CN215952983U - 箔片空气轴承的冲击工况测试设备 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种箔片空气轴承的冲击工况测试设备，该冲击工况测试设备包括：轴承安装机构，包括轴承座和转动组件，所述轴承座用于收容箔片空气轴承；所述转动组件包括转轴，所述转轴套接于所述箔片空气轴承；传感器模块，包括加速度传感器和位移传感器；冲击机构，包括冲击头，所述冲击头用于在所述转轴在所述箔片空气轴承转动时冲击所述轴承座。上述的箔片空气轴承的冲击工况测试设备在箔片空气轴承处于稳定状态时，冲击机构的冲击头以预设的冲击力冲击轴承座，此时，箔片空气轴承和转轴会发生振动，通过传感器模块的位移传感器和加速度传感器检测转轴的位移和加速度，实现辅助完成箔片空气轴承的抗冲击性能的测试。

Description

箔片空气轴承的冲击工况测试设备

技术领域

本公开涉及测试设备领域，尤其是一种箔片空气轴承的冲击工况测试设备。

背景技术

本部分的陈述仅仅是提供了与本公开公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。

箔片空气轴承作为一种新型轴承，具备转速高、自适应性好，制造精度要求低、稳定性好和维护成本低等优点，在空气悬浮离心鼓风机、压缩机、飞机环控系统、氢燃料电池空压机等高速旋转机械中得到了广泛的应用。

在箔片空气轴承实际使用中，往往会遇到不同的工况，尤其是受到冲击的情况时常会发生，比如氢能源汽车行驶中遇到坑洼产生的振动，飞机遇到紊流的振动等，这些冲击会影响到箔片空气轴承的稳定使用。

实用新型内容

鉴于以上内容，有必要提供一种箔片空气轴承的冲击工况测试设备，用于辅助测试箔片空气轴承的抗冲击性能。

本公开提供了一种箔片空气轴承的冲击工况测试设备，包括：

轴承安装机构，包括轴承座和转动组件，所述轴承座用于收容箔片空气轴承；所述转动组件包括转轴，所述转轴套接于所述箔片空气轴承，用于在所述箔片空气轴承内转动；

传感器模块，包括加速度传感器和位移传感器，所述加速度传感器用于检测所述转轴的加速度，所述位移传感器用于检测所述转轴的径向位移；

冲击机构，包括冲击头，所述冲击头用于在所述转轴在所述箔片空气轴承内转动时冲击所述轴承座；

在所述冲击头冲击所述轴承座时，所述加速度传感器和位移传感器检测的所述转轴的加速度和位移以测试所述箔片空气轴承的抗冲击性能。

优选地，所述轴承座包括内圈固定套、外圈固定套和中间组件，所述内圈固定套用于安装所述箔片空气轴承，所述内圈固定套套设于所述外圈固定套内并且同轴转动地连接于所述外圈固定套；

所述中间组件包括第一轴承、第二轴承和隔套，所述第一轴承和第二轴承套设于所述内圈固定套和外圈固定套之间，所述隔套套设于所述内圈固定套，并且位于所述第一轴承和第二轴承之间，使得所述内圈固定套通过所述第一轴承和第二轴承转动地连接于所述外圈固定套。

优选地，所述转动组件包括电机和支座，所述转轴转动地连接于所述支座，并且一端从所述支座伸出连接于所述电机，另外一端连接于所述箔片空气轴承。

优选地，所述加速度传感器连接于所述外圈固定套，用于检测所述箔片空气轴承的加速度。

优选地，所述位移传感器沿所述转轴的径向靠近所述转轴以检测所述转轴的径向位移。

优选地，所述位移传感器包括两个，其中一个沿竖直方向靠近所述转轴以检测所述转轴沿竖直方向的位移，另外一个沿水平方向靠近所述转轴以检测所述转轴沿水平方向的位移。

优选地，所述加速度传感器包括两个，其中一个沿竖直方向连接于所述外圈固定套以检测沿竖直方向的加速度，另外一个沿水平方向连接于所述外圈固定套以检测沿水平方向的加速度。

优选地，所述冲击机构还包括气浮导轨和滑块，所述滑块移动地连接于所述气浮导轨，所述冲击头连接于所述滑块以跟随所述滑块移动至冲击所述轴承座。

优选地，所述冲击机构还包括托盘，所述托盘连接于所述滑块，所述冲击头连接于所述托盘。

优选地，所述冲击机构还包括至少两个光电传感器和遮光片，所述光电传感器沿所述滑块的行程设置，所述遮光片连接于所述滑块，所述遮光片用于跟随所述滑块移动而触发所述光电传感器以测量所述滑块的移动速度。

