CN110849519A - 一种轴向力气动平衡装置及测功机装置 - Google Patents

一种轴向力气动平衡装置及测功机装置 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种气动平衡轴向力的测功机装置，包括测功机、涡轮箱和轴向力气动平衡装置，轴向力气动平衡装置包括气室壳和气活塞，所述气室壳内设有圆柱形的气室，气室的左右两端有孔；气室内设置所述气活塞，所述气活塞为中心对称回转体结构，径向设有凸起的圆盘，所述气活塞可以在所述气室内左右移动；所述气室壳上安装与气室连通的右气管和左气管，所述左气管和右气管分别位于所述气活塞的左右两侧，所述右气管的端部安装有右喷嘴，所述右喷嘴的开口方向正对所述气活塞凸起的圆盘。本发明解决了涡轮连接高速测功机进行试验时的轴向力平衡问题，不仅可以比较准确地测得涡轮功率，而且不会对测功机转子造成损害，起到保护高速测功机的目的。

Description

一种轴向力气动平衡装置及测功机装置
技术领域
本发明属于机电技术领域，尤其是涉及一种轴向力气动平衡装置及测功机装置。
背景技术
高速测功机可以用来进行涡轮测功试验，当涡轮直接连接高速测功机试验时，需要解决涡轮的轴向力平衡问题，常规的措施是在涡轮轴上增加推力轴承，但这个措施造成了涡轮轴承系统摩擦功耗的增大，导致所测得的涡轮功率不准确；而如果在涡轮测试时不增加止推结构，则涡轮的轴向力会对测功机转子造成损害。
发明内容
有鉴于此，本发明旨在提出一种轴向力气动平衡装置及测功机装置，以解决涡轮连接高速测功机进行试验时的轴向力平衡问题。
为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：
本发明一方面提供了一种轴向力气动平衡装置，包括：气室壳和气活塞，所述气室壳内设有圆柱形的气室，气室的左右两端有孔；气室内设置所述气活塞，所述气活塞为中心对称回转体结构，径向设有凸起的圆盘，所述气活塞可以在所述气室内左右移动；所述气室壳上安装与气室连通的右气管和左气管，所述左气管和右气管分别位于所述气活塞的左右两侧，所述右气管的端部安装有右喷嘴，所述右喷嘴的开口方向正对所述气活塞凸起的圆盘。
优选的，所述左气管的端部安装有左喷嘴，所述左喷嘴的开口方向正对所述气活塞凸起的圆盘。
优选的，所述气活塞的一端延伸出气室。
相对于现有技术，本发明所述的轴向力气动平衡装置具有以下优势：
本发明应用时，通过气活塞连接左右两个装置，通过控制气活塞保持在初始位置，消除了涡轮产生的轴向力向测功机的传递。
本发明另一方面提供了一种气动平衡轴向力的测功机装置，包括测功机支架、测功机、测功机转子连接头、柔性轴、轴承体、涡轮箱、柔性轴、涡轮转子连接头、位移传感器、轴和上述的轴向力气动平衡装置，
所述测功机与所述轴承体分别固定安装在所述测功机支架的左右两端，所述轴承体的右端连接涡轮箱；所述轴承体为回转体结构，其旋转中心的内孔内设置所述位移传感器和所述轴向力气动平衡装置；
所述轴通过轴承安装在轴承体的内孔中，所述轴的左右两端分别连接气活塞和所述涡轮箱内的涡轮，所述气活塞的左端连接涡轮转子连接头；所述测功机转子的右端设有测功机转子连接头，所述测功机转子连接头的右端通过所述柔性轴连接所述涡轮转子连接头；
所述位移传感器为中空结构，套装在涡轮转子连接头上，所述位移传感器与所述涡轮转子连接头之间有间隙；或者所述气活塞的左端延伸出气室位于所述位移传感器的孔内。
