CN117723278A - 一种高速旋转机械试验装置 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种高速旋转机械试验装置，包括：机架，机架的顶部具有安装板；旋转轴组件，沿竖向贯通安装板设置，旋转轴组件位于安装板上方的一端用于固定试验件，旋转轴组件能够绕自身轴线转动，以带动试验件旋转；承力组件，位于安装板的上方，且套装在旋转轴组件的外侧，旋转轴组件能够相对于承力组件转动，承力组件用于对旋转轴组件进行支撑。本申请中，在机架上设置安装板，旋转轴组件沿竖向贯通安装板设置，旋转轴组件位于安装板上方的一端固定试验件，以实现倒立式设置；通过在安装板的上方设置承力组件，其套装在旋转轴组件的外侧，以对其轴向进行支撑，对抗突加大不平衡力。

Description

一种高速旋转机械试验装置

技术领域

本申请涉及旋转机械试验技术领域，具体地，涉及一种高速旋转机械试验装置。

背景技术

随着国民经济高速发展，大中型燃气轮机、航空发动机等高速旋转机械应用需求越来越多。与此同时，对高速旋转机械的安全性要求进一步提高，旋转机械运行安全性显得尤为重要。比如，对高速旋转机械超速旋转强度、破裂极限强度以及叶片飞脱对机匣等防护装置强度考核过程中可能产生瞬间大不平衡力，对高速旋转试验设备和试验产品产生严重的损坏。研制能够模拟高速旋转机械工作状态，抵抗瞬间大不平衡力的高速旋转机械试验台尤为迫切。

高速旋转机械试验转台按轴系方向布置形式分为卧式和立式转台。燃气轮机等卧式高速旋转机械设备考核采用卧式试验转台，而航空发动机主要采用立式试验转台。卧式试验转台占地面积大，基础建设规模大，建设和维护成本高，主要适用大中型卧式高速旋转机械设备；立式试验转台占地面积小，基础建设规模相对小，建设和维护成本低，主要适用汽车发动机飞轮、涡轮增压器转子、航空发动机转子及航天涡轮泵转子等中小型高速旋转机械设备。

立式旋转试验转台按照传动系统布置形式分为倒立式和上立式转台。目前，立式旋转试验台主要采用倒立式柔性轴传动系统，该种形式的试验台传动系统上置，不能避免产生的大不平衡力对柔性轴破坏，从而影响试验设备和试验产品正常工作，并存在结构复杂，维护效果差等问题；同时，试验前，旋转机械系统试验前需要在动平衡机上进行动平衡调整，不能在试验台上在线动平衡，试验流程繁琐。

发明内容

本申请实施例中提供了一种高速旋转机械试验装置，以解决现有的试验装置轴体受到大不平衡力矩而损坏、影响试验设备的正常作业的问题。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种高速旋转机械试验装置，包括：

机架，所述机架的顶部具有安装板；

旋转轴组件，沿竖向贯通所述安装板设置，所述旋转轴组件位于所述安装板上方的一端用于固定试验件，所述旋转轴组件能够绕自身轴线转动，以带动试验件旋转；

承力组件，位于所述安装板的上方，且套装在所述旋转轴组件的外侧，所述旋转轴组件能够相对于所述承力组件转动，所述承力组件用于对所述旋转轴组件进行支撑。

可选地，所述承力组件包括：

承力套筒和若干个承力固定架，所述承力套筒用于与所述旋转轴组件套装，任一所述承力固定架的一端与所述承力套筒固定，另一端与所述安装板的上表面固定。

可选地，所述旋转轴组件包括：

承力轴，位于所述安装板的上方，用于与所述承力套筒配合；

连接法兰，固设于所述承力轴的上方，用以安装试验件；

轴承组件，所述轴承组件的一端与所述承力套筒固定，另一端与所述承力轴固定，使所述承力轴能够相对于所述承力套筒转动。

可选地，所述轴承组件包括：

轴承座、上承力轴承、中间轴承、下承力轴承、承力间隔套和轴承套；所述轴承座固定于所述承力套筒的内壁，所述上承力轴承、所述中间轴承和所述下承力轴承自上至下依次设置，所述上承力轴承和所述下承力轴承之间设有所述承力间隔套，所述中间轴承和所述下承力轴承之间设有所述轴承套。

