CN111397867B - 适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台，包括流体力模拟装置、电磁力模拟装置以及试验段支架(2)，所述待检测屏蔽套(10)设置在试验段支架(2)内部，所述流体力模拟装置分别连接待检测屏蔽套(10)与试验段支架(2)，所述电磁力模拟装置连接待检测屏蔽套(10)；本发明结构简单，操作方便，能够模拟屏蔽套在屏蔽电机中的运行和受力状况，检测屏蔽套的疲劳强度，本发明采用在试验段转子和屏蔽套之间的试验段间隙中注入间隙流体，模拟了屏蔽套在工作时所受的流体力，本发明采用在屏蔽套周围设置电磁激振器，模拟了屏蔽套在工作时所受的电磁力。

Description

适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台

技术领域

本发明涉及水动力领域，具体地，涉及一种适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台，尤其是一种适用于测试屏蔽电机主泵屏蔽套疲劳强度的试验台。

背景技术

屏蔽电机主泵广泛应用于第三代先进压水堆核电站、海洋核动力平台、核动力潜艇以及核动力航空母舰等关系到国民经济发展以及国防建设的重点领域，是反应堆的心脏。屏蔽电机主泵具有无泄漏、振动小以及噪音低的优点，因此在军用反应堆中得到了广泛的应用。由于屏蔽电机定子线圈会产生较多热量，屏蔽电机主泵转子与定子之间需靠冷却水带走热量，为保护定子线圈设置了屏蔽套以隔离线圈与冷却水。但由于若屏蔽套设计得太厚会严重影响屏蔽电机的电磁效率，因此在设计中往往会将屏蔽套设计得很薄，较薄的屏蔽套在电磁力与流体力的双重作用下易产生疲劳问题，有必要开展屏蔽套的疲劳试验研究，为此本发明建立了一种屏蔽电机主泵屏蔽套疲劳试验台。

公开号为CN110095362A的专利文献公开了一种零部件疲劳强度测试台，涉及机械测试技术领域。该零部件疲劳强度测试台用于对机械零部件进行疲劳强度测试，零部件疲劳强度测试台包括平台本体、控制设备、液压加载设备和活动支架；活动支架和液压加载设备均设置于平台本体，平台本体用于放置机械零部件，且活动支架用于固定机械零部件并用于调整机械零部件的安装角度，液压加载设备用于对机械零部件施加载荷；液压加载设备与控制设备电连接，控制设备用于控制液压加载设备，以使液压加载设备对机械零部件施加载荷。该发明提供的零部件疲劳强度测试台采用可视化面板操作平台，操作简单，安全性和可靠性高，能够准确、高效地完成机械零部件的疲劳强度试验。但是该装置不能测试圆筒状部件的疲劳强度。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台。

根据本发明提供的适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台，其特征在于，包括流体力模拟装置、电磁力模拟装置以及试验段支架，待检测屏蔽套设置在试验段支架内部，所述流体力模拟装置分别连接待检测屏蔽套与试验段支架，所述电磁力模拟装置连接待检测屏蔽套。

优选地，所述流体力模拟装置包括电机、联轴器、上轴承座、试验段转子、上试验段盖板、下试验段盖板、以及下轴承座，

所述电机连接联轴器，联轴器连接上轴承座，上轴承座连接试验段转子，待检测屏蔽套设置在上试验段盖板、下试验段盖板之间，试验段转子贯穿上试验段盖板、待检测屏蔽套以及下试验段盖板连接下轴承座，所述上试验段盖板与下试验段盖板通过螺栓连接试验段支架，所述上轴承座与下轴承座连接试验段支架，电机设置在试验段支架上。

优选地，所述试验段转子与待检测屏蔽套周向之间形成试验段间隙，所述试验段间隙中设置间隙流体；

所述上试验段盖板、下试验段盖板上均设置有流体管路，所述间隙流体通过流体管路流进或流出试验段间隙。

优选地，所述流体力模拟装置还包括离心泵与阀门，离心泵与阀门连接流体管路，离心泵与阀门能够控制所述间隙流体的流量。

优选地，所述流体力模拟装置还包括上机械密封与下机械密封，所述上机械密封连接上试验段盖板上部，所述下机械密封连接下试验段盖板的下部，所述上机械密封与下机械密封能够密封试验段间隙。

优选地，所述电磁力模拟装置包括电磁激振器支架、电磁激振器以及电磁激振器推力套，所述电磁激振器支架安装在待检测屏蔽套的周围，电磁激振器设置在电磁激振器支架上，电磁激振器连接电磁激振器推力套的一端，电磁激振器推力套的另一端连接待检测屏蔽套，所述电磁激振器能够带动电磁激振器推力套对待检测屏蔽套施加推力与拉力。