进一步的，还包括扭矩传感器，所述扭矩传感器的左右两端分别连接所述气活塞右端和所述轴；或者，所述扭矩传感器的左右两端分别连接所述轴和所述涡轮。
进一步的，所述柔性轴为中空管状结构，其左右两端分别设有柔性轴测功机端花键孔和柔性轴涡轮端花键孔；所述测功机的转子右端的转子连接头插入所述柔性轴测功机端花键孔内，所述涡轮转子连接头插入所述柔性轴涡轮端花键孔内。
进一步的，所述测功机支架有测功机支架孔，所述测功机与所述轴承体分别安装在所述测功机支架孔的左右两端；所述轴承体的旋转中心设有阶梯孔，两端分别设有轴承体左法兰和轴承体右法兰，所述轴承体左法兰通过轴承体左法兰螺钉与所述测功机支架连接；所述轴承体右法兰通过轴承体右法兰螺钉与涡轮箱左壳体连接；所述阶梯孔的左侧孔内设置所述轴向力气动平衡装置和位移传感器；所述涡轮箱左壳体与涡轮箱右壳体通过涡轮箱螺栓连接构成涡轮箱；所述轴承体右端的孔内有左轴承和右轴承，所述左轴承和所述右轴承的孔内穿过轴。
本发明气动平衡轴向力的测功机装置的有益效果：
本发明的气动平衡轴向力的测功机装置通过控制气活塞保持在初始位置，消除了涡轮产生的轴向力向测功机的传递；通过测试到的转子转速及扭矩数值，可以校验高速测功机测得的功率值，解决了涡轮连接高速测功机进行试验时的轴向力平衡问题，不仅可以比较准确地测得涡轮功率，而且不会对测功机转子造成损害，起到保护高速测功机的目的。
附图说明
构成本发明的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
图1为本发明实施例所述气动平衡轴向力的测功机装置的剖视图；
图2为本发明另一实施例所述气动平衡轴向力的测功机装置的剖视图；
图3为本发明另一实施例所述轴向力气动平衡装置的示意图。
附图标记说明：
1-测功机支架、2-测功机、3-测功机转子连接头、4-柔性轴测功机端花键孔、5-轴承体左法兰螺钉、6-柔性轴、7-测功机支架孔、8-涡轮转子连接头、9-柔性轴涡轮端花键孔、10-位移传感器、11-气室、12-轴承体左法兰、13-气室壳、14-气活塞、15-右气管、151-左气管、152-右喷嘴、153-左喷嘴、16-轴承体、17-阶梯孔、18-左轴承、19-涡轮箱左壳体、20-涡轮箱螺栓、21-轴承体右法兰、22-轴承体右法兰螺钉、23-右轴承、24-轴、241-扭矩传感器、25-涡轮、26-涡轮箱右壳体。
具体实施方式
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
如图1至3所示，一种气动平衡轴向力的测功机装置的剖视图，包括测功机支架1、测功机2、测功机转子连接头3、柔性轴6、轴承体16、涡轮箱、柔性轴6、涡轮转子连接头8、位移传感器10、轴24和轴向力气动平衡装置，
所述轴向力气动平衡装置包括气室壳13和气活塞14，所述气室壳13内有气室11，所述气室11为中空结构，内有所述气活塞14，所述气活塞14为中心对称回转体结构，径向设有凸起的圆盘，所述气活塞14可以在所述气室11内左右移动；所述气室壳13上安装与气室11连通的右气管15和左气管151，所述左气管151和右气管15分别位于所述气活塞14的左右两侧，所述右气管15的端部安装有右喷嘴152，所述右喷嘴152水平布置，开口方向正对所述气活塞14凸起的圆盘；压缩空气可以经过所述右气管15和所述右喷嘴152喷射到所述气活塞14凸起的圆盘上。
另一个优选实施例的所述左气管151的端部安装有左喷嘴153，所述左喷嘴153的开口方向正对所述气活塞14凸起的圆盘。
