CN109357870B - 一种径向气浮轴承性能测试机 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种径向气浮轴承性能测试机，包括壳体组件、测试组件、轴系组件，壳体组件具有中心轴线，壳体组件的前后两端均具有开口，轴系组件的中心轴线与壳体组件的中心轴线共线，轴系组件通过前后两滚动轴承固定安装在壳体组件的两端开口中；轴系组件在壳体组件的后端与涡轮传动连接；测试组件在壳体组件内腔中并悬浮在轴系组件上。其采用高速涡轮驱动、整机一体化设计，部分测试机中配套部件可更换以适应不同规格的轴承，被测性能参数间耦合度小，试验整机结构简单紧凑、重量轻、便携、可移动，且通过调节供气压力及流量大小以达到100000rpm转速以上。该测试机的测试性能包括承载特性、起飞转速、动态特性、耐磨性能。

Description

一种径向气浮轴承性能测试机

技术领域

本发明涉及一种径向气浮轴承性能测试机，属于轴承性能测试领域。

背景技术

现有技术中，大部分轴承性能测试机都由电机驱动，中间还需要通过变速箱连接传递，被测试轴承规格相对单一，且测试机安装调试相对复杂，对试验平台及操作者技能要求高，一经安装调试后便不可轻易更改或移动，另外，测试机所能测试的转速很难达到100000rpm转速以上，并且被试轴承性能测试中参数间相互影响。

气浮轴承也叫气体轴承。用空气作为润滑剂的滑动轴承。正常工作时，轴和轴承表面完全由气膜所隔开，凭借气膜中压力来支承轴和外力负荷。由于空气比油粘滞性小，耐高温，无污染，因而气浮轴承可用于高速机器、仪器及放射性装置中，但其负荷能力比较低。径向气浮轴承未来在航天领域应用前景广阔，对于径向气浮轴承的性能测试是确保其所在的设备正常运转的基础，事关重大。

发明内容

(一)要解决的技术问题

针对现有技术中的上述不足，本发明提出一种径向气浮轴承性能测试机，其采用高速涡轮驱动、整机一体化设计，部分测试机中配套部件可更换以适应不同规格的轴承，被测性能参数间耦合度小，试验整机结构简单紧凑、重量轻、便携、可移动，且通过调节供气压力及流量大小以达到100000rpm转速以上。该测试机的测试性能包括承载特性、起飞转速、动态特性、耐磨性能。

(二)技术方案

一种径向气浮轴承性能测试机，包括壳体组件、测试组件、轴系组件，壳体组件具有中心轴线，壳体组件的前后两端均具有开口，轴系组件的中心轴线与壳体组件的中心轴线共线，轴系组件通过前后两滚动轴承固定安装在壳体组件的两端开口中；轴系组件在壳体组件的后端与涡轮传动连接；测试组件在壳体组件内腔中并悬浮在轴系组件上。

其中，所述壳体组件包括壳体本体、左轴承座、右轴承座、左轴承端盖、左轴承内盖、右轴承内盖、右轴承端盖、定位销钉、螺栓、锁紧螺钉；左轴承端盖具有中央轴径和凸肩；左轴承座具有外端凹台、外周面、内周面、内端面；左轴承内盖也具有其中央轴径和凸肩；所述左轴承端盖的凸肩抵靠在左轴承座的凹台上，左轴承座抵靠在壳体本体的左侧外端面上，左轴承座的外周面与壳体本体的外周面齐平，左轴承座的内周面贴近壳体本体的内壁面，左轴承内盖的凸肩抵靠在左轴承座的内端面上；左轴承端盖、左轴承座、左轴承内盖自左向右共同形成容纳左侧的滚动轴承的空间。

其中，右轴承内盖与左轴承内盖具有相同的结构，右轴承端盖与左轴承端盖具有相同的结构，右轴承座除了具有与左轴承座相同的结构外，还在右轴承座的右端面上具有轴向延伸的圆筒段；所述右轴承端盖的凸肩抵靠在右轴承座的凹台上，右轴承座抵靠在壳体本体的右侧外端面上，右轴承座的外周面与壳体本体的外周面齐平，右轴承座的内周面贴近壳体本体的内壁面，右轴承内盖的凸肩抵靠在右轴承座的内端面上；右轴承端盖、右轴承座、右轴承内盖自右向左共同形成容纳右侧的滚动轴承的空间。