优选地，所述电磁激振器支架的数量为一个或多个,多个电磁激振器支架均匀分布在待检测屏蔽套的周向上；所述电磁激振器支架包括一层或多层支架，每层支架上均安装有电磁激振器。

优选地，所述电磁激振器支架的沿着待检测屏蔽套的轴向上分为多层支架；所述一个电磁激振器支架上的多个电磁激振器连接的电磁激振器推力套沿着待检测屏蔽套的轴向方向对齐排列。

优选地，所述电磁激振器推力套与电磁激振器一一对应连接，所述电磁激振器推力套与待检测屏蔽套接触端为弧面，所述弧面的直径与待检测屏蔽套的直径相同，接触端能够通过磁力紧密贴合连接待检测屏蔽套。

优选地，还包括中央控制器，所述中央控制器连接电磁激振器并能够按时序控制各个电磁激振器施加给待检测屏蔽套的力。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明结构简单，操作方便，能够模拟屏蔽套在屏蔽电机中的运行和受力状况，检测屏蔽套的疲劳强度。

2、本发明采用在试验段转子和屏蔽套之间的试验段间隙中注入间隙流体，模拟了屏蔽套在工作时所受的流体力。

3、本发明采用在屏蔽套周围设置电磁激振器，模拟了屏蔽套在工作时所受的电磁力。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的主视图。

图3为本发明的俯视图。

图4为本发明中上试验段盖板或下试验段盖板的主视图。

图5为本发明中上试验段盖板或下试验段盖板的侧视图。

图6为本发明中电磁激振器推力套第一个角度的结构示意图。

图7为本发明中电磁激振器推力套第二个角度的结构示意图。

图8为本发明中电磁激振器推力套第三个角度的结构示意图。

图中示出：

1-电机 8-电磁激振器支架

2-试验段支架 9-电磁激振器

3-联轴器 10-待检测屏蔽套

4-上轴承座 11-电磁激振器推力套

5-试验段转子 12-下试验段盖板

6-上机械密封 13-下机械密封

7-上试验段盖板 14-下轴承座

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

根据本发明提供的适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台，如图1-2所示，包括流体力模拟装置、电磁力模拟装置以及试验段支架2，所述待检测屏蔽套10设置在试验段支架2内部，所述流体力模拟装置分别连接待检测屏蔽套10与试验段支架2，所述电磁力模拟装置连接待检测屏蔽套10；所述流体力模拟装置能够模拟屏蔽套在转子转动时所受的流体力，所述电磁力模拟装置能够模拟屏蔽套所受的电磁力；本发明通过模拟屏蔽套在屏蔽电机中的运行和受力状况，研究屏蔽套在电磁力及流体力耦合作用下的受迫振动和疲劳状态。本发明通过环向及轴向排布的电磁激振器9来模拟屏蔽套所受的电磁力，通过试验段转子5和屏蔽套之间的间隙流动模拟屏蔽套在转子转动时所受的流体力，通过以上手段模拟屏蔽套在屏蔽电机中的运行和受力状况，研究屏蔽套在电磁力及流体力耦合作用下的受迫振动和疲劳状态。本发明属于一种新颖构思，尚未发现有类似结构和功能的试验台。

所述流体力模拟装置包括电机1、联轴器3、上轴承座4、试验段转子5、上试验段盖板7、下试验段盖板12、以及下轴承座14，所述电机1连接联轴器3，联轴器3连接上轴承座4，上轴承座4连接试验段转子5，待检测屏蔽套10设置在上试验段盖板7、下试验段盖板12之间，试验段转子5贯穿上试验段盖板7、待检测屏蔽套10以及下试验段盖板12连接下轴承座14，所述上试验段盖板7与下试验段盖板12通过螺栓连接试验段支架2，所述上轴承座4与下轴承座14连接试验段支架2，电机1设置在试验段支架2上。所述试验段转子5与待检测屏蔽套10周向之间形成试验段间隙，所述试验段间隙中设置间隙流体；所述上试验段盖板7、下试验段盖板12上均设置有流体管路，所述间隙流体通过流体管路流进或流出试验段间隙。所述流体力模拟装置还包括离心泵与阀门，离心泵与阀门连接流体管路，离心泵与阀门能够控制所述间隙流体的流量。所述流体力模拟装置还包括上机械密封6与下机械密封13，所述上机械密封6连接上试验段盖板7上部，所述下机械密封13连接下试验段盖板12的下部，所述上机械密封6与下机械密封13能够密封试验段间隙。