所述测功机2与所述轴承体16分别固定安装在所述测功机支架1的左右两端，所述轴承体16的右端连接涡轮箱；所述轴承体16为回转体结构，其旋转中心的内孔内设置所述位移传感器10和所述轴向力气动平衡装置；
所述轴24通过轴承安装在轴承体16的内孔中，所述轴24的左右两端分别连接气活塞14和所述涡轮箱内的涡轮25，所述气活塞14的左端连接涡轮转子连接头8；所述测功机2转子的右端设有测功机转子连接头3，所述测功机转子连接头3的右端通过所述柔性轴6连接所述涡轮转子连接头8；
所述位移传感器10为中空结构，本发明的一个实施例的位移传感器10套装在涡轮转子连接头8上，所述位移传感器10与所述涡轮转子连接头8之间有间隙；
另一个实施例的所述气活塞9的左端延伸出气室11位于所述位移传感器5的孔内，如图3所示。
本发明还包括扭矩传感器241，本发明的一个实施例的所述扭矩传感器241的左右两端分别连接所述气活塞14右端和所述轴24，如图1所示。本发明另一个实施例的所述扭矩传感器241的左右两端分别连接所述轴24和所述涡轮25，如图2所示。通过扭矩传感器17测试到的转子转速及扭矩数值，可以校验高速测功机测得的功率值。
所述柔性轴6为中空管状结构，其左右两端分别设有柔性轴测功机端花键孔4和柔性轴涡轮端花键孔9；所述测功机2的转子右端的转子连接头3插入所述柔性轴测功机端花键孔4内，所述涡轮转子连接头8插入所述柔性轴涡轮端花键孔9内。
所述测功机支架1有测功机支架孔7，所述测功机2与所述轴承体16分别安装在所述测功机支架孔7的左右两端；
所述轴承体16的旋转中心设有阶梯孔17，两端分别设有轴承体左法兰12和轴承体右法兰21，所述轴承体左法兰12通过轴承体左法兰螺钉5与所述测功机支架1连接；所述轴承体右法兰21通过轴承体右法兰螺钉22与涡轮箱左壳体19连接；所述阶梯孔17的左侧孔内设置所述电磁阀壳体13和位移传感器10；
所述涡轮箱左壳体19与涡轮箱右壳体26通过涡轮箱螺栓20连接构成涡轮箱；所述轴承体16右端的孔内有左轴承18和右轴承23，所述左轴承18和所述右轴承23的孔内穿过轴24。
所述测功机支架孔7、所述测功机转子连接头3、所述涡轮转子连接头8、所述柔性轴测功机端花键孔4、所述柔性轴涡轮端花键孔9、所述柔性轴6、所述气活塞14、所述左轴承18、所述右轴承23、所述轴24、所述涡轮25的中心均同轴。
在试验过程中，根据检测到的所述位移传感器10的位置信号，通过控制进入所述右气管15的压缩空气的压力和流量，可以控制所述气活塞14保持在初始的位置，防止所述涡轮25产生的轴向力向所述测功机2方向的传递；通过扭矩传感器241测试到的转子转速及扭矩数值，可以校验高速测功机测得的功率值。
或者通过分别控制进入所述左气管151和所述右气管15的压缩空气的压力和流量使所述气活塞9保持在初始的位置。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种轴向力气动平衡装置，其特征在于包括：气室壳(13)和气活塞(14)，所述气室壳(13)内设有气室(11)，气室(11)内设置所述气活塞(14)，所述气活塞(14)为中心对称回转体结构，径向设有凸起的圆盘，所述气活塞(14)可以在所述气室(11)内左右移动；
所述气室壳(13)上安装与气室(11)连通的右气管(15)和左气管(151)，所述左气管(151)和右气管(15)分别位于所述气活塞(14)的左右两侧，所述右气管(15)的端部安装有右喷嘴(152)，所述右喷嘴(152)的开口方向正对所述气活塞(14)凸起的圆盘。
