CN109323861B - 径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置及测试平台 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置，包括径向密封定位测量机构和轴向密封定位测量机构。上述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置，在被测量径向型高温超导磁悬浮轴承装置上下两端布置径向密封定位测量机构和轴向密封定位测量机构，径向密封定位测量机构具有对永磁转子进行对中，水平直线定位，真空密封和径向力测量的功能，轴向密封定位测量机构具有对永磁转子进行竖直高度定位，真空密封和轴向力测量的功能，因此，上述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置可测量径向型高温超导磁悬浮轴承在径向、轴向和交叉方向的承载性能，测试精度较高。此外，还提供一种径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试平台。

Description

径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置及测试平台

技术领域

本发明涉及测试装置技术领域，尤其涉及一种径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置及径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试平台。

背景技术

轴承是旋转机械中对旋转轴起支撑，保证其高效稳定运行的重要部件。对于运行在低温、负压、高速、大承载等极端复杂工况下的旋转机械，其轴承部件仍然面临着亟需解决的关键技术问题。

高温超导磁悬浮轴承是依靠高温超导体的迈斯纳效应提供本征磁悬浮力，通过磁通钉扎效应保证悬浮位置的自稳定，具有无需任何外界控制，就具有自稳定悬浮特性的轴承。高温超导磁悬浮轴承具有在低温、负压、高速、大承载等复杂工况下的旋转机械中运用的独特优势。然而，国内对于高温超导磁悬浮轴承技术的研究起步较晚，目前在属于轴向型领域的超导磁悬浮技术上开展了一定的研究，但对于径向型的超导磁悬浮轴承的研究还处于起步阶段。

高温超导磁悬浮轴承的悬浮力及其刚度是应用高温超导磁悬浮轴承系统时必须考虑的重要性能指标。高温超导磁悬浮轴承悬浮力又分为竖直悬浮力和水平导向力，对于径向型高温超导磁悬浮轴承，悬浮力是指竖直悬浮力和径向回复力。悬浮力和悬浮刚度是高温超导磁悬浮轴承承载性能的体现，决定了轴承的自稳定承载能力。然而，至今为止，高温超导理论尚未成熟，并且高温超导体材料的生产制造技术同样局限，高温径向型高温超导磁悬浮轴承超导定子多采用多块超导体加工拼接而成。因此，对于高温超导磁悬浮轴承技术的应用研究，精确测量得到高温超导磁悬浮轴承的悬浮力和悬浮刚度至关重要，将有助于高温超导磁悬浮轴承的实用化研制，同时可以验证前期的计算和设计工作，对超导磁悬浮轴承的理论研究也具有指导意义。

然而传统的超导轴承测试装置精度不高。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种结构简单、紧凑、制作成本低、且测试精度较高的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置及径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试平台。

一种径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置，包括径向密封定位测量机构和轴向密封定位测量机构；

所述径向密封定位测量机构包括四个径向定位测量组件和两个径向密封定位导向件，两个所述径向密封定位导向件均为圆桶状，两个所述径向密封定位导向件的底部均开设有通孔，被测量径向型高温超导磁悬浮轴承的主轴的两端分别穿出两个所述径向密封定位导向件底部的通孔，两个所述径向密封定位导向件的桶壁上均设有两个对称设置的通孔，两个所述径向定位测量组件分别安装于一个所述径向密封定位导向件的两个所述通孔内，另外两个所述径向定位测量组件分别安装于另一个所述径向密封定位导向件的两个所述通孔内，两个所述径向定位测量组件分别设于所述主轴一端的两侧且共第一轴线，且所述第一轴线与所述主轴的轴线垂直且相交，另外两个所述径向定位测量组件分别设于所述主轴另一端的两侧且共第二轴线，且所述第二轴线与所述主轴的轴线垂直且相交，所述第一轴线和所述第二轴线平行；

所述轴向密封定位测量机构包括两个轴向定位测量组件和两个轴向密封组件，一个所述轴向密封组件与一个所述径向密封定位导向件的开口端固定连接，另一个所述轴向密封组件与另一个所述径向密封定位导向件的开口端固定连接，两个所述轴向定位测量组件分别安装于两个所述轴向密封组件上，两个所述轴向定位测量组件分别设于所述主轴的两个端部，且两个所述轴向定位测量组件与所述主轴共轴线。

上述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置，在被测量径向型高温超导磁悬浮轴承装置上下两端布置径向密封定位测量机构和轴向密封定位测量机构，径向密封定位测量机构具有对永磁转子进行对中，水平直线定位，真空密封和径向力测量的功能，轴向密封定位测量机构具有对永磁转子进行竖直高度定位，真空密封和轴向力测量的功能，因此，上述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置可测量径向型高温超导磁悬浮轴承在径向、轴向和交叉方向的承载性能，测试精度较高。