相较于现有技术，上述的箔片空气轴承的冲击工况测试设备将待测试的箔片空气轴承安装于轴承安装机构的轴承座，转动机构的转轴在轴承座内的箔片空气轴承内转动以模拟箔片空气轴承的工作状况。在箔片空气轴承处于稳定状态时，冲击机构的冲击头以预设的冲击力冲击轴承座，此时，箔片空气轴承和转轴会发生振动，通过传感器模块的位移传感器和加速度传感器检测转轴的位移和加速度，通过计算机等设备对采集的数据进行分析，实现辅助完成箔片空气轴承的抗冲击性能的测试。

附图说明

为了更清楚地说明具体实施方式，下面将对实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本公开的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是箔片空气轴承的冲击工况测试设备的结构示意图。

图2是箔片空气轴承的冲击工况测试设备的俯视图。

图3是轴承座在分解状态下的结构示意图。

图4是轴承座和传感器模块的结构示意图。

图5是冲击机构的结构示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本公开。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本公开的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本公开进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本公开，所描述的实施方式仅仅是本公开一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本公开中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本公开保护的范围。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本公开的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本公开。

在各实施例中，为了便于描述而非限制本公开，本公开专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。

图1是箔片空气轴承的冲击工况测试设备的结构示意图，图2是箔片空气轴承的冲击工况测试设备的俯视图。箔片空气轴承的冲击工况测试设备用于辅助对箔片空气轴承的抗冲击性能进行测试，具体而言，检测箔片空气轴承在外界冲击作用下，根据位移参数、加速度参数和箔片空气轴承的形变量等参数来评估箔片空气轴承的抗冲击性能。如图1和图2所示，箔片空气轴承的冲击工况测试设备包括轴承安装机构、传感器模块和冲击机构40。轴承安装机构用于固定和安装箔片空气轴承，模拟箔片空气轴承处于正常的使用状况；冲击机构40用于在箔片空气轴承处于工作状态下向箔片空气轴承提供冲击力，传感器模块用于测试箔片空气轴承在冲击力下的各项测试参数。

轴承安装机构包括轴承座10和转动组件。所述轴承座10用于收容箔片空气轴承，转动组件用于模拟箔片空气轴承的工作状态。具体的，图3是轴承座10在分解状态下的结构示意图。如图3所示，轴承座10用于收容箔片空气轴承，使得箔片空气轴承安装于该轴承座10内，并且箔片空气轴承套接于转轴20，所述转轴20在所述箔片空气轴承内转动，从而可以模拟箔片空气轴承的工作状况，这样，通过向箔片空气轴承施加冲击力以测试箔片空气轴承的抗冲击性能。

轴承座10包括外圈固定套11、中间组件和内圈固定套12，其中，中间组件设置于内圈固定套12和外圈固定套11之间，使得内圈固定套12和外圈固定套11之间可以相对同轴转动。

如图3所示，外圈固定套11大体呈圆柱体结构，内部具有一沿轴向贯通的通孔。在外圈固定套11的至少一端部设有一挡板141，挡板141可以通过一个或者多个连接件连接于外圈固定套11的端面。本实施方式中，挡板141具有一与外圈固定套11同轴，但内径小于外圈固定套11的通孔，使得挡板141可以沿圆周方向止挡外圈固定套11内部的部件。

内圈固定套12大体呈圆柱状结构，设有一沿轴向方向贯通的通孔。箔片空气轴承可以同轴安装至该通孔内并通过一压片进行固定。压片为薄片状结构，可以通过螺钉固定于内圈固定套12的端面，从而可以固定箔片空气轴承。并且，内圈固定套12的中部的径向尺寸大于两端的径向尺寸，形成“凸”字形结构以安装中间组件。

中间组件连接于内圈固定套12的径向方向的外侧，以及外圈固定套11的径向方向的内侧，即位于内圈固定套12和外圈固定套11之间，使得内圈固定套12和外圈固定套11之间可以相对的同轴高速转动。所述中间组件包括第一轴承15、第二轴承14和隔套13。所述第一轴承15和第二轴承14为深沟球轴承，分别套设于所述内圈固定套12的两端，并且位于内圈固定套12和外圈固定套11之间，使得所述内圈固定套12通过所述第一轴承15转动地连接于所述外圈固定套11。为了止挡第一轴承15，所述中间组件还包括挡圈151，所述挡圈151连接于所述外圈固定套11的内端面和第一轴承15的外端面之间，以沿所述第一轴承15的轴向方向卡止所述第一轴承15。所述隔套13套设于所述内圈固定套12，并且位于所述第一轴承15和第二轴承14之间，从而可以隔离所述第一轴承15和第二轴承14。

