CN109655265B - 一种磁悬浮轴系保护轴承性能试验机 - Google Patents

一种磁悬浮轴系保护轴承性能试验机 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种磁悬浮轴系保护轴承性能试验机。磁悬浮轴系保护轴承性能试验机包括试验机壳体和主体轴系，主体轴系外套设有轴系衬套，主体轴系与轴系衬套可相对沿周向转动且上下挡止配合，轴系衬套上下导向滑动装配在试验机壳体内，主体轴系的上端装配有驱动轴，下方设有升降装置，所述试验机壳体上设置有待测试轴承安装部位，主体轴系底部具有在跌落后与待测试轴承支撑配合的轴系测试段。本发明中的试验机将主体轴系竖直顶压在升降装置上，通过撤去升降装置的支撑力来使主体轴系模拟磁悬浮轴系跌落的工况，解决了现有技术中磁悬浮轴系保护轴承性能测试时需要磁悬浮轴系等模拟实际工况的条件造成的成本高、操作难度大的问题。

Description

一种磁悬浮轴系保护轴承性能试验机
技术领域
本发明涉及一种磁悬浮轴系保护轴承性能试验机。
背景技术
磁悬浮轴承利用电磁力来使轴系与轴承相对悬浮转动，具有无摩擦力、运转精度高、刚度和阻尼可调节等优点，尤其适合在高转速、低损耗、低噪音的场合使用。保护轴承主要用于磁悬浮轴系不能正常工作或发生故障时，对系统进行支承。当磁悬浮轴系失稳跌落后会与设置有保护轴承的轴套发生接触，保护轴承开始旋转，替代磁悬浮轴承起到支撑整个轴系的作用，直至磁悬浮轴系停止运转。在停止的过程中，保护轴承不能损坏或有卡滞等其他影响其保护磁悬浮轴系的功能。
为改进轴承设计和验证使用水平能否满足磁悬浮轴系保护轴承工作工况的实际需要，需要使用轴承试验机模拟磁悬浮轴系保护轴承工况，对轴承的运转性能进行实验。如授权公告号为CN206756458U、授权公告日为2017.12.15的中国实用新型专利公开了一种磁悬浮抗跌落性能的测试试验台，该试验台包括外壳，外壳内通过间隙配合装配有轴向轴承钉子和径向轴承定子。外壳内还设置有磁悬浮轴系，磁悬浮轴系包括主轴，主轴上通过过盈配合装配有径向轴承转子、推力盘、电机转子，主轴两端设置有两个保护轴承。工作时，打开控制器和功率放大器，通过磁悬浮轴承使磁悬浮轴系悬浮，之后打开异步电机使磁悬浮轴系转动，最后在给定的转速下时磁悬浮轴系跌落，通过传感器记录传输试验数据。这种测试装置适用于模拟水平轴系的磁悬浮试验。
现有技术中竖向轴系的抗跌落试验一般也需要整机设置磁悬浮轴系，以使轴承试验机能够模拟磁悬浮轴系保护轴承工况，但整机设置磁悬浮轴系，费用高，装配及操作难度大。
发明内容
本发明的目的在于提供一种磁悬浮轴系保护轴承性能试验机，以解决现有技术中磁悬浮轴系保护轴承性能测试时需要磁悬浮轴系等模拟实际工况的条件造成的成本高、操作难度大的问题。
为实现上述目的，本发明的磁悬浮轴系保护轴承性能试验机的技术方案是：
一种磁悬浮轴系保护轴承性能试验机，包括试验机壳体和竖向设置在试验机壳体内的主体轴系，主体轴系外套设有轴系衬套，主体轴系与轴系衬套周向转动配合且上下挡止配合，轴系衬套上下导向滑动装配在试验机壳体内，主体轴系的上端周向止转且上下滑动装配有带动主体轴系旋转的驱动轴，主体轴系的下方设有支撑主体轴系和轴系衬套并通过升降模拟主体轴系跌落状态的升降装置，所述试验机壳体上设置有用于安装待测试轴承的待测试轴承安装部位，主体轴系底部具有在跌落前与待测试轴承间隙配合而在跌落后与待测试轴承内圈上下支撑配合的轴系测试段。
本发明的有益效果是：本发明中的磁悬浮轴系保护轴承性能试验机不再通过设置磁悬浮轴系来模拟磁悬浮轴系中保护轴承工况，而是设置主体轴系，通过轴系衬套和试验机壳体使主体轴系保持竖直状态，将主体轴系竖直顶压在升降装置上，通过撤去升降装置的支撑力来使主体轴系模拟磁悬浮轴系跌落的工况。由于升降装置相较于磁悬浮轴系设置简单且造价较低，解决了现有技术中磁悬浮轴系保护轴承性能测试时需要磁悬浮轴系等模拟实际工况的条件造成的成本高、操作难度大的问题。
进一步的，所述轴系测试段包括测试段主体和固定套设在测试段主体外围的测试衬套，所述测试衬套包括插入待测试轴承内圈的插入段和处于待测试轴承内圈上方用于在主体轴系跌落后与主体轴系的轴肩上下挡止配合的衬套法兰。由于测试衬套更换方便，能够通过更换不同测试衬套的尺寸来适应不同的保护轴承。
进一步的，所述升降装置通过支撑轴系衬套以保持主体轴系的位置。通过支撑轴系衬套来支撑主体轴系的位置结构简单，便于设置。
进一步的，所述轴系衬套向下延伸有支撑架，所述升降装置与支撑架支撑配合，支撑架上设置有配重件以改变主体轴系重量。通过增加或是减少配重件的重量能够使主体轴系模拟不同重量的磁悬浮轴系。
进一步的，所述升降装置为伸缩电缸。伸缩电缸便于安装和控制主体轴系与保护轴承的轴向间隙。
进一步的，轴系衬套与试验机壳体之间设置有密珠轴承。密珠轴承可以实现竖向导向，以确保主体轴系能够顺利下落。
附图说明
图1为本发明的磁悬浮轴系保护轴承性能试验机的具体实施例的结构示意图；
图2为图1中主体轴系处的放大图；
图3为本发明的磁悬浮轴系保护轴承性能试验机的具体实施例的控制逻辑图；
附图标记说明：1-电机；2-联轴节；3-轴系衬套；301-端盖；4-主体轴系；401-角接触轴承；402-测试段主体；5-密珠轴承；6-试验机壳体；601-待测试轴承安装孔；7-测试衬套；701-插入段；702-衬套法兰；8-待测试轴承；9-支撑架；901-支撑平台；902-支撑杆；903-配重件；10-伸缩电缸。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。
