CN109342060A - 轴向箔轴承的测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及箔轴承技术领域，以解决现有技术没有专门的测试设备对轴向箔轴承进行性能测试的技术问题；轴向箔轴承的测试装置包括，固定机构，用于对轴向箔轴承的定子和转子进行径向定位；驱动机构，与轴向箔轴承的转子通过挠性联轴器传动连接，用于驱动转子转动；加载机构，与轴向箔轴承的定子传动连接，用于对定子施加轴向上的力；第一测力机构，配置为获取加载机构对定子加载的力；第二测力机构，配置为获取定子的力矩；第一位移传感器，配置为获取定子的轴向位移量；第二位移传感器，配置为获取转子的轴向位移量。本发明的轴向箔轴承的测试装置能够对轴向箔轴承的承载能力、摩擦转矩、定子和转子在轴向上的位移变化量等性能参数进行精准的测试。
Description
技术领域
本发明涉及箔轴承技术领域，尤其涉及一种用于轴向箔轴承的测试装置。
背景技术
轴向箔轴承是利用弹性箔靠流体的压力或静压力使轴悬浮的滑动轴承。通常情况下，轴向箔轴承利用周围的空气作为工作介质和润滑剂，通过汲取转动面和静止面(转子与定子)之间的空气，就可以在相对转动的部件之间形成一层气膜，相对转动的部件(转子与定子)之间吸入的空气被压缩，可以产生支撑载荷的功能，但是轴向箔轴承存在承载能力小和刚度差的弱点，一旦承载能力不足，转子与定子之间发生相互摩擦，从而使转子失去了悬浮的状态，当摩擦较为严重时甚至会造成轴向箔轴承的损坏，因此，承载能力是一项评价轴向箔轴承的重要技术指标。
现有技术中对轴向箔轴承的承载能力的获取途径主要是通过理论计算和数据仿真，实验论证相对缺乏，而且还没有一个能够对轴向箔轴承的承载能力、摩擦转矩等技术指标进行全面测试的装置，由此，一种能够测试轴向箔轴承性能参数的测试装置则变得尤为重要。
发明内容
本发明提供了一种能够对轴向箔轴承进行性能测试的测试装置。
一种轴向箔轴承的测试装置，包括，
固定机构，用于对轴向箔轴承的定子和转子进行径向定位；
驱动机构，与所述轴向箔轴承的转子通过挠性联轴器传动连接，用于驱动所述转子转动；
加载机构，与所述轴向箔轴承的定子传动连接，用于对所述定子施加轴向上的力；
第一测力机构，配置为获取所述加载机构对所述定子加载的力；
第二测力机构，配置为获取所述定子的力矩；
第一位移传感器，配置为获取所述定子的轴向位移量；
第二位移传感器，配置为获取所述转子的轴向位移量。
作为示例，所述固定机构包括：固定架及推杆；
所述转子及所述推杆均水平设置所述固定架上，且所述转子与所述推杆同轴设置；
所述定子设置在所述推杆的第一端，所述转子包括转轴及设置在所述转轴的第一端的与所述定子相配合的推力承载盘；
所述推杆的第二端与所述加载机构传动连接，所述转轴的第二端与所述驱动机构传动连接。
作为示例，所述加载机构包括气缸；
所述气缸的活塞与所述推杆的第二端传动连接，用于对所述推杆施加轴向上的推力。
作为示例，所述第一测力机构包括推力传感器；
所述推力传感器设置在所述气缸的活塞的输出端，所述推杆的第二端与所述推力传感器抵接。
作为示例，所述驱动机构包括电机，所述电机与所述转子同轴设置，所述电机的输出轴通过所述挠性联轴器与所述转轴的第二端联结。
作为示例，所述第二测力机构包括：连接杆、柔性绳、配重块及拉力传感器；
所述柔性绳及所述拉力传感器均设置在所述固定架上，所述柔性绳具有水平段和竖直段，所述水平段的自由端与所述拉力传感器连接，所述竖直段的自由端与所述配重块连接；
所述连接杆竖直设置，且位于所述推杆的正上方，所述连接杆的上端与所述柔性绳的水平段连接，其下端与所述推杆固定连接；
其中，所述柔性绳的水平段与所述推杆相垂直。