其中，右轴承座的圆筒段形成容纳涡轮的空间。

其中，左轴承座、右轴承座分别通过相应的定位销钉定位在壳体本体的左右两端面上，并进一步通过螺栓紧固。

其中，左轴承端盖、左轴承内盖分别通过相应的锁紧螺钉安装在左轴承座的两端面上；右轴承端盖、右轴承内盖分别通过相应的锁紧螺钉安装在右轴承座的两端面上。

其中，所述测试组件包括测试壳体、测试轴承座、被试气浮轴承、内部滚动轴承、轴承盖、载荷接头、力矩杆及内部螺钉；被试气浮轴承安装于测试轴承座上，测试轴承座通过两内部滚动轴承安装于测试壳体上；载荷接头对被试气浮轴承施加径向载荷，载荷接头与测试壳体相连接；力矩杆与被试气浮轴承相连接，用于测试被试气浮轴承的启动摩擦力矩；两个内部滚动轴承分别通过相应的轴承盖固定在测试壳体的左右两侧，测试轴承座与测试壳体均可相对灵活转动。

其中，所述内部螺钉分别将两轴承盖固定在测试壳体的两端面上。

其中，所述轴系组件包括轴、配合轴颈、锁紧盘、轴端锁紧螺母、调整垫片；轴中部偏左位置设置轴凸台，配合轴颈套装在轴的中部并与轴凸台轴向抵紧，配合轴径右侧设置锁紧盘；左侧的滚动轴承朝内一端抵紧在轴的左台肩上，左侧滚动轴承朝外一端设置相应的调整垫片并由轴端锁紧螺母抵紧；右侧的滚动轴承朝内一端抵紧在轴的右台肩上，右侧的滚动轴承朝外一端也设置相应的调整垫片并由涡轮抵紧；涡轮与轴通过螺纹连接并传递力矩。

其中，所述涡轮为轴流式涡轮。

(三)有益效果

1)在轴承性能测试中，可以做到起飞转速测试与承载特性、动态特性及耐磨性测试等相互独立无影响；

2)可以通过更换轴系上配合轴颈及被试轴承实现对不同直径规格的轴承进行性能测试；

3)被试气浮轴承可以是动压箔片气浮轴承或螺旋槽动压气浮轴承等；

4)试验机采用小型轴流式涡轮驱动，且与被试轴承配合的试验对象同轴连接，避免了复杂的中间连接传递环节，可适应更高的工作转速，结构更简单紧凑；

5)试验整机便携可移动，对安装平台无精度要求，固定即可。

附图说明

图1本发明的一种径向气浮轴承性能测试机剖面图。

图2本发明的一种径向气浮轴承性能测试机的右试图。

图3本发明的一种径向气浮轴承性能测试机的左视图。

图4壳体组件剖视图及壳体组件C-C双侧剖视图。

图5壳体组件右视图。

图6测试组件剖视图及其C-C剖视图。

图7轴系组件剖视图。

图中，1-壳体组件，2-测试组件，3-轴系组件，4-壳体本体，5-左轴承座，6-右轴承座，7-左轴承端盖，8-左轴承内盖，9-右轴承内盖，10-右轴承端盖，11-定位销钉，12-轴，13-配合轴颈，14-锁紧盘，15-滚动轴承，16-涡轮，17-轴端锁紧螺母，18-调整垫片，19-测试壳体，20-测试轴承座，21-轴承盖，22-被试气浮轴承，23-内部滚动轴承，24-载荷接头，25-内部螺钉，26-力矩杆，27-螺栓，28-锁紧螺钉。

具体实施方式

参见图1，本发明的一种径向气浮轴承性能测试机，包括壳体组件1、测试组件2、轴系组件3，壳体组件1具有中心轴线，壳体组件1的前后两端均具有开口，轴系组件3的中心轴线与壳体组件1的中心轴线共线，轴系组件3通过前后两滚动轴承15固定安装在壳体组件1的两端开口中；轴系组件3在壳体组件1的后端与涡轮16传动连接；测试组件2在壳体组件1内腔中并悬浮在轴系组件3上。

