CN110031195B - 隔热套、转子及用于转子热失稳试验的试验台 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种隔热套、转子及用于转子热失稳试验的试验台，属于转子性能研究技术领域。该隔热套包括筒状侧壁、第一内凸起和第二内凸起，第一内凸起设置于筒状侧壁的轴向一端内，向筒状侧壁的径向中心凸起，第二内凸起设置于筒状侧壁的轴向另一端内，向筒状侧壁的径向中心凸起，隔热套能够通过第一凸起和第二凸起与待加载转轴紧配合，当隔热套与待加载转轴配合后，筒状侧壁在第一内凸起和第二内凸起之外的部分的内壁与待加载转轴之间仍留有间隙。该转子包括转轴和隔热套，隔热套设置于转轴的非驱动侧轴颈处。该试验台能够用于该转子的热失稳试验。应用了该隔热套之后的转子能够减小振幅。该试验台能够用于检验该转子的性能。

Description

隔热套、转子及用于转子热失稳试验的试验台

技术领域

本发明涉及转子性能研究技术领域，特别是涉及一种隔热套、转子及用于转子热失稳试验的试验台。

背景技术

现有技术中应用的转子，在应用过程中，容易由于同步热失稳而导致转子发生较大的振动，包括转子螺旋振动现象和/或振动幅度增大和/或转子滞后现象。其不仅会导致转子自身在应用过程中的应用安全性，由于振动幅度的增大，还可能导致应用该转子的径向轴承出现研瓦现象和/或引起过高的瓦温。造成应用体验很差。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种隔热套、转子及用于转子热失稳试验的试验台，其中，应用了该隔热套的转子能够减少由于转子热量不平衡而导致的振幅较大的问题，该试验台能够与该带有隔热套的转子配合应用而进行转子热失稳性能试验，从而更加适于实用。

为了达到上述第一个目的，本发明提供的隔热套的技术方案如下：

本发明提供的隔热套包括筒状侧壁、第一内凸起和第二内凸起；

所述第一内凸起设置于所述筒状侧壁的轴向一端内，向所述筒状侧壁的径向中心凸起；

所述第二内凸起设置于所述筒状侧壁的轴向另一端内，向所述筒状侧壁的径向中心凸起；

所述隔热套能够通过所述第一内凸起和所述第二内凸起与待加载转轴紧配合，当所述隔热套与待加载转轴配合后，所述筒状侧壁在所述第一内凸起和第二内凸起之外的部分的内壁与待加载转轴之间仍留有间隙。

本发明提供的隔热套还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，所述第一内凸起与所述第二内凸起对中。

作为优选，所述筒状侧壁在至少一端的外部加工有环状槽。

作为优选，所述第一内凸起和第二内凸起与所述筒状侧壁一体成型。

作为优选，所述紧配合为过盈配合。

为了达到上述第二个目的，本发明提供的转子的技术方案如下：

本发明提供的带有隔热套的转子包括转轴和所述隔热套；

所述隔热套；分别设置于所述转轴的非驱动侧轴颈处。

为了达到上述第三个目的，本发明提供的用于转子热失稳试验的试验台的技术方案如下：

本发明提供的用于转子热失稳试验的试验台，其特征在于，包括机架、第一加载轴承和第二加载轴承；

所述第一加载轴承和第二加载轴承分别设置于所述机架上，使得，所述第一加载轴承与所述第二加载轴承对中，并且，所述第一加载轴承的中心圆心与所述第二加载轴承的中心圆心处于同一水平直线上；