在一个实施例中，所述径向定位测量组件包括直线轴承、直线轴承轴、直线轴导向件、径向力传感器、径向推拉连接件和径向螺纹推杆；

所述直线轴承套设于所述直线轴承轴上，所述直线轴承轴远离所述主轴的一端与所述径向力传感器的一端固定连接，所述径向力传感器的另一端与所述径向推拉连接件固定连接，所述径向螺纹推杆的一端设于所述径向推拉连接件的腔体内，所述径向螺纹推杆的另一端从所述通孔穿出所述径向密封定位导向件，所述径向螺纹推杆与所述通孔螺纹连接。

在一个实施例中，所述径向密封定位测量机构还包括径向位移传感器，所述径向位移传感器的探头发射端对准所述主轴的轴心设置。

在一个实施例中，所述径向定位测量组件还包括径向密封圈、径向密封垫片和径向密封螺母，所述径向螺纹推杆上的密封段与所述径向密封圈配合，所述径向密封圈和所述径向密封垫片装配于所述径向螺纹推杆与所述径向密封定位导向件之间，所述径向密封螺母套设于所述径向螺纹推杆上，所述径向密封螺母的外部与所述径向密封定位导向件螺纹配合。

在一个实施例中，所述径向定位测量组件还包括径向手轮，所述径向螺纹推杆远离所述径向推拉连接件的一端与所述径向手轮固定连接。

在一个实施例中，两个轴向定位测量组件分别为上轴向定位测量组件和下轴向定位测量组件，所述上轴向定位测量组件包括上轴向螺纹推杆、上轴向密封导向件、轴向推拉连接件、上轴向力传感器和轴向位移传感器；

所述上轴向密封导向件安装于所述轴向密封组件，所述上轴向力传感器的一端与所述轴向推拉连接件固定连接，所述上轴向螺纹推杆的一端设于所述轴向推拉连接件的腔体内，所述上轴向螺纹推杆远离所述轴向推拉连接件的一端穿出所述上轴向密封导向件，且所述上轴向螺纹推杆与所述上轴向密封导向件螺纹连接，所述上轴向螺纹推杆与所述主轴共轴线，轴向位移传感器的探头发射端对准水平固定在主轴上的探头感应片设置。

在一个实施例中，所述上轴向定位测量组件还包括上轴向密封螺母、上轴向密封垫片和上轴向密封圈，所述上轴向螺纹推杆上的密封段与所述上轴向密封圈配合，所述上轴向密封圈和所述上轴向密封垫片装配于所述上轴向螺纹推杆与所述上轴向密封导向件之间，所述上轴向密封螺母套设于所述上轴向螺纹推杆上，且所述上轴向密封螺母的外部与所述上轴向密封导向件螺纹配合。

在一个实施例中，两个轴向定位测量组件分别为上轴向定位测量组件和下轴向定位测量组件，所述下轴向定位测量组件包括下轴向力传感器，下轴向螺纹推杆和下轴向密封导向件；

所述下轴向密封导向件安装于所述轴向密封组件，所述下轴向力传感器的一端与所述下轴向螺纹推杆的一端连接，所述下轴向螺纹推杆远离所述下轴向力传感器的一端穿出所述下轴向密封导向件，且所述下轴向螺纹推杆与所述下轴向密封导向件螺纹连接，所述下轴向螺纹推杆与所述主轴共轴线。

在一个实施例中，所述下轴向定位测量组件还包括下轴向密封垫片、下轴向密封圈、下轴向密封螺母；

所述下轴向螺纹推杆上的密封段与所述下轴向密封圈配合，所述下轴向密封圈和所述下轴向密封垫片装配于所述下轴向螺纹推杆与所述下轴向密封导向件之间，所述下轴向密封螺母套设于所述下轴向螺纹推杆上，且所述下轴向密封螺母的外部与所述下轴向密封导向件螺纹配合。

在一个实施例中，两个轴向密封组件分别为上轴向密封组件和下轴向密封组件，所述上轴向密封组件包括上顶盖和上支撑件，所述上支撑件为圆柱形壳体，所述上支撑件的一端与一个所述径向密封定位导向件的开口端固定连接，所述上顶盖设于所述上支撑件的另一端，所述上支撑件的壳体上设有上径向透视窗，所述上顶盖上设有上真空连接件和上轴向透视窗。

在一个实施例中，两个轴向密封组件分别为上轴向密封组件和下轴向密封组件，所述下轴向密封组件包括下顶盖和下支撑件，所述下支撑件为圆柱形壳体，所述下支撑件的一端与一个所述径向密封定位导向件的开口固定连接，所述下顶盖设于所述下支撑件的另一端，所述下顶盖下设有下真空连接件，所述下顶盖上设有真空阀口。