参见图1-5，所述壳体组件1包括壳体本体4、左轴承座5、右轴承座6、左轴承端盖7、左轴承内盖8、右轴承内盖9、右轴承端盖10、定位销钉11、螺栓27、锁紧螺钉28；左轴承端盖7具有中央轴径和凸肩；左轴承座5具有外端凹台、外周面、内周面、内端面；左轴承内盖8也具有其中央轴径和凸肩；所述左轴承端盖7的凸肩抵靠在左轴承座5的凹台上，左轴承座5抵靠在壳体本体1的左侧外端面上，左轴承座5的外周面与壳体本体1的外周面齐平，左轴承座5的内周面贴近壳体本体1的内壁面，左轴承内盖8的凸肩抵靠在左轴承座5的内端面上；左轴承端盖7、左轴承座5、左轴承内盖8自左向右共同形成容纳左侧的滚动轴承15的空间。

右轴承内盖9与左轴承内盖8具有相同的结构，右轴承端盖10与左轴承端盖7具有相同的结构，右轴承座6除了具有与左轴承座5相同的结构外，还在右轴承座6的右端面上具有轴向延伸的圆筒段；所述右轴承端盖10的凸肩抵靠在右轴承座6的凹台上，右轴承座6抵靠在壳体本体1的右侧外端面上，右轴承座6的外周面与壳体本体1的外周面齐平，右轴承座6的内周面贴近壳体本体1的内壁面，右轴承内盖9的凸肩抵靠在右轴承座6的内端面上；右轴承端盖10、右轴承座6、右轴承内盖9自右向左共同形成容纳右侧的滚动轴承15的空间；右轴承座6的圆筒段形成容纳涡轮16的空间。

左轴承座5、右轴承座6分别通过相应的定位销钉11定位在壳体本体4的左右两端面上，并进一步通过螺栓27紧固。

左轴承端盖7、左轴承内盖8分别通过相应的锁紧螺钉28安装在左轴承座5的两端面上；右轴承端盖10、右轴承内盖9分别通过相应的锁紧螺钉28安装在右轴承座6的两端面上。

参见图6，所述测试组件2包括测试壳体19、测试轴承座20、被试气浮轴承22、内部滚动轴承23、轴承盖21、载荷接头24、力矩杆26及内部螺钉25；被试气浮轴承22安装于测试轴承座20上，测试轴承座20通过两内部滚动轴承23安装于测试壳体19上；载荷接头24对被试气浮轴承22施加径向载荷，载荷接头24与测试壳体19相连接；力矩杆26与被试气浮轴承22相连接，用于测试被试气浮轴承22的启动摩擦力矩；两个内部滚动轴承23分别通过相应的轴承盖21固定在测试壳体19的左右两侧，测试轴承座20与测试壳体19均可相对灵活转动。

所述内部螺钉25分别将两轴承盖21固定在测试壳体19的两端面上。

参见图7，所述轴系组件3包括轴12、配合轴颈13、锁紧盘14、轴端锁紧螺母17、调整垫片18；轴12中部偏左位置设置轴凸台，配合轴颈13套装在轴12的中部并与轴凸台轴向抵紧，配合轴径13右侧设置锁紧盘14；左侧的滚动轴承15朝内一端抵紧在轴12的左台肩上，左侧滚动轴承15朝外一端设置相应的调整垫片18并由轴端锁紧螺母17抵紧；右侧的滚动轴承15朝内一端抵紧在轴12的右台肩上，右侧的滚动轴承15朝外一端也设置相应的调整垫片18并由涡轮16抵紧；涡轮16与轴12通过螺纹连接并传递力矩。

所述涡轮16为轴流式涡轮。

实际测试中，测试组件2通过被试气浮轴承22与轴系组件3中配合轴颈13配合，轴系组件3通过两滚动轴承15安装在壳体组件1上，并通过壳体组件1中的左轴承端盖7、左轴承内盖8、右轴承内盖9、右轴承端盖10对滚动轴承15限位固定。

Claims (9)