带有隔热套的转子分别通过所述隔热套设置于所述第一加载轴承和所述第二加载轴承内。

本发明提供的用于转子热失稳试验的试验台还可采用以下技术措施进一步实现。

作为优选，所述用于转子热失稳试验的试验台还包括第一支承机构和第二支承机构；

所述第一支承机构和第二支承机构分别设置于所述机架上；

所述第一支承机构与所述转轴的一端配合，所述第二支承机构与所述转轴的另一端配合。

作为优选，所述转轴的一端处于所述转轴的其中一个末端，

所述转轴的另一端处于所述转轴的另一个末端。

作为优选，所述第一支承机构和第二支承机构至少其中之一在与所述转轴配合后仍留有剩余空间。

本发明提供隔热套在应用于转子并应用本发明提供的试验台进行转子热失稳试验，能够将原本由加载轴承直接连接于转子的连接形式转换为加载轴承与隔热套之间的连接形式，在这种情况下，隔热套通过第一内凸起和第二内凸起与转子的转轴紧配合，因此，在进行试验的过程中，能够避免隔热套与转子的转轴之间产生相对转动。此外，又由于在隔热套转轴配合后，筒状侧壁在所述第一内凸起和第二内凸起之外的部分的内壁与转轴之间仍留有间隙，在这种情况下，相当于隔热套与转轴之间通过处于该间隙内的空气隔离，由于空气的导热性能较差，因此，能够减少转轴与加载轴承之间在转轴转动过程中因为同步热失稳效应引起的热量，因此，能够降低转子的轴颈周向温差，避免了转子的径向轴承出现研瓦现象和/或引起过高的瓦温，转子热失稳现象得到了较大的改善。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：

图1为本发明实施例提供的带有隔热套的转子与用于转子热失稳试验的试验台配合应用的结构示意图；

图2为图1中A部分的局部放大结构示意图；

图3为图1中B部分的局部放大结构示意图；

图4为本发明实施例提供的隔热套的剖视结构示意图；

图5为图4中C部分的局部放大结构示意图。

具体实施方式

本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种隔热套、带有隔热套的转子及用于转子热失稳试验的试验台，其中，应用了该隔热套的转子能够减少由于转子热不平衡量而导致的振幅较大的问题，该试验台能够与该带有隔热套的转子配合应用而进行转子热失稳性能试验，从而更加适于实用。

发明人经过艰苦卓绝的努力及充分的试验研究，认为同步热失稳是当转子同步涡动时，由于悬臂端过长过重，导致悬臂侧轴颈处出现较大的周向温差，进而引起热不平衡量，导致转子过大的振动。其中，转子过大的振动包括振动频率过大或者振幅较大。发明人最终采取了在转子的轴颈处增设隔热套的方式，并通过转子热失稳试验台进行试验以证明该隔热套的应用有效性。

为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效,以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明提出的隔热套、带有隔热套的转子及用于转子热失稳试验的试验台，其具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的“一实施例”或“实施例”指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特征、结构、或特点可由任何合适形式组合。

本文中术语“和/或”，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如，A和/或B，具体的理解为：可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在B，能够具备上述三种任一种情况。

实施例一

参见附图1～附图5，本发明实施例一提供的隔热套包括筒状侧壁20、第一内凸起22和第二内凸起23。第一内凸起22设置于筒状侧壁20的轴向一端内，向筒状侧壁20的径向中心凸起。第二内凸起23设置于筒状侧壁20的轴向另一端内，向筒状侧壁20的径向中心凸起。隔热套3能够通过第一凸内起22和第二内凸起23与待加载转轴紧配合，当隔热套3与待加载转轴配合后，筒状侧壁 20在第一内凸起22和第二内凸起23之外的部分的内壁与待加载转轴之间仍留有间隙25。

本发明提供隔热套在应用于转子并应用本发明提供的试验台进行转子热失稳试验，能够将原本由加载轴承直接连接于转子的连接形式转换为加载轴承与隔热套之间的连接形式，在这种情况下，隔热套通过第一内凸起和第二内凸起与转子的转轴紧配合，因此，在进行试验的过程中，能够避免隔热套与转子的转轴之间产生相对转动。此外，又由于在隔热套转轴配合后，筒状侧壁在所述第一内凸起和第二内凸起之外的部分的内壁与转轴之间仍留有间隙，在这种情况下，相当于隔热套与转轴之间通过处于该间隙内的空气隔离，由于空气的导热性能较差，因此，能够大幅减少转轴与加载轴承之间在转轴转动过程中因为同步热失稳效应引起的热量，因此，能够降低转子的轴颈周向温差，避免了转子的径向轴承出现研瓦现象和/或引起过高的瓦温，应用了本发明实施例提供的隔热套之后，经有限元分析，能够使得转子的轴颈周向温差降低1℃以内，转子热失稳现象得到了较大的改善。例如，在未使用隔热套的情形下，转子转速在 10000rpm开始，振幅开始上涨至31μm，到转速在11000rpm，转子出现非常严重的同步热失稳，振幅持续上涨，相位变化明显，振幅最大值高达102μm。而在本实施例条件下，转子转速在10000rpm时，振幅从20umμm上涨至25μm，转子转速在11000rpm时，转子振幅稳定，一直在25μm-26μm之间。

