CN101865772A - 一种测试弹性箔片气体径向轴承性能的试验装置 - Google Patents

Abstract

一种测试弹性箔片气体径向轴承性能的试验装置，包括带变频器的异步电机，异步电机与测试转子连接，测试转子的一端安装有轴颈，轴颈外侧配置有轴承套，被测试弹性箔片气体径向轴承装在轴承套内，轴承套上安装有吊环，静态力加载装置的一端用绳索和吊环连接，另一端悬挂砝码，激振器与轴承套连接，传感器探头安装在传感器支架上，由异步电机带动测试转子和轴颈旋转，开始弹性箔片气体径向轴承与轴颈接触，当轴颈的旋转速度达到弹性箔片气体径向轴承的起飞转速时，两者脱离接触，传感器将测得的信号传入计算机进行处理，得到轴承的一系列静、动态性能，本发明具有测试功能全面、被测轴承装拆方便、可实现系列轴承性能试验、测试精度高的特点。

Description

一种测试弹性箔片气体径向轴承性能的试验装置

技术领域

本发明涉及轴承的性能测试技术领域，具体涉及一种测试弹性箔片气体径向轴承性能的试验装置。

背景技术

弹性箔片气体轴承的静、动态性能对于轴承的性能评价和轴系的稳定性判别等具有重要意义。目前，弹性箔片气体轴承静、动态性能的获取途径主要是理论计算和数值仿真，试验验证则相对缺乏。

弹性箔片气体径向轴承的性能试验主要是进行轴承承载能力等静态性能和动态刚度、阻尼系数的测试。虽然文献中给出了一些弹性箔片气体径向轴承性能测试的方案，但目前还没有一个能对弹性箔片气体径向轴承的静、动态性能进行全面测试的试验装置。对弹性箔片气体径向轴承而言，轴承承载能力等静态性能和动态刚度、阻尼系数的测试是深入研究弹性箔片气体轴承气弹耦合机理的基本条件，随着弹性箔片气体轴承在涡轮膨胀机和微型燃气轮机等高速旋转机械中的推广应用，通过试验确定其静、动态性能显得尤为重要。

发明内容

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种全面测试弹性箔片气体径向轴承静、动态性能的试验装置，该装置能够测试弹性箔片气体径向轴承工作时轴承受到的摩擦力矩和轴承内气膜间隙的变化情况，还能够实现弹性箔片气体径向轴承承载能力、起飞转速和摩擦力矩等静态性能的测试，也能够进行轴承动态刚度和动态阻尼系数的测试，具有测试功能全面、被测轴承装拆方便、可实现系列轴承性能试验、测试精度高的特点。

为了达到上述目的，本发明的技术方案是：

一种测试弹性箔片气体径向轴承性能的试验装置，包括带变频器的异步电机1，异步电机1通过高速柔性联轴器2与测试转子3的一端连接，测试转子3用两个高速角接触球轴承4支承，测试转子3带锥面的一端安装有轴颈19，轴颈19外侧配置有轴承套22，被测试弹性箔片气体径向轴承21装在轴承套22内，轴承套22上方安装有加载装置吊环23，在轴承套22两端配置有轴向固定环24，力传递杆26具有螺纹的一端与轴承套22的下端相连，另一端插入竖直方向传感器支架27的槽中，静态力加载装置28一端用绳索与固定在轴承套22上的加载装置吊环23连接，另一端悬挂砝码，激振器29配置在轴承套22的两侧并与竖直平面成45度角安装，在轴承套22外侧的水平方向配置有水平位移传感器33，在轴承套22外侧的竖直方向配置有竖直位移传感器31，力传感器34一端与力传递杆26连接，另一端与力传感器固定柱35连接，水平位移传感器33、竖直位移传感器31和力传感器34的信号输出端均与计算机相连。