1.一种径向气浮轴承性能测试机，其特征在于，包括壳体组件、测试组件、轴系组件，壳体组件具有中心轴线，壳体组件的前后两端均具有开口，轴系组件的中心轴线与壳体组件的中心轴线共线，轴系组件通过左右两滚动轴承固定安装在壳体组件的两端开口中；轴系组件在壳体组件的后端与涡轮传动连接；测试组件在壳体组件内腔中并悬浮在轴系组件上；

所述测试组件包括测试壳体、测试轴承座、被试气浮轴承、内部滚动轴承、轴承盖、载荷接头、力矩杆及内部螺钉；被试气浮轴承安装于测试轴承座上，测试轴承座通过两内部滚动轴承安装于测试壳体上；载荷接头对被试气浮轴承施加径向载荷，载荷接头与测试壳体相连接；力矩杆与被试气浮轴承相连接，用于测试被试气浮轴承的启动摩擦力矩；两个内部滚动轴承分别通过相应的轴承盖固定在测试壳体的左右两侧，测试轴承座与测试壳体均可相对灵活转动。

2.如权利要求1所述的一种径向气浮轴承性能测试机，其特征在于，所述壳体组件包括壳体本体、左轴承座、右轴承座、左轴承端盖、左轴承内盖、右轴承内盖、右轴承端盖、定位销钉、螺栓、锁紧螺钉；左轴承端盖具有中央轴径和凸肩；左轴承座具有外端凹台、外周面、内周面、内端面；左轴承内盖也具有其中央轴径和凸肩；所述左轴承端盖的凸肩抵靠在左轴承座的凹台上，左轴承座抵靠在壳体本体的左侧外端面上，左轴承座的外周面与壳体本体的外周面齐平，左轴承座的内周面贴近壳体本体的内壁面，左轴承内盖的凸肩抵靠在左轴承座的内端面上；左轴承端盖、左轴承座、左轴承内盖自左向右共同形成容纳左侧的滚动轴承的空间。

3.如权利要求2所述的一种径向气浮轴承性能测试机，其特征在于，右轴承内盖与左轴承内盖具有相同的结构，右轴承端盖与左轴承端盖具有相同的结构，右轴承座除了具有与左轴承座相同的结构外，还在右轴承座的右端面上具有轴向延伸的圆筒段；所述右轴承端盖的凸肩抵靠在右轴承座的凹台上，右轴承座抵靠在壳体本体的右侧外端面上，右轴承座的外周面与壳体本体的外周面齐平，右轴承座的内周面贴近壳体本体的内壁面，右轴承内盖的凸肩抵靠在右轴承座的内端面上；右轴承端盖、右轴承座、右轴承内盖自右向左共同形成容纳右侧的滚动轴承的空间。

4.如权利要求3所述的一种径向气浮轴承性能测试机，其特征在于，右轴承座的圆筒段形成容纳涡轮的空间。

5.如权利要求4所述的一种径向气浮轴承性能测试机，其特征在于，左轴承座、右轴承座分别通过相应的定位销钉定位在壳体本体的左右两端面上，并进一步通过螺栓紧固。

6.如权利要求4所述的一种径向气浮轴承性能测试机，其特征在于，左轴承端盖、左轴承内盖分别通过相应的锁紧螺钉安装在左轴承座的两端面上；右轴承端盖、右轴承内盖分别通过相应的锁紧螺钉安装在右轴承座的两端面上。

7.如权利要求1所述的一种径向气浮轴承性能测试机，其特征在于，所述内部螺钉分别将两轴承盖固定在测试壳体的两端面上。

8.如权利要求1所述的一种径向气浮轴承性能测试机，其特征在于，所述轴系组件包括轴、配合轴颈、锁紧盘、轴端锁紧螺母、调整垫片；轴中部偏左位置设置轴凸台，配合轴颈套装在轴的中部并与轴凸台轴向抵紧，配合轴径右侧设置锁紧盘；左侧的滚动轴承朝内一端抵紧在轴的左台肩上，左侧滚动轴承朝外一端设置相应的调整垫片并由轴端锁紧螺母抵紧；右侧的滚动轴承朝内一端抵紧在轴的右台肩上，右侧的滚动轴承朝外一端也设置相应的调整垫片并由涡轮抵紧；涡轮与轴通过螺纹连接并传递力矩。

9.如权利要求1所述的一种径向气浮轴承性能测试机，其特征在于，所述涡轮为轴流式涡轮。

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