本发明的磁悬浮轴系保护轴承性能试验机的具体实施例，如图1所示，本实施例中的磁悬浮轴系保护轴承性能试验机包括试验机壳体6和竖直设置在试验机壳体内的主体轴系，主体轴系包括主轴4，主轴4外侧通过两个角接触轴承401转动装配有轴系衬套3。主轴4上端设置有联轴节2，位于上方的角接触轴承401通过联轴节2夹紧固定角接触轴承401，位于下方的角接触轴承401则通过锁紧螺母固定。轴系衬套3上下两个端面上分别设置有端盖301，两个端盖301在竖直方向上分别与两个角接触轴承401挡止配合以实现主轴4与轴系衬套3之间周向转动且上下挡止配合。
为了便于使主体轴系能够顺利下落，防止主体轴系在跌落的过程中因为摩擦力造成轴系跌落不下来，或者主体重量不完全施加到待测试轴承8上，本实施例中在轴系衬套3与试验机壳体6之间设置有密珠轴承5，通过密珠轴承5能够对保证轴系衬套3与试验机壳体6之间的同轴度，同时密珠轴承5还能够对轴系衬套3沿上下方向进行导向。在其他实施例中，也可以由轴系衬套沿径向延伸出连接杆，连接杆上设置有与试验机壳体沿上下方向导向配合的导柱，通过导柱与试验机壳体配合来保证轴系衬套与试验机壳体的同轴度并对轴系衬套进行导向；在其他实施例中，对轴系衬套与试验机壳体之间的同轴度要求不高的话，也可以不采用密珠轴承，轴系衬套的外周面与试验机壳体的内周面间隙配合。
主轴4上方设置有电机1，电机1的驱动轴竖直朝下设置并且通过联轴节2与主轴4传动连接，联轴节2上端固定连接有法兰，法兰与驱动轴之间通过花键连接以使主体轴系与驱动轴之间能够上下滑动且周向止转配合。
主轴4下方位于端部的一段为测试段主体402，测试段主体402外侧套设有测试衬套7，测试段主体402和测试衬套7共同构成轴系测试段。测试衬套7包括插入待测试轴承8内圈的插入段701和处于待测试轴承8内圈上方用于在主轴4跌落后与主轴4的轴肩上下挡止配合的衬套法兰702，主轴4端部还固定有轴端盖，测试衬套7被夹紧固定在轴端盖与测试衬套7上方的轴肩之间。
试验机壳体6在主轴4正下方设置有与待测试轴承8匹配的待测试轴承安装孔601，待测试轴承安装孔601为阶梯形。主轴4上的测试衬套7插入待测试轴承安装孔601内，待测试轴承8设置在测试衬套的插入段701与待测试轴承安装孔601孔壁之间，待测试轴承8下端面与待测试轴承安装孔601的阶梯面抵顶配合，上端面被固定在待测试轴承安装孔601上部开口的端盖锁紧。待测试轴承8上还设置有与试验相关的温度传感器、振动传感器等。在进行跌落试验前，测试衬套7的衬套法兰702与待测试轴承8之间具有3mm的轴向间距，测试衬套7插入段701与待测试轴承8之间具有3mm的径向间距。该间距能够保证在主轴4跌落前主轴4与待测试轴承8之间不会发生接触。本实施例中的待测试轴承安装孔601构成待测试轴承安装部位。
轴系衬套3下方还设置支撑架9，支撑架9包括支撑平台901和支撑杆902，支撑杆902沿上下方向延伸，穿过试验机壳体6后与支撑平台901连接固定。支撑架9下方为伸缩电缸10，伸缩电缸10的伸缩段顶压支撑着支撑平台901，通过伸缩电缸10的伸缩能够调整主体轴系上的测试衬套7与待测试轴承8之间的轴向间隙。支撑架9除了用于支撑轴系衬套3和主体轴系外，还能够在支撑平台901上自由放置不同重量的配重件903，通过增加或是减少配重件903的重量能够使主轴4模拟不同重量的磁悬浮轴系。本实施例中伸缩电缸10构成升降装置，伸缩电缸10便于安装和控制主轴4与保护轴承的轴向间隙。在其他实施例中，升降装置也可以是伸缩油缸、丝杠螺母机构等。
如图2所示，本实施例中通过计算机监控系统来实现对测试过程的监控，计算机监控系统信号连接至电器测控系统，电器测控系统一方面通过信号连接的变频器来控制电机1的转速；一方面还信号连接伸缩电缸10以控制伸缩电缸10的升降；电器测控系统还与设置在待测试轴承8上的传感器信号连接，以记录待测试轴承8在测试过程中的状态。本实施例中的电器测控系统为现有技术，在此不再赘述。在其他实施例中，也可以采用手动控制电机开关和升降装置的开关来讲进行试验。
当进行跌落测试时，首先打开电机1，电机1的驱动轴带动主轴4转动，当主轴4转速稳定达到20000r/min后，在某一时刻电机1停止运转，同时伸缩电缸10收缩，轴系衬套3和主轴4失去支撑开始跌落。主轴4跌落后测试衬套7与待测试轴承8接触并带动待测试轴承8运转，此时试验机开始考核待测试轴承8的性能，对其温度及振动进行监测。主轴4在这个工况下慢慢停止下来，直到完全静止。
本发明中的磁悬浮轴系保护轴承性能试验机不再通过设置磁悬浮轴系来模拟磁悬浮轴系中保护轴承工况，而是设置主轴4，通过轴系衬套3和试验机壳体6使主轴4保持竖直状态，将主轴4竖直顶压在升降装置上，通过撤去升降装置的支撑力来使主轴4模拟磁悬浮轴系跌落的工况。由于升降装置相较于磁悬浮轴系设置简单且造价较低，解决了现有技术中磁悬浮轴系保护轴承性能测试时需要磁悬浮轴系等模拟实际工况的条件造成的成本高、操作难度大的问题。
在其他实施例中，也可以不再设置测试衬套，而是直接将主体轴系的轴系测试段与待测试轴承配合。
在其他实施例中，升降装置也可以不支撑轴系衬套而是直接支撑主体轴系的端部，但此时主体轴系端部与升降装置之间应转动配合。
在其他实施例中，也可以直接将升降装置设置在试验机壳体内部支撑轴系衬套。