一种径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试平台，包括测试装置平台和上述的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置；

其中，所述测试装置平台包括平台支撑板、平台支架和水平调节脚轮，所述平台支撑板放置在所述平台支架上，所述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置放置在所述平台支撑板上，所述水平调节脚轮设于所述平台支架远离所述平台支撑板的一侧。

上述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试平台，避免使用复杂且昂贵的电控移动平台，且结构简单、紧凑、成本便宜，测试精度高。

附图说明

图1为一实施方式的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试平台的结构示意图；

图2为一实施方式的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置的剖面结构示意图；

图3图2所示的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置的正视图；

图4图2所示的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置的左视图；

图5图2所示的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置的上视图；

图6图2所示的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置的下视图；

图7为一实施方式的径向密封定位测量机构的装配图；

图8为一实施方式的直线轴承轴结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1所示，一实施方式的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试平台包括径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置1和测试装置平台。

径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置1安装于被测量径向型高温超导磁悬浮轴承的两端后作为一个整体竖直放置于测试装置平台上。

测试装置平台包括平台支撑板2、平台支架3和水平调节脚轮4，平台支撑板2放置在平台支架3上，径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置放置在平台支撑板2上，水平调节脚轮4设于平台支架3远离平台支撑板2的一侧。测试装置平台用于保证对径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置1的水平固定支撑。

进一步的，平台支架3由铝型材搭建而成。四个水平调节脚轮4均匀分布在平台支架3下端的四角。水平调节脚轮4可进行测试装置平台水平度的调节，以及测试装置平台的固定和支撑，同时调节脚轮4可方便测试装置平台的移动。测试装置平台简洁，轻便，且可保证定位精度。

被测量径向型高温超导磁悬浮轴承主要包括被测试的永磁转子和固定冷却定位绝热支撑件的超导定子，以及径向型高温超导磁悬浮轴承的定位支撑保护基座。

具体的，被测量径向型高温超导磁悬浮轴承，主要包括上保护定位支撑29，上保护轴承30，定位保护基座31，下保护轴承32，永磁转子33，超导定子34，冷却介质腔体35和定位绝热支撑件36。

被测量径向型高温超导磁悬浮轴承竖直放置，永磁转子33，超导定子34，冷却介质腔体35，定位绝热支撑件36组成了被测径向型高温超导磁悬浮轴承的主体部分，是整个测试装置的测试对象。上保护定位支撑29，上保护轴承30，定位保护基座31，下保护轴承32是被测径向型高温超导磁悬浮轴承的壳体部分，是被测径向型高温超导磁悬浮轴承以及整个测试装置的支撑、定位主体。超导定子34通过定位绝热支撑件36固定在定位保护基座31上，超导定子部分和壳体部分组成被测量径向型高温超导磁悬浮轴承装置的定子部分，通过定位设计和加工装配工艺保证上保护轴承30，超导定子34，下保护轴承32内环面的同轴度，进而保证在推动永磁转子33进行径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试时的测量精度。

请参考图2至图7，一实施方式的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置1，包括径向密封定位测量机构和轴向密封定位测量机构。

径向密封定位测量机构包括四个径向定位测量组件和两个径向密封定位导向件28，两个径向密封定位导向件28均为圆桶状，两个径向密封定位导向件28的底部均开设有通孔(图未标)，被测量径向型高温超导磁悬浮轴承的主轴53的两端分别穿出两个径向密封定位导向件28底部的通孔，两个径向密封定位导向件28的桶壁上均设有两个对称设置的通孔(图未标)，两个径向定位测量组件分别安装于一个径向密封定位导向件28的两个通孔内，另外两个径向定位测量组件分别安装于另一个径向密封定位导向件28的两个通孔内，两个径向定位测量组件分别设于主轴一端的两侧且共第一轴线，且第一轴线与主轴53的轴线垂直且相交，另外两个径向定位测量组件分别设于主轴另一端的两侧且共第二轴线，且第二轴线与主轴53的轴线垂直且相交，第一轴线和第二轴线平行。径向密封定位测量机构用于对被测量径向型高温超导磁悬浮轴承的永磁转子33进行对中，水平直线定位，真空密封和径向力测量。