优选地，所述电机1采用变频电机；变频电机被安装在试验段支架上部，通过联轴器3与试验段转子5相连，试验段转子5上部通过上轴承座4支撑，上轴承座4通过螺栓安装在试验段支架2上，上轴承座4之下是上机械密封6，上机械密封6被安装在上试验段盖板7上，上试验段盖板7同样是通过螺栓被安装在试验段支架2上，下试验段盖板12也是通过螺栓被安装在试验段支架2上，屏蔽套被焊接在上试验段盖板7与下试验段盖板12之间与二者相连，下机械密封13则被安装在下试验段盖板12下方，下机械密封13之下是下轴承座14，为试验段转子5下部提供支撑，试验段转子5贯穿上机械密封6、上试验段盖板7、待检测屏蔽套10、下试验段盖板12及下机械密封13，在这些部件之间形成了一道与屏蔽电机主泵转子与定子屏蔽套之间的间隙尺寸一致的间隙流动，试验段转子以屏蔽电机主泵的转速转动时即会施加给屏蔽套在主泵中相同的流体力。

优选地，试验段转子5半径及屏蔽套10均与所要测试的屏蔽电机主泵的尺寸一致，试验段转子5与屏蔽套10之间形成了与屏蔽电机主泵转子与定子屏蔽套之间的间隙流动相同的间隙流动，以模拟屏蔽套10所受的实际流体力；试验段转子5与屏蔽套10之间的间隙流体是通过下试验段盖板12上的入口管路进入试验段的，从上试验段盖板7流出，回路通过离心泵驱动，阀门调节流量，以使间隙中的流量与屏蔽电机主泵一致。上试验段盖板7上部及下试验段盖板12下部分别与上机械密封6和下机械密封13相连，以密封间隙中的流体，防止泄漏；上试验段盖板7和下试验段盖板12均通过螺栓安装在试验段支架2上，屏蔽套10被焊接在两个盖板上，两盖板沿环向均设置有3个水管，下试验段盖板12的水管进水，上试验段盖板7的水管出水，如此形成试验台中的间隙流动。

所述电磁力模拟装置包括电磁激振器支架8、电磁激振器9以及电磁激振器推力套11，所述电磁激振器支架8安装在待检测屏蔽套10的周围，电磁激振器9设置在电磁激振器支架8上，电磁激振器9连接电磁激振器推力套11的一端，电磁激振器推力套11的另一端连接待检测屏蔽套10，所述电磁激振器9能够带动电磁激振器推力套11对待检测屏蔽套10施加推力与拉力。所述电磁激振器支架8的数量为一个或多个,多个电磁激振器支架8均匀分布在待检测屏蔽套10的周向上；所述电磁激振器支架8包括一层或多层支架，每层支架上均安装有电磁激振器9。所述电磁激振器支架8的沿着待检测屏蔽套10的轴向上分为多层支架；所述一个电磁激振器支架8上的多个电磁激振器9连接的电磁激振器推力套11沿着待检测屏蔽套10的轴向方向对齐排列。所述电磁激振器推力套11与电磁激振器9一一对应连接，所述电磁激振器推力套11与待检测屏蔽套10接触端为弧面，所述弧面的直径与待检测屏蔽套10的直径相同，接触端能够通过磁力紧密贴合连接待检测屏蔽套10。所述电磁力模拟装置还包括中央控制器，所述中央控制器连接电磁激振器9并能够按时序控制各个电磁激振器9施加给待检测屏蔽套10的力。

优选地，利用环向均匀排布三台电磁激振器9，轴向均匀排布四台电磁激振器9，共十二台电磁激振器来模拟屏蔽电机主泵电机所产生的三相交流电磁力；电磁激振器推力套11与屏蔽套10相接触的部位是与屏蔽套10外径相同的圆柱面，以此加大屏蔽套10的受力面积，圆柱面通过磁力与屏蔽套10紧密贴合，在电磁激振器9的作用下产生推力与拉力；试验段支架2外部沿环向均匀布置了3个电磁激振器支架8，每个电磁激振器支架8上沿轴向均匀布置着4台电磁激振器9，通过一个中央控制器控制12台电磁激振器9的电流来按时序控制各电磁激振器施加给屏蔽套10的力，以此模拟屏蔽套10在主泵中所承受的电磁力。试验台运行过程中屏蔽套10同时受与泵中一致的流体力和电磁力的作用，通过测量屏蔽套10不同位置的振动状态同时定期检定屏蔽套10中是否存在裂纹及材料状态即可监测屏蔽套的受迫振动状况和疲劳状况。优选地，试验台在启动时，电机1带动试验段转子5在试验段转子5与屏蔽套10之间的间隙流体中运转，模拟了屏蔽电机主泵转子在屏蔽套间隙流体之间的运动。与此同时，通过电磁场计算可以准确模拟出屏蔽电机主泵的屏蔽套在屏蔽电机里的受力，借此可以通过控制器控制总共12台电磁激振器9，通过控制电磁激振器的电流相互配合模拟出屏蔽套的受力，通过这种手段可以模拟出屏蔽套在屏蔽电机中的运行和受力情况，研究屏蔽套在主泵运行过程中的受迫振动和疲劳状态。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (6)