可选地，所述旋转轴组件还包括：

转接轴和驱动轴，所述承力轴、所述转接轴和所述驱动轴自上至下依次同轴设置；所述转接轴用于连接所述承力轴和所述驱动轴，所述驱动轴位于所述安装板的下方，并连接有驱动组件。

可选地，所述驱动组件包括：

驱动电机、主动轮、高速皮带、从动轮和电机支架，所述驱动电机固设于所述电机支架上，所述主动轮与所述驱动电机的输出轴固定，所述从动轮位于所述驱动轴上，所述高速皮带位于所述主动轮和所述从动轮之间，所述驱动电机带动所述主动轮、所述主动轮经所述高速皮带传动带动所述从动轮旋转，以带动所述驱动轴旋转。

可选地，还包括：

舱体，坐落于所述安装板上，且与所述安装板形成密封腔体，用以为试验件提供真空度；

真空抽吸系统，所述真空抽吸系统的一端与所述舱体连接。

可选地，所述舱体包括：

筒体和上盖，所述筒体坐落于所述安装板上，所述上盖位于所述筒体的上方，所述筒体和所述安装板间、所述上盖和所述筒体之间分别设有密封件；

防护件，沿所述筒体的内壁周向设置，用以试验件防护。

可选地，还包括：

机械密封组件，位于所述安装板的下表面，且套装于所述旋转轴组件，所述机械密封组件用以对所述安装板和所述旋转轴组件的连接处进行密封。

可选地，还包括：

地基，所述机架和所述电机支架均坐落于所述地基上；

电滑环，一端与所述驱动轴连接，另一端与所述地基连接。

本申请实施例提供的一种高速旋转机械试验装置，包括：机架，机架的顶部具有安装板；旋转轴组件，沿竖向贯通安装板设置，旋转轴组件位于安装板上方的一端用于固定试验件，旋转轴组件能够绕自身轴线转动，以带动试验件旋转；承力组件，位于安装板的上方，且套装在旋转轴组件的外侧，旋转轴组件能够相对于承力组件转动，承力组件用于对旋转轴组件进行支撑。

采用本申请实施例中提供的一种高速旋转机械试验装置，相较于现有技术，具有以下技术效果：

在机架上设置安装板，旋转轴组件沿竖向贯通安装板设置，旋转轴组件位于安装板上方的一端固定试验件，以实现倒立式设置；旋转轴带动试验件绕自身轴线旋转，进而完成试验件的高速旋转试验；通过在安装板的上方设置承力组件，其套装在旋转轴组件的外侧，以对其轴向进行支撑，对抗突加大不平衡力。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种高速旋转机械试验装置的结构示意图；

图2为本申请实施例提供的承力组件的安装结构示意图；

图3为本申请实施例提供的旋转轴组件的安装结构示意图。

附图中标记如下：

1舱体、2防护件、3试验件、4旋转轴组件、5机械密封组件、6机架、7地基、8驱动组件、9真空抽吸系统、10安装板；

101上盖、102筒体、103承力套筒、104承力固定架；

401连接法兰、402承力轴、403轴承座、404上承力轴承、405承力间隔套、406中间轴承、407轴承套、408下承力轴承、409转接轴、410驱动轴、411电滑环；

801从动轮、802高速皮带、803主动轮、804驱动电机、805电机支架。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种高速旋转机械试验装置，以解决现有的试验装置轴体受到大不平衡力矩而损坏、影响试验设备的正常作业的问题。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1-3，图1为本申请实施例提供的一种高速旋转机械试验装置的结构示意图；图2为本申请实施例提供的承力组件的安装结构示意图；图3为本申请实施例提供的旋转轴组件的安装结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本申请提供的高速旋转机械试验装置，包括机架6、舱体1、旋转轴组件4和承力组件；机架6可设置为矩形框架结构，机架6的顶部设置有安装板10，一般机架6优选设置在地基7上；旋转轴组件4沿竖向贯通安装板10，旋转轴组件4位于安装板10上方的一端用以固定试验件3，旋转轴组件4位于安装板10下方的一端可与驱动组件8连接，在驱动组件8的驱动下，实现旋转轴绕自身轴线的旋转，进而带动试验件3进行旋转试验。为了在旋转轴组件4旋转过程中沿轴向受力均衡，在旋转轴组件4靠近试验件3的一端设置承力组件，具体为固定在安装板10的上方，承力组件与旋转轴组件4套装，以对旋转轴组件4的转动进行支撑，减少大不平衡力对旋转轴组件4的破坏，影响试验设备的正常作业。

