯度渗透率材料渗透率测量装置及方法。

2、本发明为解决上述问题采取的技术方案是：本发明所述一种梯度渗透率材料渗透率测量装置包括壳体、选区板、多孔材料和底壳；

3、壳体的底部开口，选区板和多孔材料由上至下依次设置在壳体内，底壳安装在壳体的底部开口处，壳体的顶部设有气孔，所述气孔与壳体内连通，选区板的中部开有第一通孔，所述第一通孔的中心线与所述气孔的中心线重合，底壳的底面开有与壳体内连通的第二通孔。

4、进一步的，还包括密封胶圈；

5、壳体内的顶面设有环形凸台，所述环形凸台的下表面设有用于安装密封胶圈的环形凹槽，密封胶圈设置在所述环形凹槽内，且密封胶圈位于所述环形凸台的下表面与选区板的上表面之间。

6、进一步的，还包括第一选区硅胶垫；

7、所述第一选区硅胶垫设置在选区板的下表面与多孔材料的上表面之间，第一选区硅胶垫的中部设有第三通孔，所述第三通孔与第一通孔连通。

8、进一步的，还包括第二选区硅胶垫；

9、底壳上表面的中部设有凸起，所述凸起插入壳体底部的开口内，第二选区硅胶垫设置在所述凸起的上表面与多孔材料的下表面之间，第二选区硅胶垫的中部设有第四通孔，第四通孔与第二通孔连通。

10、本发明所述一种梯度渗透率材料渗透率测量方法的具体步骤包括：

11、步骤1、在选区板的上表面建立网格和直角坐标系，并选取位置坐标为(1,1)的点；

12、步骤2、将多孔材料安装在壳体内；

13、步骤3、通入高压气体，记录输入气体压强p与气体流量q；

14、步骤4、更换选区板上不同位置的点，重复步骤1至步骤3；

15、步骤5、利用达西定理对不同位置选区的材料渗透率进行计算，分析材料的渗透率梯度。

16、进一步的，利用气体流量计进行测量，所测得的渗透率公式为：

17、k＝q/(a*(p-p1)/l)，

18、其中q表示气体渗流量，a表示选区面积，p表示供气压强，p1表示大气压强，l表示多孔材料厚度。

19、本发明的有益效果是：本发明方案通过单次降低测量区域的面积的方式，对多孔材料的渗透率进行离散化采样；本发明通过对离散的多孔材料渗透率测试结果拟合的方式确定梯度多孔材料渗透率与材料空间位置映射关系，进而获取梯度多孔材料渗透率梯度；对于多孔材料渗透率测量精度较高的场合，可以通过增加测量点来降低离散检测带来的误差；对于测量精度要求较低的场合，可以采用增大离散距离的方式，提升检测效率。

技术特征：

1.一种梯度渗透率材料渗透率测量装置，其特征在于，包括壳体(1)、选区板(3)、多孔材料(5)和底壳(7)；

2.根据权利要求1所述的一种梯度渗透率材料渗透率测量装置，其特征在于，还包括密封胶圈(2)；

3.根据权利要求1所述的一种梯度渗透率材料渗透率测量装置，其特征在于，还包括第一选区硅胶垫(4)；

4.根据权利要求1所述的一种梯度渗透率材料渗透率测量装置，其特征在于，还包括第二选区硅胶垫(6)；

5.一种梯度渗透率材料渗透率测量方法，其特征在于，所述一种梯度渗透率材料渗透率测量方法的具体步骤包括：

6.根据权利要求5所述的一种梯度渗透率材料渗透率测量方法，其特征在于，利用气体流量计进行测量，所测得的渗透率公式为：

技术总结
一种梯度渗透率材料渗透率测量装置及方法，它涉及一种渗透率测量装置及方法。本发明为了解决现有检测手段无法检测梯度渗透率材料的问题。本发明所述装置包括壳体、选区板、多孔材料和底壳；壳体的底部开口，选区板和多孔材料由上至下依次设置在壳体内，底壳安装在壳体的底部开口处，壳体的顶部设有气孔，所述气孔与壳体内连通，选区板的中部开有第一通孔，所述第一通孔的中心线与所述气孔的中心线重合，底壳的底面开有与壳体内连通的第二通孔。本发明属于精密气浮技术领域。

技术研发人员：刘俭,崔健炜,由小玉,刘辰光,李佳凇
受保护的技术使用者：哈尔滨工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/9/9