所述的高速柔性联轴器2的最高工作转速为80,000r/min。

所述的高速角接触球轴承4为带有预紧的高速支承轴承，其最高工作转速为100,000r/min。

所述的静态力加载装置28为带有支架的定滑轮。

所述的竖直方向传感器支架27在其水平面内开有槽，且槽的方向与轴向垂直。

本发明的工作原理是：使用时，由异步电机1通过高速柔性联轴器2带动测试转子3转动，固定在测试转子3一端的轴颈19跟随测试转子3同步旋转，开始阶段弹性箔片气体径向轴承21与轴颈19接触，当轴颈19的旋转速度达到弹性箔片气体径向轴承21的起飞转速时，弹性箔片气体径向轴承21与轴颈19脱离接触，静态性能试验中，竖直方向的静态力通过静态力加载装置28加载，动态性能试验中，激振器29将对轴承套22施加不同频率的激振力，同时，水平方向的位移传感器33测量轴承套22和轴颈19在水平方向的位移，得到弹性箔片气体径向轴承21水平方向气膜间隙的变化情况，竖直方向的位移传感器31测量轴承套22和轴颈19在竖直方向的位移，得到弹性箔片气体径向轴承21竖直方向气膜间隙的变化情况，受到轴颈19或气膜摩擦力作用的弹性箔片气体径向轴承21会带动轴承套22沿周向转动，通过力传递杆26将力传递给力传感器34，竖直位移传感器31、水平位移传感器33、力传感器34测得的信号将传入计算机进行处理，得到轴承的一系列静、动态性能。

本发明的有益效果是：由于本发明使用异步电机驱动转子及轴颈转动，通过在弹性箔片气体径向轴承上加载不同的静态载荷及动态激振力，就能够测试不同转速、不同负载和不同激振频率情况下，轴承内气膜动压力建立过程中的轴颈及轴承振动情况，以及弹性箔片气体径向轴承受到的摩擦力矩的变化情况，故而具有测试功能全面、测试精度高的特点，并且由于被测轴承安装于转子的端部，装拆被测轴承时，只需安装或取下轴承套，无需变动本试验装置的其他零部件，因此本试验装置具有被测轴承装拆方便的特点，另外，只要更换与被测轴承相配合的轴颈和轴承套，本试验装置就可以实现系列轴承的性能试验。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图2是本发明的结构示意图的俯视图。

图3是本发明的结构示意图的左视图。

图4是本发明的结构示意图中A部分的放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的结构原理及工作原理作详细说明。

参见图1、图2、图3和图4，一种测试弹性箔片气体径向轴承性能的试验装置，包括带变频器的异步电机1，异步电机1通过高速柔性联轴器2与测试转子3的一端连接，测试转子3为对称结构，用两个相同的高速角接触球轴承4支承，高速角接触球轴承4一侧依次装有挡油环10、预紧弹簧11、端盖垫圈12和预紧端盖13，并用预紧端盖螺栓14固定在轴承座5上，高速角接触球轴承4由预紧弹簧11提供预紧，预紧程度可由端盖垫圈12调整，预紧端盖13上装有预紧端盖定位销15，高速角接触球轴承4另一侧的密封端盖16用6个密封端盖螺栓17固定在轴承座5上，轴承座5通过螺栓6和圆锥销7固定在试验台底座8上，油气润滑喷管9安装在轴承座5顶端的孔中，高速角接触球轴承4由油气润滑喷管9喷油润滑，油气润滑喷管9把油气混合物喷射到高速角接触球轴承4的内圈上对其进行润滑，以防止高速角接触球轴承4发生失效损坏，保证其正常工作，延长其使用寿命，油气收集器18装在密封端盖16的连接孔上，润滑油经油气收集器18收集，测试转子3带锥面的一端装有轴颈19，锁紧螺母20将轴颈19与测试转子3固定在一起，被测试弹性箔片气体径向轴承21装在轴承套22内，轴承套22上方联接有加载装置23，轴向固定环24由螺钉25装在轴承套22两端，弹性箔片气体径向轴承21轴向位置由轴向固定环24固定，力传递杆26具有螺纹的一端与轴承套22下端相连，另一端插入竖直方向传感器支架27的槽中，槽位于竖直方向传感器支架27的水平面内并与轴向垂直，保证力传递杆26只能做周向转动，不能沿轴向移动，从而限制了轴承套22的轴向移动，静态力加载装置28一端用绳索与固定在轴承套22上的加载装置吊环23连接，另一端悬挂砝码，激振器29与轴承套22通过激振器连接器30连接，在轴承套22两侧与竖直平面成45度角安装，在轴承套22外侧的水平方向配置有水平位移传感器33，在轴承套22外侧的竖直方向配置有竖直位移传感器31，水平位移传感器33探头安装在水平方向传感器支架32上，水平位移传感器33的信号输出端与计算机相连，竖直位移传感器31探头安装在竖直方向传感器支架27上，竖直位移传感器31的信号输出端与计算机相连，力传感器34一端与力传递杆26连接，另一端与力传感器固定柱35连接，力传感器固定柱35安装在水平方向传感器支架32上，力传感器34的信号输出端与计算机相连。