舱体1设置在安装板10的上方，与安装板10形成密闭真空腔体，以满足试验件3的真空度试验要求；舱体1连接有真空抽吸系统9，以对密封腔体进行抽真空。

采用本申请实施例中提供的一种高速旋转机械试验装置，相较于现有技术，具有以下技术效果：

在机架6上设置安装板10，旋转轴组件4沿竖向贯通安装板10设置，旋转轴组件4位于安装板10上方的一端固定试验件3，以实现倒立式设置；旋转轴带动试验件3绕自身轴线旋转，进而完成试验件3的高速旋转试验；通过在安装板10的上方设置承力组件，其套装在旋转轴组件4的外侧，以对其轴向进行支撑；对抗突加大不平衡力。

承力组件包括承力套筒103和若干承力固定架104，承力套筒103的通孔与旋转轴组件4套装固定，任一承力固定架104的一端与承力套筒103固定，另一端与安装板10的上表面固定，以完成承力组件的安装。承力固定架104可设置为2-4个，根据需要进行设置其数量。

旋转轴组件4包括承力轴402、连接法兰401和轴承组件；其中，承力轴402位于安装板10的上方，与承力套筒103套装配合；连接法兰401固定在承力轴402的上方，用以安装试验件3，连接法兰401的中心孔套装在承力轴402上固定，连接法兰401和试验件3优选为可拆卸地固定连接。轴承组件位于承力轴402和连接法兰401之间，轴承组件的一端与承力轴402固定，另一端与承力套筒103固定，使承力轴402能够相对于承力套筒103转动。具体的，轴承组件包括轴承座403、上承力轴承404、中间轴承406、轴承套407、承力间隔套405和轴承套407；轴承座403固定于承力套筒103的内壁，上承力轴承404、中间轴承406和轴承套407自上至下依次设置，上承力轴承404和轴承套407之间设有承力间隔套405，中间轴承406和轴承套407之间设有轴承套407，通过承力间隔套405实现上承力轴承404和轴承套407之间的定位，通过轴承套407实现中间轴承406和轴承套407之间的定位。由此设置，以通过三个轴承进一步对承力轴402进行径向支撑。

进一步地，旋转轴组件4还包括：

转接轴409和驱动轴410，承力轴402、转接轴409和驱动轴410自上至下依次同轴设置；转接轴409用于连接承力轴402和驱动轴410，驱动轴410位于安装板10的下方，并连接有驱动组件8；可理解，承力轴402的直径分别大于转接轴409、驱动轴410的直径，以增加承力轴402的重量，同时增加其稳定性；且转接轴409、承力轴402和驱动轴410为刚性轴，通过重载轴承组件和刚性轴的设置，进一步抗突加大不平衡力，减轻不平衡力对轴系破坏，保证试验设备和试验件3的后续正常工作。

在该实施例中，驱动组件8包括驱动电机804、主动轮803、高速皮带802、从动轮801和电机支架805，驱动电机804固设于电机支架805上，主动轮803与驱动电机804的输出轴固定，从动轮801位于驱动轴410上，高速皮带802位于主动轮803和从动轮801之间，驱动电机804带动主动轮803、主动轮803经高速皮带802传动带动从动轮801旋转，以带动驱动轴410旋转。可理解，驱动组件8设置在安装板10的下方，即位于舱体1和安装板10形成的密闭腔体的下方，以便于密闭腔体的设置，优化空间结构。

优选地，舱体1包括防护件2、筒体102和上盖101，筒体102坐落于安装板10上，上盖101位于筒体102的上方，且二者可拆卸的固定连接，以便于试验件3的取放。筒体102和安装板10间、上盖101和筒体102之间分别设有密封件；密封件具体为密封环，如橡胶密封环等，具体的密封件的材料和结构可根据现有技术进行设置。防护件2沿筒体102的内壁周向设置，用以试验件3防护，防止试验件3飞出与筒壁撞击受到损害，对设备进行防护；防护件2可设置为柔性材料。

同时，在旋转轴组件4和安装板10之间设置机械密封组件5，以保证试验件3在工作时的真空度满足试验要求，通过机械密封组件5实现高速机械动密封，舱体1的最大真空度可到100pa以下，满足试验提出的真空度400pa的要求。机械密封组件5的具体结构可根据现有技术进行设置，在此不再赘述。