轴向密封定位测量机构包括两个轴向定位测量组件和两个轴向密封组件，一个轴向密封组件与一个径向密封定位导向件28的开口端固定连接，另一个轴向密封组件与另一个径向密封定位导向件28的开口端固定连接，两个轴向定位测量组件分别安装于两个轴向密封组件上，两个轴向定位测量组件分别设于主轴53的两个端部，且两个轴向定位测量组件与主轴53共轴线，轴向密封定位测量机构用于对被测量径向型高温超导磁悬浮轴承的永磁转子33进行竖直高度定位，真空密封和轴向力测量。

上述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置1，在被测量径向型高温超导磁悬浮轴承装置上下两端布置径向密封定位测量机构和轴向密封定位测量机构，径向密封定位测量机构具有对永磁转子进行对中，水平直线定位，真空密封和径向力测量的功能，轴向密封定位测量机构具有对永磁转子进行竖直高度定位，真空密封和轴向力测量的功能。上述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置1，结构简单，制作成本低，可精确测量径向型高温超导磁悬浮轴承在径向、轴向和交叉方向的承载性能。

上述两个径向密封定位测量机构分别置于被测量径向型高温超导磁悬浮轴承装置上下两端，也就是上径向密封定位测量机构定位在上保护定位支撑29上，下径向密封定位测量机构定位在定位保护基座31的下端面上。

具体的，请同时参考图7，径向定位测量组件包括直线轴承27、直线轴承轴25、直线轴导向件26、径向力传感器24、径向推拉连接件23和径向螺纹推杆19。

直线轴承27套设于直线轴承轴25上，且直线轴承轴25与直线轴承27配合，直线轴承轴25远离主轴53的一端与径向力传感器24的一端固定连接，径向力传感器24的另一端与径向推拉连接件23固定连接，径向螺纹推杆19的一端设于径向推拉连接件23的腔体内，径向螺纹推杆19的另一端从通孔穿出径向密封定位导向件28，径向螺纹推杆19与通孔螺纹连接。进一步的，径向螺纹推杆19上的细牙外螺纹段与径向密封定位导向件28的细牙内螺纹配合。

径向密封定位测量机构采用径向密封定位导向件28作为主体。

进一步的，径向定位测量组件还包括径向密封圈22，径向密封垫片21和径向密封螺母20，径向螺纹推杆19上的密封段与径向密封圈22配合，径向密封圈22和径向密封垫片21装配于径向螺纹推杆19与径向密封定位导向件28之间，径向密封螺母20套设于径向螺纹推杆19上，径向密封螺母20的外部与径向密封定位导向件28螺纹配合。

更进一步的，径向定位测量组件还包括径向手轮18，径向螺纹推杆19远离径向推拉连接件23的一端与径向手轮18固定连接。

在径向型高温超导磁悬浮轴承性能测试过程中，拧动径向手轮18，径向螺纹推杆19与径向密封定位导向件28通过细牙螺纹配合向前推进，并推动径向力传感器24和直线轴承轴25与永磁转子33的主轴接触，并对永磁转子进行定位，测试过程中永磁转子33的反作用力通过直线轴承轴25传递至径向力传感器24上，进而获得径向型高温超导磁悬浮轴承径向力性能数据。

径向密封定位测量机构采用直线轴承27，可保证直线轴承轴25在推动永磁转子33时的位置公差，以及径向力性能测试的精度。这是由于直线轴承27与直线轴承轴25之间的配合间隙较小，直线度较高，保证了直线轴承轴25在推动过程中方向的一致性，同时由于直线轴承27与直线轴承轴25之间为滚珠轴承配合，摩擦系数较小，避免了径向力测试过程中的外负载干扰，保证了径向力性能测试的精度。

径向密封定位测量机构采用直线轴承轴25，可对永磁转子33进行对中定位。请同时参考图8直线轴承轴25与永磁转子33的主轴接触的一端开设有V型凹槽，即直线轴承轴25与永磁转子33的主轴53接触的一端设计为两对称的斜平面a和b。在推动直线轴承轴25与永磁转子33的主轴53接触过程中，直线轴承轴25的斜平面与主轴53相切，通过两对直线轴承轴25的挤压操作，永磁转子33的主轴53将置于两对直线轴承轴25的水平线上，再通过调节水平方向上的位移，即可将永磁转子33调节至上下保护轴承的中心位置。直线轴承轴25远离主轴53的一端设为平面结构c。

径向密封定位测量机构采用径向密封螺母20，径向密封垫片21和径向密封圈22，可对径向螺纹推杆19和径向密封定位导向件28之间的间隙进行密封，径向密封圈22和径向密封垫片21装配于径向螺纹推杆19和径向密封定位导向件28之间，通过拧动径向密封螺母20压紧径向密封圈22，保证径向螺纹推杆19在进退过程中腔体的密封。