其中，第一内凸起22与第二内凸起23对中。在这种情况下，由于待加载转轴1一般情况下为一长直转轴或者阶梯转轴，此时，能够保证转子与隔热套的装配稳定性。

其中，筒状侧壁20在至少一端的外部加工有环状槽24。在这种情况下，加载了隔热套3的转子能够通过该环状凹槽在机架上定位。

其中，第一内凸起22和第二内凸起23与筒状侧壁20一体成型。在这种情况下，由于隔热套3本身不存在连接接头，因此，能够避免应力集中并提高服役寿命。

其中，紧配合为过盈配合。在这种情况下，隔热套3与转子之间的配合更加稳定。

实施例二

参见附图1～附图5，本发明实施例二提供的带有隔热套的转子包括转轴1、隔热套3。隔热套3设置于转轴1的非驱动侧轴颈处。

本发明提供隔热套在应用于转子并应用本发明提供的试验台进行转子热失稳试验，能够将原本由加载轴承直接连接于转子的连接形式转换为加载轴承与隔热套之间的连接形式，在这种情况下，隔热套通过第一内凸起和第二内凸起与转子的转轴紧配合，因此，在进行试验的过程中，能够避免隔热套与转子的转轴之间产生相对转动。此外，又由于在隔热套转轴配合后，筒状侧壁在所述第一内凸起和第二内凸起之外的部分的内壁与转轴之间仍留有间隙，在这种情况下，相当于隔热套与转轴之间通过处于该间隙内的空气隔离，由于空气的导热性能较差，因此，能够大幅减少转轴与加载轴承之间在转轴转动过程中因为同步热失稳效应引起的热量，因此，能够降低转子的轴颈周向温差，避免了转子的径向轴承出现研瓦现象和/或引起过高的瓦温，应用了本发明实施例提供的隔热套之后，经有限元分析，能够使得转子的轴颈周向温差降低到1℃以内，转子热失稳现象得到了较大的改善。例如，在未使用隔热套的情形下，转子转速在10000rpm开始，振幅开始上涨至31μm，到转速在11000rpm，转子出现非常严重的同步热失稳，振幅持续上涨，相位变化明显，振幅最大值高达102μm。而在本实施例条件下，转子转速在10000rpm时，振幅从20umμm上涨至25μ m，转子转速在11000rpm时，转子振幅稳定，一直在25μm-26μm之间。

实施例三

参见附图1～附图5，本发明实施例三提供的用于转子热失稳试验的试验台，其特征在于，包括机架、第一加载轴承26和第二加载轴承27。第一加载轴承 26和第二加载轴承27分别设置于机架上，使得，第一加载轴承26与第二加载轴承27对中，并且，第一加载轴承26的中心圆心与第二加载轴承27的中心圆心处于同一水平直线上。带有隔热套的转子分别通过隔热套3设置于第一加载轴承26和第二加载轴承27内。

本实施例附图中的附图标记分别为：1-转子；2-偏转器；3-隔热套；4-测温探头；5-测温探头；6-配重盘，用于模拟悬臂质量；7-剩余空间，为了使配重盘的重量控制在40kg；8-机壳；9-左机壳上；10-左机壳上；11-非驱动侧油封；12- 驱动侧油封；联轴器；14-左机壳；15-左机壳；16-右机壳；17-右机壳；18-轴承压盖；驱动侧支推轴承，通过油膜支撑转子运转，起到径向支撑及轴向支撑作用；非驱动侧支推轴承，通过油膜支撑转子运转，起到径向支撑及轴向支撑作用；试验台主要由左机壳和右机壳、转子件、轴承、油封组成。左机壳为水平剖分结构，通过螺栓把合；右机壳为筒状结构，与左机壳通过螺栓把合。轴承为支推一体轴承，支撑转子运转。联轴器位于左侧，通过电机驱动转子运转。配重盘通过过盈连接于转子右侧，模拟悬臂质量。隔热套热装于转子非驱动侧轴承区处。