在一种实施例中，上述试验装置还包括地基7和电滑环411，其中，电滑环411设置在驱动轴410的底部，其一端与驱动轴410连接，另一端与地基7连接，为舱体1内的传感器等部件进行供电，以能够对试验件3的试验检测设备供电。其中，机架6和电机支架805均坐落于地基7上。

上述高速旋转机械试验装置，能够模拟各类旋转机械工装状态，满足高速旋转机械设备试验考核要求，同时采用重载轴承组件和刚性轴，减少产生的大不平衡力对轴系的破坏，从而影响试验设备和试验产品的正常工作；其结构简单，维护效果好；且能够在试验装置上进行在线动平衡，显著提高试验效率。

尽管已描述了本申请的优选实施例，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申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种高速旋转机械试验装置，其特征在于，包括：

机架，所述机架的顶部具有安装板；

旋转轴组件，沿竖向贯通所述安装板设置，所述旋转轴组件位于所述安装板上方的一端用于固定试验件，所述旋转轴组件能够绕自身轴线转动，以带动试验件旋转；

承力组件，位于所述安装板的上方，且套装在所述旋转轴组件的外侧，所述旋转轴组件能够相对于所述承力组件转动，所述承力组件用于对所述旋转轴组件进行支撑。

2.根据权利要求1所述的一种高速旋转机械试验装置，其特征在于，所述承力组件包括：

承力套筒和若干个承力固定架，所述承力套筒用于与所述旋转轴组件套装，任一所述承力固定架的一端与所述承力套筒固定，另一端与所述安装板的上表面固定。

3.根据权利要求2所述的一种高速旋转机械试验装置，其特征在于，所述旋转轴组件包括：

承力轴，位于所述安装板的上方，用于与所述承力套筒配合；

连接法兰，固设于所述承力轴的上方，用以安装试验件；

轴承组件，所述轴承组件的一端与所述承力套筒固定，另一端与所述承力轴固定，使所述承力轴能够相对于所述承力套筒转动。

4.根据权利要求3所述的一种高速旋转机械试验装置，其特征在于，所述轴承组件包括：

轴承座、上承力轴承、中间轴承、下承力轴承、承力间隔套和轴承套；所述轴承座固定于所述承力套筒的内壁，所述上承力轴承、所述中间轴承和所述下承力轴承自上至下依次设置，所述上承力轴承和所述下承力轴承之间设有所述承力间隔套，所述中间轴承和所述下承力轴承之间设有所述轴承套。

5.根据权利要求1所述的一种高速旋转机械试验装置，其特征在于，所述旋转轴组件还包括：

转接轴和驱动轴，所述承力轴、所述转接轴和所述驱动轴自上至下依次同轴设置；所述转接轴用于连接所述承力轴和所述驱动轴，所述驱动轴位于所述安装板的下方，并连接有驱动组件。

6.根据权利要求5所述的一种高速旋转机械试验装置，其特征在于，所述驱动组件包括：

驱动电机、主动轮、高速皮带、从动轮和电机支架，所述驱动电机固设于所述电机支架上，所述主动轮与所述驱动电机的输出轴固定，所述从动轮位于所述驱动轴上，所述高速皮带位于所述主动轮和所述从动轮之间，所述驱动电机带动所述主动轮、所述主动轮经所述高速皮带传动带动所述从动轮旋转，以带动所述驱动轴旋转。

7.根据权利要求1所述的一种高速旋转机械试验装置，其特征在于，还包括：

舱体，坐落于所述安装板上，且与所述安装板形成密封腔体，用以为试验件提供真空度；

真空抽吸系统，所述真空抽吸系统的一端与所述舱体连接。

8.根据权利要求7所述的一种高速旋转机械试验装置，其特征在于，所述舱体包括：

筒体和上盖，所述筒体坐落于所述安装板上，所述上盖位于所述筒体的上方，所述筒体和所述安装板间、所述上盖和所述筒体之间分别设有密封件；

防护件，沿所述筒体的内壁周向设置，用以试验件防护。

9.根据权利要求1所述的一种高速旋转机械试验装置，其特征在于，还包括：

机械密封组件，位于所述安装板的下表面，且套装于所述旋转轴组件，所述机械密封组件用以对所述安装板和所述旋转轴组件的连接处进行密封。

10.根据权利要求6所述的一种高速旋转机械试验装置，其特征在于，还包括：

地基，所述机架和所述电机支架均坐落于所述地基上；

电滑环，一端与所述驱动轴连接，另一端与所述地基连接。