1.一种适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台，其特征在于，包括流体力模拟装置、电磁力模拟装置以及试验段支架(2)，待检测屏蔽套(10)设置在试验段支架(2)内部，所述流体力模拟装置分别连接待检测屏蔽套(10)与试验段支架(2)，所述电磁力模拟装置连接待检测屏蔽套(10)；

所述流体力模拟装置包括电机(1)、联轴器(3)、上轴承座(4)、试验段转子(5)、上试验段盖板(7)、下试验段盖板(12)、以及下轴承座(14)，

所述电机(1)连接联轴器(3)，联轴器(3)连接上轴承座(4)，上轴承座(4)连接试验段转子(5)，待检测屏蔽套(10)设置在上试验段盖板(7)、下试验段盖板(12)之间，试验段转子(5)贯穿上试验段盖板(7)、待检测屏蔽套(10)以及下试验段盖板(12)连接下轴承座(14)，所述上试验段盖板(7)与下试验段盖板(12)通过螺栓连接试验段支架(2)，所述上轴承座(4)与下轴承座(14)连接试验段支架(2)，电机(1)设置在试验段支架(2)上；

所述试验段转子(5)与待检测屏蔽套(10)周向之间形成试验段间隙，所述试验段间隙中设置间隙流体；

所述上试验段盖板(7)、下试验段盖板(12)上均设置有流体管路，所述间隙流体通过流体管路流进或流出试验段间隙；

所述电磁力模拟装置包括电磁激振器支架(8)、电磁激振器(9)以及电磁激振器推力套(11)，所述电磁激振器支架(8)安装在待检测屏蔽套(10)的周围，电磁激振器(9)设置在电磁激振器支架(8)上，电磁激振器(9)连接电磁激振器推力套(11)的一端，电磁激振器推力套(11)的另一端连接待检测屏蔽套(10)，所述电磁激振器(9)能够带动电磁激振器推力套(11)对待检测屏蔽套(10)施加推力与拉力；

所述电磁激振器支架(8)的数量为多个,多个电磁激振器支架(8)均匀分布在待检测屏蔽套(10)的周向上；所述电磁激振器支架(8)包括多层支架，每层支架上均安装有电磁激振器(9)。

2.根据权利要求1所述的适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台，其特征在于，所述流体力模拟装置还包括离心泵与阀门，离心泵与阀门连接流体管路，离心泵与阀门能够控制所述间隙流体的流量。

3.根据权利要求1所述的适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台，其特征在于，所述流体力模拟装置还包括上机械密封(6)与下机械密封(13)，所述上机械密封(6)连接上试验段盖板(7)上部，所述下机械密封(13)连接下试验段盖板(12)的下部，所述上机械密封(6)与下机械密封(13)能够密封试验段间隙。

4.根据权利要求1所述的适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台，其特征在于，所述电磁激振器支架(8)的沿着待检测屏蔽套(10)的轴向上分为多层支架；所述电磁激振器支架(8)上的多个电磁激振器(9)连接的电磁激振器推力套(11)沿着待检测屏蔽套(10)的轴向方向对齐排列。

5.根据权利要求1所述的适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台，其特征在于，所述电磁激振器推力套(11)与电磁激振器(9)一一对应连接，所述电磁激振器推力套(11)与待检测屏蔽套(10)接触端为弧面，所述弧面的直径与待检测屏蔽套(10)的直径相同，接触端能够通过磁力紧密贴合连接待检测屏蔽套(10)。

6.根据权利要求1所述的适用于测试屏蔽电机泵屏蔽套疲劳强度的试验台，其特征在于，还包括中央控制器，所述中央控制器连接电磁激振器(9)并能够按时序控制各个电磁激振器(9)施加给待检测屏蔽套(10)的力。

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