2.根据权利要求1所述的一种轴向力气动平衡装置，其特征在于：所述左气管(151)的端部安装有左喷嘴(153)，所述左喷嘴(153)的开口方向正对所述气活塞(14)凸起的圆盘。
3.根据权利要求(1)所述的一种轴向力气动平衡装置，其特征在于：所述气活塞(9)的一端延伸出气室(11)。
4.一种气动平衡轴向力的测功机装置，其特征在于：包括测功机支架(1)、测功机(2)、测功机转子连接头(3)、柔性轴(6)、轴承体(16)、涡轮箱、柔性轴(6)、涡轮转子连接头(8)、位移传感器(10)、轴(24)和权1或2所述的轴向力气动平衡装置，
所述测功机(2)与所述轴承体(16)分别固定安装在所述测功机支架(1)的左右两端，所述轴承体(16)的右端连接涡轮箱；所述轴承体(16)为回转体结构，其旋转中心的内孔内设置所述位移传感器(10)和所述轴向力气动平衡装置；
所述轴(24)通过轴承安装在轴承体(16)的内孔中，所述轴(24)的左右两端分别连接气活塞(14)和所述涡轮箱内的涡轮(25)，所述气活塞(14)的左端连接涡轮转子连接头(8)；所述测功机(2)转子的右端设有测功机转子连接头(3)，所述测功机转子连接头(3)的右端通过所述柔性轴(6)连接所述涡轮转子连接头(8)；
所述位移传感器(10)为中空结构，套装在涡轮转子连接头(8)上，所述位移传感器(10)与所述涡轮转子连接头(8)之间有间隙；或者所述气活塞(9)的左端延伸出气室(11)位于所述位移传感器(5)的孔内。
5.根据权利要求4所述的一种气动平衡轴向力的测功机装置，其特征在于：还包括扭矩传感器(241)，所述扭矩传感器(241)的左右两端分别连接所述气活塞(14)右端和所述轴(24)；或者，所述扭矩传感器(241)的左右两端分别连接所述轴(24)和所述涡轮(25)。
6.根据权利要求4所述的一种气动平衡轴向力的测功机装置，其特征在于：所述柔性轴(6)为中空管状结构，其左右两端分别设有柔性轴测功机端花键孔(4)和柔性轴涡轮端花键孔(9)；所述测功机(2)的转子右端的转子连接头(3)插入所述柔性轴测功机端花键孔(4)内，所述涡轮转子连接头(8)插入所述柔性轴涡轮端花键孔(9)内。
7.根据权利要求4所述的一种气动平衡轴向力的测功机装置，其特征在于：所述测功机支架(1)有测功机支架孔(7)，所述测功机(2)与所述轴承体(16)分别安装在所述测功机支架孔(7)的左右两端；所述轴承体(16)的旋转中心设有阶梯孔(17)，两端分别设有轴承体左法兰(12)和轴承体右法兰(21)，所述轴承体左法兰(12)通过轴承体左法兰螺钉(5)与所述测功机支架(1)连接；所述轴承体右法兰(21)通过轴承体右法兰螺钉(22)与涡轮箱左壳体(19)连接；所述阶梯孔(17)的左侧孔内设置所述轴向力气动平衡装置和位移传感器(10)；所述涡轮箱左壳体(19)与涡轮箱右壳体(26)通过涡轮箱螺栓(20)连接构成涡轮箱；所述轴承体(16)右端的孔内有左轴承(18)和右轴承(23)，所述左轴承(18)和所述右轴承(23)的孔内穿过轴(24)。
8.根据权利要求4所述的一种气动平衡轴向力的测功机装置，其特征在于测试时：
根据检测到的所述位移传感器(10)的位置信号，通过控制进入所述右气管(15)的压缩空气的压力和流量使所述气活塞(14)保持在初始的位置；或者，通过分别控制进入所述左气管(151)和所述右气管(15)的压缩空气的压力和流量使所述气活塞(9)保持在初始的位置。
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