本发明提供隔热套在应用于转子并应用本发明提供的试验台进行转子热失稳试验，能够将原本由加载轴承直接连接于转子的连接形式转换为加载轴承与隔热套之间的连接形式，在这种情况下，隔热套通过第一内凸起和第二内凸起与转子的转轴紧配合，因此，在进行试验的过程中，能够避免隔热套与转子的转轴之间产生相对转动。此外，又由于在隔热套转轴配合后，筒状侧壁在所述第一内凸起和第二内凸起之外的部分的内壁与转轴之间仍留有间隙，在这种情况下，相当于隔热套与转轴之间通过处于该间隙内的空气隔离，由于空气的导热性能较差因此，能够大幅减少转轴与加载轴承之间在转轴转动过程中因为同步热失稳效应引起的热量，因此，能够降低转子的轴颈周向温差，避免了转子的径向轴承出现研瓦现象和/或引起过高的瓦温，应用了本发明实施例提供的隔热套之后，经有限元分析，能够使得转子的轴颈周向温差降低1℃以内，转子热失稳现象得到了较大的改善。例如，在未使用隔热套的情形下，转子转速在 10000rpm开始，振幅开始上涨至31μm，到转速在11000rpm，转子出现非常严重的同步热失稳，振幅持续上涨，相位变化明显，振幅最大值高达102μm。而在本实施例条件下，转子转速在10000rpm时，振幅从20umμm上涨至25μm，转子转速在11000rpm时，转子振幅稳定，一直在25μm-26μm之间。

其中，用于转子热失稳试验的试验台还包括第一支承机构13和第二支承机构6。第一支承机构13和第二支承机构6分别设置于机架上。第一支承机构13 与转轴1的一端配合，第二支承机构6与转轴1的另一端配合。在这种情况下，能够使得转子本身的重量主要通过第一支承机构13和第二支承机构6承载，而不至于通过第一加载轴承26和第二加载轴承27承载过多转子本身的重量，使得转子的转动更加轻松。

其中，转轴1的一端处于转轴1的其中一个末端。转轴1的另一端处于转轴1的另一个末端。在这种情况下，第一支承机构13和第二支承机构6的扭力矩更大，提供的支承作用更加稳定。

其中，第一支承机构13和第二支承机构6至少其中之一在与转轴1配合后仍留有剩余空间7。在这种情况下，能够便于转子在机架内的安装，并且，减轻配重盘的重量。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

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 (7)

1.一种用于转子热失稳试验的试验台，其特征在于，包括机架、第一加载轴承(26)和第二加载轴承(27)；

所述第一加载轴承(26)和第二加载轴承(27)分别设置于所述机架上，使得，所述第一加载轴承(26)与所述第二加载轴承(27)对中，并且，所述第一加载轴承(26)的中心圆心与所述第二加载轴承(27)的中心圆心处于同一水平直线上；

转子包括转轴(1)和隔热套(3)；所述隔热套(3)设置于所述转轴(1)的非驱动侧轴颈处；

所述转子分别通过所述隔热套(3)设置于所述第一加载轴承(26)和所述第二加载轴承(27)内；

所述隔热套(3)包括筒状侧壁(20)、第一内凸起(22)和第二内凸起(23)；

所述第一内凸起(22)设置于所述筒状侧壁(20)的轴向一端内，向所述筒状侧壁(20)的径向中心凸起；

所述第二内凸起(23)设置于所述筒状侧壁(20)的轴向另一端内，向所述筒状侧壁(20)的径向中心凸起；

所述隔热套(3)能够通过所述第一内凸起(22)和所述第二内凸起(23)与待加载转轴紧配合，当所述隔热套(3)与待加载转轴配合后，所述筒状侧壁(20)在所述第一内凸起(22)和第二内凸起(23)之外的部分的内壁与待加载转轴之间仍留有间隙(25)；

所述第一内凸起(22)与所述第二内凸起(23)对中。

2.根据权利要求1所述的用于转子热失稳试验的试验台，其特征在于，

所述筒状侧壁(20)在至少一端的外部加工有环状槽(24)。

3.根据权利要求1所述的用于转子热失稳试验的试验台，其特征在于，

所述第一内凸起(22)和第二内凸起(23)与所述筒状侧壁(20)一体成型。

4.根据权利要求1所述的用于转子热失稳试验的试验台，其特征在于，

所述紧配合为过盈配合。

5.根据权利要求1所述的用于转子热失稳试验的试验台，其特征在于，还包括第一支承机构(13)和第二支承机构(6)；

所述第一支承机构(13)和第二支承机构(6)分别设置于所述机架上；

所述第一支承机构(13)与所述转轴(1)的一端配合，所述第二支承机构(6)与所述转轴(1)的另一端配合。

6.根据权利要求5所述的用于转子热失稳试验的试验台，其特征在于，

所述转轴(1)的一端处于所述转轴(1)的其中一个末端；

所述转轴(1)的另一端处于所述转轴(1)的另一个末端。

7.根据权利要求5所述的用于转子热失稳试验的试验台，其特征在于，所述第一支承机构(13)和第二支承机构(6)至少其中之一在与所述转轴(1)配合后仍留有剩余空间(7)。

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