作为示例，所述固定架上设有滑轮；
所述柔性绳搭设在所述滑轮上，且所述滑轮位于所述柔性绳的所述水平段和所述竖直段之间。
作为示例，所述连接杆的下端具有螺纹段，所述推杆的外壁上具有与所述螺纹段螺接的螺纹孔。
作为示例，所述轴向箔轴承的测试装置还包括供油系统；
所述转子通过滑动轴承设置在所述固定架上，所述供油系统用于为所述滑动轴承提供润滑油。
作为示例，所述供油系统还包括加热装置；
所述加热装置包括加热带，所述加热带绕设在所述供油系统的供油管路上。
本发明实施例的轴向箔轴承的测试装置的有益效果在于：
本发明实施例的轴向箔轴承的测试装置能够对轴向箔轴承的承载能力、摩擦转矩、定子和转子在轴向上的位移变化量等性能参数进行精准的测试，且至少能够测试在额定转速下轴向箔轴承的承载力大小以及轴向箔轴承中转子与定子之间摩擦力的变化情况。
附图说明
图1为本发明实施例的轴向箔轴承的测试装置的立体结构示意图；
图2为本发明实施例的轴向箔轴承的测试装置的正视图；
图3为本发明实施例的轴向箔轴承的测试装置的俯视图；
图4为图3的剖视图；
图5为本发明实施例的轴向箔轴承的测试装置的左视图。
附图标记：
10-定子；11-第一位移传感器；20-转轴；21-推力承载盘；30-固定架；301-横梁；31-推杆；40-电机；41-电机座；42-联轴器；5-气缸；6-推力传感器；70-连接杆；71-柔性绳；72-配重块；73-拉力传感器；80-多孔质轴承；81-滑动轴承；90-连接轴；91-监测器。
具体实施方式
为了使本领域技术人员更好的理解本发明的技术方案，下面结合说明书附图对本发明实施例进行详细的描述。
如图1至图5，本发明实施例提供的一种轴向箔轴承的测试装置，包括：固定机构、驱动机构、加载机构、第一测力机构、第二测力机构、第一位移传感器11及第二位移传感器；其中，固定机构用于对轴向箔轴承的定子10和转子进行径向定位；驱动机构与轴向箔轴承的转子通过挠性联轴器42传动连接，用于驱动转子转动；加载机构与轴向箔轴承的定子10传动连接，用于对定子10施加轴向上的力；第一测力机构配置为获取加载机构对定子10加载的力；第二测力机构配置为获取定子10的力矩；第一位移传感器11配置为获取定子10的轴向位移量；第二位移传感器配置为获取转子的轴向位移量。本发明实施例的轴向箔轴承的测试装置可通过加载机构对定子10施加轴向上的外力，从而可模拟轴向箔轴承在正常工况下的受力情况，通过第一测力机构可获知加载机构对轴向箔轴承加载的力的大小；另外，结合第二测力机构可测得定子10的力矩，即转子作用于定子10的摩擦转矩，其中，定子10的力矩与定子10的摩擦转矩之间的具体数值可通过计算公式及其他辅助参数进行推算，本发明对该推算过程不作赘述；另外，通过第一位移传感器11可获知在加载过程中定子10的轴向位移量，通过第二位移传感器(图中未示出)可获知在加载过程中转子的轴向位移量，另外还可以根据上述转子和定子10的位移量来推算出形成的空气膜的厚度等参数。以上，本发明实施例的轴向箔轴承的测试装置能够对轴向箔轴承的承载能力、摩擦转矩、定子10和转子在轴向上的位移变化量等性能参数进行精准的测试，且至少能够测试在额定转速下轴向箔轴承的承载力大小以及轴向箔轴承中转子与定子10之间摩擦力的变化情况。
进一步的，如图1至图5所示，在本实施例中，固定机构包括：固定架30及推杆31；转子及推杆31均水平设置固定架30上，且转子与推杆31同轴设置；定子10设置在推杆31的第一端；其中，转子包括转轴20及设置在转轴20的第一端的与定子10相配合的推力承载盘21；推杆31的第二端与加载机构传动连接，转轴20的第二端与驱动机构传动连接。