径向密封定位测量机构采用径向螺纹推杆19，可推动径向力传感器24和直线轴承轴25对永磁转子33进行定位和径向力性能测量，同时与径向密封定位导向件28形成密封间隙，并通过径向密封圈22对腔体进行密封。径向螺纹推杆19的一端设于径向推拉连接件23的腔体内，径向螺纹推杆19上设有与径向密封定位导向件28的细牙内螺纹配合的细牙外螺纹段，和与径向密封圈22配合的密封段，径向螺纹推杆19的另一端与径向手轮18固定连接，通过拧动径向手轮18即可控制直线轴承轴25的进退，且同时实现对测试腔体的密封。

径向密封定位测量机构采用径向密封定位导向件28，可对水平线上的径向螺纹推杆19和直线轴承27进行定位，同时与径向螺纹推杆19形成密封间隙，并通过径向密封圈22对腔体进行密封。径向密封定位导向件28采用整个单体零件设计，可控制其加工误差，进而保证直线轴承27与径向密封定位导向件28之间的定位精度。径向密封定位导向件28设计的细牙内螺纹与径向螺纹推杆19的细牙外螺纹配合，可控制径向螺纹推杆19的推进精度，进而保证直线轴承轴25对永磁转子33的径向定位精度。

径向密封定位测量机构采用径向推拉连接件23，径向推拉连接件23螺纹端与径向力传感器24固定连接，径向推拉连接件23的另一端套设于径向螺纹推杆19的外侧，可保证径向螺纹推杆19在反转旋退时带动径向力传感器24和直线轴承轴25后退离开永磁转子的主轴53，进而避免永磁转子33在轴向方向移动时直线轴承轴25与永磁转子33的主轴53接触产生干扰。

径向密封定位测量机构采用直线轴导向件26，可避免在径向螺纹推杆19旋转推进和后撤径向推拉连接件23的过程中由于径向螺纹推杆19和径向推拉连接件23接触面间的摩擦力导致的直线轴承轴25旋转。

径向密封定位测量机构还包括径向位移传感器，径向位移传感器的探头发射端对准主轴53的轴心设置。具体的，径向位移传感器包括上径向位移传感器16和下径向位移传感器37，可对永磁转子33在受力方向的位移进行直接且精确的测量，进而控制永磁转子33的位置，同步结合径向力传感器24的径向力测试结果，可以得到被测超导磁悬浮轴承的径向承载刚度。上径向位移传感器16和下径向位移传感器37布置在与直线轴承轴25平行的竖直平面内，且上径向位移传感器16和下径向位移传感器37共平面。探头发射端对准永磁转子33的主轴53轴心。根据使用径向位移传感器的不同，径向位移传感器可以安置于腔体内，也可以安置于径向透视窗外。

两个轴向定位测量组件分别为上轴向定位测量组件和下轴向定位测量组件，上轴向定位测量组件包括上轴向螺纹推杆6，上轴向密封导向件8，轴向推拉连接件13，上轴向力传感器14，轴向位移传感器17。上轴向密封导向件8安装于轴向密封组件，上轴向力传感器14的一端与轴向推拉连接件13固定连接，上轴向螺纹推杆6的一端设于轴向推拉连接件13的腔体内，上轴向螺纹推杆6远离轴向推拉连接件13的一端穿出上轴向密封导向件8，且上轴向螺纹推杆6与上轴向密封导向件8螺纹连接，上轴向螺纹推杆6与主轴53共轴线，轴向位移传感器17的探头发射端对准水平固定在主轴53上的探头感应片设置。

具体的，上轴向螺纹推杆6上的细牙外螺纹段与上轴向密封定位导向件8的细牙内螺纹配合。

进一步的，上轴向定位测量组件还包括上轴向密封螺母7、上轴向密封垫片9和上轴向密封圈10。上轴向螺纹推杆6上的密封段与上轴向密封圈10配合，上轴向密封圈10和上轴向密封垫片9装配于上轴向螺纹推杆6与上轴向密封导向件8之间，上轴向密封螺母7套设于上轴向螺纹推杆6上，且上轴向密封螺母7的外部与上轴向密封导向件8螺纹配合。

更进一步的，上轴向定位测量组件还包括上轴向手轮5。上轴向螺纹推杆6远离轴向推拉连接件13的一端与上轴向手轮5固定连接。

下轴向定位测量组件包括下轴向力传感器39、下轴向螺纹推杆44和下轴向密封导向件46。下轴向密封导向件46安装于轴向密封组件，下轴向力传感器39的一端与下轴向螺纹推杆44的一端连接，下轴向螺纹推杆44远离下轴向力传感器39的一端穿出下轴向密封导向件46，且下轴向螺纹推杆44与下轴向密封导向件46螺纹连接，下轴向螺纹推杆44与主轴53共轴线。