转动组件包括基座22、电机21和转轴20。基座22用于安装电机21和转轴20等部件，本实施方式中，基座22大体呈U字形结构，后端(即电机21所在的端部)安装有电机21，并且电机21的输出轴从后端伸出至中部的开口处位置。基座22的前端(即安装转轴20的端部)转动地连接所述转轴20，转轴20转动地连接于基座22的前端，并且两端分别从基座22的前端伸出，即，转轴20的后端伸出于基座22的中部的开口处位置，前端从基座22的前端伸出。为了能够牵引转轴20转动，本实施方式中，转动组件还包括联轴器211，电机21的输出轴在基座22的开口处位置通过联轴器211连接于转轴20，从而，电机21可以通过联轴器211带动转轴20高速转动，并且具有较好的稳定性。转轴20转动地设置于基座22，一端连接于联轴器211，另外一端安装于箔片空气轴承内。

图4是轴承座10和传感器模块的结构示意图，如图4所示，传感器模块用于对径向箔片空气轴承的径向方向的一个或者多个参数进行测试，完成对径向箔片空气轴承的径向测试。传感器模块包括加速度传感器31和位移传感器30，其中，所述力传感器用于检测所述转轴20的加速度，所述位移传感器30用于检测所述转轴20的径向位移，以通过所述位移传感器30检测的径向位移和加速度传感器31检测的加速度，以及所述箔片空气轴承的箔片的形变量测试所述波箔片的疲劳寿命。本实施方式中，所述加速度传感器31连接于所述外圈固定套11，用于检测所述箔片空气轴承的加速度。具体的，所述加速度传感器31包括两个，其中一个沿竖直方向连接于所述外圈固定套11以检测沿竖直方向的加速度，另外一个沿水平方向连接于所述外圈固定套11以检测沿水平方向的加速度。

所述位移传感器30沿所述转轴20的径向靠近所述转轴20以检测所述转轴20的径向位移。位移传感器30可以是电涡流位移传感器30，可以是多个，并且端部靠近转轴20。本实施方式中，位移传感器30大体呈杆状结构，在使用过程中，可以根据实际需要调整位移传感器30的探头与转轴20之间的距离，使得位移传感器30可以感应转轴20的位置以测量所述转轴20的径向位移。本实施方式中，所述位移传感器30包括两个，其中一个沿竖直方向靠近所述转轴20以检测所述转轴20沿竖直方向的位移，另外一个沿水平方向靠近所述转轴20以检测所述转轴20沿水平方向的位移。

图5是冲击机构40的结构示意图。冲击机构40用于在箔片空气轴承处于工作状态下向箔片空气轴承施加冲击力，以辅助检测箔片空气轴承的抗冲击性能。如图5所示，冲击机构40包括气浮导轨41、滑块42、托盘45和冲击头43。气浮导轨41基于气体动静压效应，实现滑块42在气浮导轨41上无摩擦和无振动的平滑移动。本实施方式中，气浮导轨41沿水平方向设置于轴承安装机构的附近，所述滑块42移动地连接于所述气浮导轨41，托盘45连接于滑块42，可以跟随滑块42移动。在使用过程中，可以向托盘45增加或者减少配重块，从而可以调整滑块42的质量而调整向箔片空气轴承的冲击力。所述冲击头43连接于托盘45并且朝向轴承座10延伸，用于在所述转轴20在所述箔片空气轴承转动时冲击所述轴承座10，通过所述加速度传感器31和位移传感器30检测的所述转轴20的加速度和位移以测试所述箔片空气轴承的冲击工况。

本实施方式中，为了检测滑块42的移动速度，所述冲击机构40还包括至少两个光电传感器44和遮光片421，所述光电传感器44沿所述滑块42的行程设置，所述遮光片421连接于所述滑块42，所述遮光片421用于跟随所述滑块42移动而触发所述光电传感器44以测量所述滑块42的移动速度。由于光电传感器44之间的距离是固定且已知的，通过检测遮光片421触发两个光电传感器44的间隔可以计算到滑块42的移动速度。

工作时，将箔片空气轴承的冲击工况测试设备安装调试完成后，可通过冲击机构40向轴承座10施加冲击力，对箔片空气轴承进行静态冲击。

在工作冲击测试过程中，首先测量箔片空气轴承波箔和顶箔的各项参数，并称出冲击装的总质量，启动电机21直至电机21带动转动的转动速度处于稳定状态(即转速恒定，被测箔片空气轴承浮于转轴20上)。