具体的，推杆31通过多孔质轴承80设置在固定架30上，从而使得推杆31在多孔质轴承80中处于悬浮状态，能够极大限度的降低推杆31转动时的摩擦力，从而使得转子作用于定子10的摩擦转矩能够最大限度的传递给第二测力机构中的拉力传感器73；转轴通过滑动轴承81(需具备一定的高速稳定性)设置在固定架30上。
进一步的，加载机构包括气缸5；气缸5的活塞与推杆31的第二端传动连接，用于对推杆31施加轴向上的推力；第一测力机构包括推力传感器6；推力传感器6设置在气缸5的活塞的输出端，推杆31的第二端与推力传感器6抵接。其中，在本实施例中，为了获得较好的加载精度，采用气缸5对定子10进行加载；当然，在其他实施例中，也可采用其他的动力机构对定子10进行加载，本发明对此不作具体限定。
进一步的，驱动机构包括电机40，电机40与转子同轴设置，电机40的输出轴通过挠性联轴器42与转轴20的第二端联结。具体的，电机40固定在电机座41上，挠性联轴器42可以允许转轴20产生一定的轴向位移，另外还可以吸收一定尺寸的不对中情况，以保证电机的输出轴能够更平稳的带动转子转动。在本实施例中，考虑到实际情况中的连接结构的局限性，如图4所示，转轴20的两端分别设有连接轴90，连接轴90与转轴20联结并同步转动，并且电机40的输出轴通过挠性联轴器42与右侧的连接轴90联结，推力承载盘21设置在左侧的连接轴90的端部。进一步的，为了监测在高速转动时两个连接轴90的转动稳定性，如图4及图5所示，在两个连接轴90的径向上分别设有用于监测其径向跳动的监测器91，其中监测器91可以为百分表等仪器。
进一步的，如图1至图4所示，第二测力机构包括：连接杆70、柔性绳71、配重块72及拉力传感器73；柔性绳71及拉力传感器73均设置在固定架30上，柔性绳71具有水平段和竖直段，水平段的自由端与拉力传感器73连接，竖直段的自由端与配重块72连接；连接杆70竖直设置，且位于推杆31的正上方，连接杆70的上端与柔性绳71的水平段连接，其下端与推杆31固定连接；其中，柔性绳71的水平段与推杆31相垂直。柔性绳71搭设在固定架30顶部的横梁301上，在配重块72的重力作用下，柔性绳71处于拉紧状态。由于转子在转动时会对定子10产生一定的摩擦力，并驱使定子10转动，在固定架30、连接杆70、柔性绳71、及配重块72的共同作用下，定子10会保持静止状态或产生极其微小角度的偏移。进一步的，柔性绳71的水平段的自由端通过拉力传感器73与固定架30连接。当转子转动时(图5中的逆时针方向)，定子10受到来自转子的摩擦力，并将该摩擦力直接传递至连接杆70，连接杆70产生摆动的趋势，最终将力传递给拉力传感器73。需要说明的是，在开始测试之前，由于在配重块72的作用下柔性绳71处于拉紧状态，因此，拉力传感器73会受到一定的拉力，在测试开始后，该拉力传感器73受到的拉力会增加，该增加的值与连接杆70的长度的乘积即可得到定子10所受到的摩擦转矩。
进一步的，为了降低柔性绳71对测试数据的影响，在本实施例中，固定架30的横梁301上设有滑轮(图中未示出)；柔性绳71搭设在滑轮上。
进一步的，为了便于安装，连接杆70的下端具有螺纹段，推杆31的外壁上具有与螺纹段螺接的螺纹孔，从而便于连接杆70与推杆31之间进行连接，进而提升了测试效。
进一步的，为了保证滑动轴承81的工作稳定性，本实施例中还包括供油系统；供油系统用于为滑动轴承81提供润滑油。进一步的，由于实验过程对润滑油有一定的温度要求，因此该供油系统中还包括加热装置(图中未示出)；加热装置包括加热带，加热带绕设在供油系统的供油管路上，以当润滑油的温度不满足实验要求时可对供油管路内的油液进行加热。