进一步的，下轴向定位测量组件还包括下轴向密封垫片40，下轴向密封圈41，下轴向密封螺母42。下轴向螺纹推杆44上的密封段与下轴向密封圈41配合，下轴向密封圈41和下轴向密封垫片40装配于下轴向螺纹推杆44与下轴向密封导向件46之间，下轴向密封螺母42套设于下轴向螺纹推杆44上，且下轴向密封螺母42的外部与下轴向密封导向件46螺纹配合。

更进一步的，下轴向定位测量组件还包括下轴向手轮43。下轴向螺纹推杆44远离下轴向力传感器39的一端与下轴向手轮43固定连接。

两个轴向密封组件分别为上轴向密封组件和下轴向密封组件。请同时参考图5，上轴向密封组件包括上顶盖11和上支撑件12，上支撑件12为圆柱形壳体，上支撑件12的一端与一个径向密封定位导向件28的开口端固定连接，上顶盖11设于上支撑件12的另一端，上支撑件12的壳体上设有上径向透视窗15，上顶盖11上设有上真空连接件50和上轴向透视窗49。上轴向密封导向件8定位安装于上顶盖11。

请同时参考图6，下轴向密封组件包括下顶盖45和下支撑件47，下支撑件47为圆柱形壳体，下支撑件47的一端与一个径向密封定位导向件28的开口端固定连接，下顶盖45设于下支撑件47的另一端，下顶盖45下设有下真空连接件52，下顶盖45上设有真空阀口51。

上轴向定位测量组件的上轴向支撑件12分别定位安装于径向定位测量组件的上下两个径向密封定位导向件28上。上轴向定位测量组件和下轴向定位测量组件的主要区别是上轴向定位测量组件设置有轴向推拉连接件13，以方便上轴向力传感器14在安装和旋退过程中的使用。上轴向密封组件和下轴向密封组件的主要区别是，下轴向密封定位组件的下顶盖45上设有真空阀口，以方便对测试装置腔体进行抽真空。

下面主要针对上轴向定位测量组件和上轴向密封组件进行说明。

在径向型高温超导磁悬浮轴承性能测试过程中，拧动上轴向手轮5，上轴向螺纹推杆6与上轴向密封导向件8通过细牙螺纹配合向前推进，并推动上轴向力传感器14与永磁转子33的主轴53接触，并对永磁转子33进行定位，测试过程中永磁转子33的反作用力传递至上轴向力传感器14上，进而获得径向型高温超导磁悬浮轴承轴向力性能数据。

上轴向定位测量组件采用上轴向螺纹推杆6，可推动上轴向力传感器14对永磁转子33进行定位和轴向力性能测量，同时与上轴向密封导向件8形成密封间隙，并通过上轴向密封圈10对腔体进行密封。上轴向螺纹推杆6的一端设于上轴向推拉连接件13的腔体内，上轴向螺纹推杆6上设有与上轴向密封导向件8的细牙内螺纹配合的细牙外螺纹段，和与上轴向密封圈10配合的密封段，上轴向螺纹推杆6的另一端与上轴向手轮5固定连接，通过拧动上轴向手轮5即可控制上轴向力传感器14的进退，且同时实现对测试腔体的密封。

上轴向定位测量组件采用上轴向密封螺母7，上轴向密封垫片9，上轴向密封圈10，可对上轴向螺纹推杆6和上轴向密封导向件8之间的间隙进行密封，上轴向密封圈10和上轴向密封垫片9装配于上轴向螺纹推杆6和上轴向密封导向件8之间，通过拧动上轴向密封螺母7压紧上轴向密封圈10，保证上轴向螺纹推杆6在进退过程中腔体的密封。

上轴向定位测量组件采用上轴向密封导向件8，可对竖直方向上的上轴向螺纹推杆6和上轴向力传感器14进行定位，同时与上轴向螺纹推杆6形成密封间隙，并通过上轴向密封圈10对腔体进行密封。上轴向密封导向件8设计的细牙内螺纹与上轴向螺纹推杆6的细牙外螺纹配合，可控制上轴向螺纹推杆6的推进精度，进而保证对永磁转子33的轴向定位精度。

上轴向定位测量组件采用轴向推拉连接件13，轴向推拉连接件3螺纹端与上轴向力传感器14固定连接，轴向推拉连接件13的另一端套设于上轴向螺纹推杆6的外侧，以便通过上轴向螺纹推杆6固定上轴向力传感器14，进而方便上轴向力传感器14的安装，同时可保证上轴向螺纹推杆6在反转旋退时带动上轴向力传感器14后退离开永磁转子的主轴53，进而避免永磁转子33在轴向方向移动时上轴向力传感器14与永磁转子33的主轴53接触产生干扰。