然后，以一定力推动滑块42，使得冲击头43撞击轴承座10，冲击时的瞬时速度可通过光电传感器44采集到的数据传到计算机计算得到。

在受到冲击时，被测箔片空气轴承和转轴20会发生振动，加速度传感器31和位移传感器30会将采集到数据传送到计算机进行处理。

冲击实验结束后，测量被测箔片空气轴承的波箔和顶板的参数，再根据处理后数据得出结论。如果需要模拟不同程度的冲击对箔片空气轴承产生的影响，只需改变冲量即可。

上述的箔片空气轴承的冲击工况测试设备将待测试的箔片空气轴承安装于轴承安装机构的轴承座10，转动机构的转轴20在轴承座10内的箔片空气轴承内转动以模拟箔片空气轴承的工作状况。在箔片空气轴承处于稳定状态时，冲击机构40的冲击头43以预设的冲击力冲击轴承座10，此时，箔片空气轴承和转轴20会发生振动，通过传感器模块的位移传感器30和加速度传感器31检测转轴20的位移和加速度，通过计算机等设备对采集的数据进行分析，实现辅助完成箔片空气轴承的冲击工况的测试。上述实施方式提供的冲击工况测试设备方便安装调试、成本低，通用性好，可模拟冲击对箔片空气轴承的影响，除可测试冲击工况外，还能测试负载能力等实验。

在本公开所提供的几个具体实施方式中，对于本领域技术人员而言，显然本公开不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本公开的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本公开。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本公开的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本公开内。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

以上实施方式仅用以说明本公开的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本公开进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本公开的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本公开的技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种箔片空气轴承的冲击工况测试设备，其特征在于，包括：

轴承安装机构，包括轴承座和转动组件，所述轴承座用于收容箔片空气轴承；所述转动组件包括转轴，所述转轴套接于所述箔片空气轴承，用于在所述箔片空气轴承内转动；

传感器模块，包括加速度传感器和位移传感器，所述加速度传感器用于检测所述转轴的加速度，所述位移传感器用于检测所述转轴的径向位移；

冲击机构，包括冲击头，所述冲击头用于在所述转轴在所述箔片空气轴承内转动时冲击所述轴承座；

在所述冲击头冲击所述轴承座时，所述加速度传感器和位移传感器检测的所述转轴的加速度和位移以测试所述箔片空气轴承的抗冲击性能。

2.如权利要求1所述的箔片空气轴承的冲击工况测试设备，其特征在于，所述轴承座包括内圈固定套、外圈固定套和中间组件，所述内圈固定套用于安装所述箔片空气轴承，所述内圈固定套套设于所述外圈固定套内并且同轴转动地连接于所述外圈固定套；

所述中间组件包括第一轴承、第二轴承和隔套，所述第一轴承和第二轴承套设于所述内圈固定套和外圈固定套之间，所述隔套套设于所述内圈固定套，并且位于所述第一轴承和第二轴承之间，使得所述内圈固定套通过所述第一轴承和第二轴承转动地连接于所述外圈固定套。

3.如权利要求2所述的箔片空气轴承的冲击工况测试设备，其特征在于，所述转动组件包括电机和支座，所述转轴转动地连接于所述支座，并且一端从所述支座伸出连接于所述电机，另外一端连接于所述箔片空气轴承。

4.如权利要求3所述的箔片空气轴承的冲击工况测试设备，其特征在于，所述加速度传感器连接于所述外圈固定套，用于检测所述箔片空气轴承的加速度。

5.如权利要求4所述的箔片空气轴承的冲击工况测试设备，其特征在于，所述位移传感器沿所述转轴的径向靠近所述转轴以检测所述转轴的径向位移。

6.如权利要求5所述的箔片空气轴承的冲击工况测试设备，其特征在于，所述位移传感器包括两个，其中一个沿竖直方向靠近所述转轴以检测所述转轴沿竖直方向的位移，另外一个沿水平方向靠近所述转轴以检测所述转轴沿水平方向的位移。

7.如权利要求6所述的箔片空气轴承的冲击工况测试设备，其特征在于，所述加速度传感器包括两个，其中一个沿竖直方向连接于所述外圈固定套以检测沿竖直方向的加速度，另外一个沿水平方向连接于所述外圈固定套以检测沿水平方向的加速度。

8.如权利要求7所述的箔片空气轴承的冲击工况测试设备，其特征在于，所述冲击机构还包括气浮导轨和滑块，所述滑块移动地连接于所述气浮导轨，所述冲击头连接于所述滑块以跟随所述滑块移动至冲击所述轴承座。

9.如权利要求8所述的箔片空气轴承的冲击工况测试设备，其特征在于，所述冲击机构还包括托盘，所述托盘连接于所述滑块，所述冲击头连接于所述托盘。

10.如权利要求9所述的箔片空气轴承的冲击工况测试设备，其特征在于，所述冲击机构还包括至少两个光电传感器和遮光片，所述光电传感器沿所述滑块的行程设置，所述遮光片连接于所述滑块，所述遮光片用于跟随所述滑块移动而触发所述光电传感器以测量所述滑块的移动速度。

Images