所述的高速柔性联轴器2的最高工作转速为80,000r/min。

所述的高速角接触球轴承4为带有预紧的高速支承轴承，其最高工作转速为100,000r/min。

所述的静态力加载装置28为带有支架的定滑轮。

所述的竖直方向传感器支架27在其水平面内开有槽，并且槽的方向与轴向垂直。

本发明的工作原理是：使用时，由异步电机1通过高速柔性联轴器2带动测试转子3转动，安装在测试转子3一端的轴颈19通过锥面与测试转子3配合并由锁紧螺母20锁紧，跟随测试转子3同步旋转，开始阶段弹性箔片气体径向轴承21与轴颈19接触，当轴颈19的旋转速度达到弹性箔片气体径向轴承21的起飞转速时，弹性箔片气体径向轴承21与轴颈19脱离接触，静态性能试验中，竖直方向的静态力通过静态力加载装置28加载，用于模拟不同大小的静态负载作用在弹性箔片气体径向轴承21上的状况，动态性能试验中，激振器29对轴承套22施加不同频率、不同大小的激振力，用于测试弹性箔片气体径向轴承21在不同工况下的动态性能，同时，水平位移传感器33测量轴承套22和轴颈19在水平方向的位移，得到弹性箔片气体径向轴承21水平方向气膜间隙的变化情况；竖直位移传感器31测量轴承套22和轴颈19在竖直方向的位移，得到弹性箔片气体径向轴承21竖直方向气膜间隙的变化情况，受到轴颈19或气膜摩擦力作用的弹性箔片气体径向轴承21会带动轴承套22沿周向转动，经过力传递杆26将力传递给力传感器34，竖直位移传感器31、水平位移传感器33、力传感器34测得的信号传入计算机进行处理，得到轴承的一系列静、动态性能。

图中：1为异步电机，2为高速柔性联轴器，3为测试转子，4为高速角接触球轴承，5为轴承座，6为螺栓，7为圆锥销，8为试验台底座，9为油气润滑喷管，10为挡油环，11为预紧弹簧，12为端盖垫圈，13为预紧端盖，14为预紧端盖螺栓，15为预紧端盖定位销，16为密封端盖，17为密封端盖螺栓，18为油气收集器，19为轴颈，20为锁紧螺母，21为弹性箔片气体径向轴承，22为轴承套，23为加载装置吊环，24为轴向固定环，25为螺钉，26为力传递杆，27为竖直方向传感器支架，28为静态力加载装置，29为激振器，30为激振器连接器，31为竖直位移传感器，32为水平方向传感器支架，33为水平位移传感器，34为力传感器，35为力传感器固定柱。

Claims (5)

1.一种测试弹性箔片气体径向轴承性能的试验装置，包括带变频器的异步电机(1)，其特征在于：异步电机(1)通过高速柔性联轴器(2)与测试转子(3)的一端连接，测试转子(3)用两个高速角接触球轴承(4)支承，测试转子(3)带锥面的一端安装有轴颈(19)，轴颈(19)外侧配置有轴承套(22)，被测试弹性箔片气体径向轴承(21)装在轴承套(22)内，轴承套(22)上方安装有加载装置吊环(23)，在轴承套(22)两端配置有轴向固定环(24)，力传递杆(26)具有螺纹的一端与轴承套(22)的下端相连，另一端插入竖直方向传感器支架(27)的槽中，静态力加载装置(28)一端用绳索与固定在轴承套(22)上的加载装置吊环(23)连接，另一端悬挂砝码，激振器(29)配置在轴承套(22)的两侧并与竖直平面成45度角安装，在轴承套(22)外侧的水平方向配置有水平位移传感器(33)，在轴承套(22)外侧的竖直方向配置有竖直位移传感器(31)，力传感器(34)一端与力传递杆(26)连接，另一端与力传感器固定柱(35)连接，水平位移传感器(33)、竖直位移传感器(31)和力传感器(34)的信号输出端均与计算机相连。

2.根据权利要求1所述的一种测试弹性箔片气体径向轴承性能的试验装置，其特征在于：所述的高速柔性联轴器(2)的最高工作转速为80,000r/min。

3.根据权利要求1所述的一种测试弹性箔片气体径向轴承性能的试验装置，其特征在于：所述的高速角接触球轴承(4)为带有预紧的高速支承轴承，其最高工作转速为100,000r/min。

4.根据权利要求1所述的一种测试弹性箔片气体径向轴承性能的试验装置，其特征在于：所述的静态力加载装置(28)为带有支架的定滑轮。

5.根据权利要求1所述的一种测试弹性箔片气体径向轴承性能的试验装置，其特征在于：所述的竖直方向传感器支架(27)在其水平面内开有槽，并且槽的方向与轴向垂直。

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