上轴向定位测量组件采用轴向位移传感器17，可对永磁转子33在受力方向的位移进行直接且精确的测量，进而控制永磁转子33的位置，同步结合上轴向力传感器14的轴向力测试结果，可以得到被测超导磁悬浮轴承的轴向承载刚度。轴向位移传感器17竖直方向布置，探头发射端对准水平固定在永磁转子33的主轴53上的探头感应片上(示意图未标出)。根据使用轴向位移传感器的不同，轴向位移传感器17可以安置于腔体内，也可以安置于上轴向透视窗49外。

上轴向密封组件采用上真空连接件50，可传送出测试装置腔体内安装的力传感器、位移传感器、温度传感器等传感器信号，同时保证腔体的密封性。

上述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置1，基于径向型高温超导磁悬浮轴承定子和轴承保护基座的精确定位设计，通过径向密封定位测量机构和轴向密封定位测量机构手动控制永磁转子在竖直方向和水平径向方向上的位移，并同时通过高精度力传感器和位移传感器直接测量永磁转子所受到的力和位移值，进而得到径向型高温超导磁悬浮轴承在不同磁隙下的承载力和承载刚度。

上述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置1，通过径向和轴向上布置的上径向位移传感器16、下径向位移传感器37和轴向位移传感器17直接对被测量径向型高温超导磁悬浮轴承的永磁转子的位置进行精确测量。结构简单、紧凑、成本便宜。通过定位设计保证径向型高温超导磁悬浮轴承定子和转子之间的相对位置，通过直接作用在被测对象上的高精度力传感器和位移传感器测量力和位移保证测量数据的精确性。上述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置1，可实现在测试装置腔体外对测试装置腔体内的永磁转子进行定位控制和测量，且同时实现对测试装置腔体的真空密封。上述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置1的真空环境设计在减小低温超导定子热扩散和损耗的同时，可测试小磁隙径向型高温超导磁悬浮轴承的性能，并得到在真空负压环境下应用的径向型高温超导磁悬浮轴承真实性能参数。

上述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试平台，避免使用复杂且昂贵的电控移动平台，且结构简单、紧凑、成本便宜，测试精度高。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置，其特征在于，包括径向密封定位测量机构和轴向密封定位测量机构；

所述径向密封定位测量机构包括四个径向定位测量组件和两个径向密封定位导向件，两个所述径向密封定位导向件均为圆桶状，两个所述径向密封定位导向件的底部均开设有通孔，被测量径向型高温超导磁悬浮轴承的主轴的两端分别穿出两个所述径向密封定位导向件底部的通孔，两个所述径向密封定位导向件的桶壁上均设有两个对称设置的通孔，两个所述径向定位测量组件分别安装于一个所述径向密封定位导向件的两个所述通孔内，另外两个所述径向定位测量组件分别安装于另一个所述径向密封定位导向件的两个所述通孔内，两个所述径向定位测量组件分别设于所述主轴一端的两侧且共第一轴线，且所述第一轴线与所述主轴的轴线垂直且相交，另外两个所述径向定位测量组件分别设于所述主轴另一端的两侧且共第二轴线，且所述第二轴线与所述主轴的轴线垂直且相交，所述第一轴线和所述第二轴线平行；所述轴向密封定位测量机构包括两个轴向定位测量组件和两个轴向密封组件，一个所述轴向密封组件与一个所述径向密封定位导向件的开口端固定连接，另一个所述轴向密封组件与另一个所述径向密封定位导向件的开口端固定连接，两个所述轴向定位测量组件分别安装于两个所述轴向密封组件上，两个所述轴向定位测量组件分别设于所述主轴的两个端部，且两个所述轴向定位测量组件与所述主轴共轴线；

所述径向定位测量组件包括直线轴承、直线轴承轴、直线轴导向件、径向力传感器、径向推拉连接件和径向螺纹推杆；

所述直线轴承套设于所述直线轴承轴上，所述直线轴承轴远离所述主轴的一端与所述径向力传感器的一端固定连接，所述径向力传感器的另一端与所述径向推拉连接件固定连接，所述径向螺纹推杆的一端设于所述径向推拉连接件的腔体内，所述径向螺纹推杆的另一端从所述通孔穿出所述径向密封定位导向件，所述径向螺纹推杆与所述通孔螺纹连接；