Claims (5)

1.一种磁悬浮轴系保护轴承性能试验机，其特征在于：包括试验机壳体和竖向设置在试验机壳体内的主体轴系，主体轴系外套设有轴系衬套，主体轴系与轴系衬套周向转动配合且上下挡止配合，轴系衬套上下导向滑动装配在试验机壳体内，主体轴系的上端周向止转且上下滑动装配有带动主体轴系旋转的驱动轴，主体轴系的下方设有支撑主体轴系和轴系衬套并通过升降模拟主体轴系跌落状态的升降装置，所述试验机壳体上设置有用于安装待测试轴承的待测试轴承安装部位，主体轴系底部具有在跌落前与待测试轴承间隙配合而在跌落后与待测试轴承内圈上下支撑配合的轴系测试段；所述轴系测试段包括测试段主体和固定套设在测试段主体外围的测试衬套，所述测试衬套包括插入待测试轴承内圈的插入段和处于待测试轴承内圈上方用于在主体轴系跌落后与主体轴系的轴肩上下挡止配合的衬套法兰。
2.根据权利要求1所述的磁悬浮轴系保护轴承性能试验机，其特征在于：所述升降装置通过支撑轴系衬套以保持主体轴系的位置。
3.根据权利要求2所述的磁悬浮轴系保护轴承性能试验机，其特征在于：所述轴系衬套向下延伸有支撑架，所述升降装置与支撑架支撑配合，支撑架上设置有配重件以改变主体轴系重量。
4.根据权利要求1所述的磁悬浮轴系保护轴承性能试验机，其特征在于：所述升降装置为伸缩电缸。
5.根据权利要求1所述的磁悬浮轴系保护轴承性能试验机，其特征在于：轴系衬套与试验机壳体之间设置有密珠轴承。
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