具体的，拉力传感器73、推力传感器6、第一位移传感器11、第二位移传感器可连续对数据进行获取，并将获取的数据输入到计算机中进行计算和处理。在测试阶段，转子处于静止状态时，定子10与转子的推力承载盘21接触，此时，气缸5不进行加载；启动电机40，当转子的转速达到轴向箔轴承的起飞速度时，定子10与推力承载盘21脱离接触；进入稳态；气压缸对定子10进行加载，推力传感器6可获取所加载的力的大小，拉力传感器73可获知在加载阶段定子10所受到的力的变化，第一位移传感器11可获知定子10的轴向位移量，第二位移传感器可获知转子的轴向位移量，计算机可依据得到的数据进行计算，从而可获得该轴向箔轴承的承载能力、摩擦转矩、气膜厚度等性能参数。其中，技术人员可根据预测试性能参数对所需的数据进行选取及计算，本实施例对具体计算过程不作赘述。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种轴向箔轴承的测试装置，其特征在于，包括，
固定机构，用于对轴向箔轴承的定子和转子进行径向定位；
驱动机构，与所述轴向箔轴承的转子通过挠性联轴器传动连接，用于驱动所述转子转动；
加载机构，与所述轴向箔轴承的定子传动连接，用于对所述定子施加轴向上的力；
第一测力机构，配置为获取所述加载机构对所述定子加载的力；
第二测力机构，配置为获取所述定子的力矩；
第一位移传感器，配置为获取所述定子的轴向位移量；
第二位移传感器，配置为获取所述转子的轴向位移量。
2.根据权利要求1所述的轴向箔轴承的测试装置，其特征在于，所述固定机构包括：固定架及推杆；
所述转子及所述推杆均水平设置所述固定架上，且所述转子与所述推杆同轴设置；
所述定子设置在所述推杆的第一端，所述转子包括转轴及设置在所述转轴的第一端的与所述定子相配合的推力承载盘；
所述推杆的第二端与所述加载机构传动连接，所述转轴的第二端与所述驱动机构传动连接。
3.根据权利要求2所述的轴向箔轴承的测试装置，其特征在于，所述加载机构包括气缸；
所述气缸的活塞与所述推杆的第二端传动连接，用于对所述推杆施加轴向上的推力。
4.根据权利要求3所述的轴向箔轴承的测试装置，其特征在于，所述第一测力机构包括推力传感器；
所述推力传感器设置在所述气缸的活塞的输出端，所述推杆的第二端与所述推力传感器抵接。
5.根据权利要求2所述的轴向箔轴承的测试装置，其特征在于，所述驱动机构包括电机，所述电机与所述转子同轴设置，所述电机的输出轴通过所述挠性联轴器与所述转轴的第二端联结。
6.根据权利要求3所述的轴向箔轴承的测试装置，其特征在于，所述第二测力机构包括：连接杆、柔性绳、配重块及拉力传感器；
所述柔性绳及所述拉力传感器均设置在所述固定架上，所述柔性绳具有水平段和竖直段，所述水平段的自由端与所述拉力传感器连接，所述竖直段的自由端与所述配重块连接；
所述连接杆竖直设置，且位于所述推杆的正上方，所述连接杆的上端与所述柔性绳的水平段连接，其下端与所述推杆固定连接；
其中，所述柔性绳的水平段与所述推杆相垂直。
7.根据权利要求6所述的轴向箔轴承的测试装置，其特征在于，所述固定架上设有滑轮；
所述柔性绳搭设在所述滑轮上，且所述滑轮位于所述柔性绳的所述水平段和所述竖直段之间。
8.根据权利要求6所述的轴向箔轴承的测试装置，其特征在于，所述连接杆的下端具有螺纹段，所述推杆的外壁上具有与所述螺纹段螺接的螺纹孔。
9.根据权利要求2所述的轴向箔轴承的测试装置，其特征在于，还包括供油系统；
所述转子通过滑动轴承设置在所述固定架上，所述供油系统用于为所述滑动轴承提供润滑油。
10.根据权利要求9所述的轴向箔轴承的测试装置，其特征在于，所述供油系统还包括加热装置；
所述加热装置包括加热带，所述加热带绕设在所述供油系统的供油管路上。
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