两个轴向定位测量组件分别为上轴向定位测量组件和下轴向定位测量组件；

所述上轴向定位测量组件包括上轴向螺纹推杆、上轴向密封导向件、轴向推拉连接件、上轴向力传感器和轴向位移传感器；

所述上轴向密封导向件安装于所述轴向密封组件，所述上轴向力传感器的一端与所述轴向推拉连接件固定连接，所述上轴向螺纹推杆的一端设于所述轴向推拉连接件的腔体内，所述上轴向螺纹推杆远离所述轴向推拉连接件的一端穿出所述上轴向密封导向件，且所述上轴向螺纹推杆与所述上轴向密封导向件螺纹连接，所述上轴向螺纹推杆与所述主轴共轴线，轴向位移传感器的探头发射端对准水平固定在主轴上的探头感应片设置；

所述下轴向定位测量组件包括下轴向力传感器，下轴向螺纹推杆和下轴向密封导向件；

所述下轴向密封导向件安装于所述轴向密封组件，所述下轴向力传感器的一端与所述下轴向螺纹推杆的一端连接，所述下轴向螺纹推杆远离所述下轴向力传感器的一端穿出所述下轴向密封导向件，且所述下轴向螺纹推杆与所述下轴向密封导向件螺纹连接，所述下轴向螺纹推杆与所述主轴共轴线；

所述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置安装于被测量径向型高温超导磁悬浮轴承的两端后作为一个整体竖直放置于测试装置平台上，所述被测量径向型高温超导磁悬浮轴承包括：上保护定位支撑、上保护轴承、定位保护基座、下保护轴承、永磁转子、超导定子、冷却介质腔体以及定位绝热支撑件。

2.如权利要求1所述的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置，其特征在于，所述径向密封定位测量机构还包括径向位移传感器，所述径向位移传感器的探头发射端对准所述主轴的轴心设置。

3.如权利要求1所述的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置，其特征在于，所述径向定位测量组件还包括径向密封圈、径向密封垫片和径向密封螺母，所述径向螺纹推杆上的密封段与所述径向密封圈配合，所述径向密封圈和所述径向密封垫片装配于所述径向螺纹推杆与所述径向密封定位导向件之间，所述径向密封螺母套设于所述径向螺纹推杆上，所述径向密封螺母的外部与所述径向密封定位导向件螺纹配合。

4.如权利要求3所述的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置，其特征在于，所述径向定位测量组件还包括径向手轮，所述径向螺纹推杆远离所述径向推拉连接件的一端与所述径向手轮固定连接。

5.如权利要求1所述的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置，其特征在于，所述上轴向定位测量组件还包括上轴向密封螺母、上轴向密封垫片和上轴向密封圈，所述上轴向螺纹推杆上的密封段与所述上轴向密封圈配合，所述上轴向密封圈和所述上轴向密封垫片装配于所述上轴向螺纹推杆与所述上轴向密封导向件之间，所述上轴向密封螺母套设于所述上轴向螺纹推杆上，且所述上轴向密封螺母的外部与所述上轴向密封导向件螺纹配合。

6.如权利要求1所述的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置，其特征在于，所述下轴向定位测量组件还包括下轴向密封垫片、下轴向密封圈、下轴向密封螺母；

所述下轴向螺纹推杆上的密封段与所述下轴向密封圈配合，所述下轴向密封圈和所述下轴向密封垫片装配于所述下轴向螺纹推杆与所述下轴向密封导向件之间，所述下轴向密封螺母套设于所述下轴向螺纹推杆上，且所述下轴向密封螺母的外部与所述下轴向密封导向件螺纹配合。

7.如权利要求1所述的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置，其特征在于，两个轴向密封组件分别为上轴向密封组件和下轴向密封组件，所述上轴向密封组件包括上顶盖和上支撑件，所述上支撑件为圆柱形壳体，所述上支撑件的一端与一个所述径向密封定位导向件的开口端固定连接，所述上顶盖设于所述上支撑件的另一端，所述上支撑件的壳体上设有上径向透视窗，所述上顶盖上设有上真空连接件和上轴向透视窗。

8.如权利要求1所述的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置，其特征在于，两个轴向密封组件分别为上轴向密封组件和下轴向密封组件，所述下轴向密封组件包括下顶盖和下支撑件，所述下支撑件为圆柱形壳体，所述下支撑件的一端与一个所述径向密封定位导向件的开口固定连接，所述下顶盖设于所述下支撑件的另一端，所述下顶盖下设有下真空连接件，所述下顶盖上设有真空阀口。

9.一种径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试平台，其特征在于，包括测试装置平台和如权利要求1至7中任一项所述的径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置；

其中，所述测试装置平台包括平台支撑板、平台支架和水平调节脚轮，所述平台支撑板放置在所述平台支架上，所述径向型高温超导磁悬浮轴承承载性能测试装置放置在所述平台支撑板上，所述水平调节脚轮设于所述平台支架远离所述平台支撑板的一侧。