SU1746242A1 - Способ получени динамических характеристик опор скольжени и стенд дл его осуществлени - Google Patents

Abstract

Использование: в машиностроении, приборостроении дл  определени  динамических характеристик полусферических гидродинамических опор скольжени . Сущность изобретени : ротор разгружают от сил т жести, а затем измер ют нагрузку по величине и направлению, а также соответствующее ей распределение зазоров и давлений , измен   после каждого измерени  направление нагрузки как по азимуту, так и по пол рному углу. Нагружение может быть статическим и динамическим. В случае динамического (вибрационного) нарушени  измер ют амплитуду колебаний опоры и ее отношение к амплитуде при посто нной нагрузке и по уменьшению амплитуды определ ют качество демпфировани . Предлагаемый способ значительно расшир ет диапазон и увеличивает точность измерени  динамических опор скольжени . 2 ил. сл

Description

Изобретение относитс  к приборной промышленности и может быть использовано дл  измерени  динамических характеристик гидродинамических полусферических опор скольжени  гироскопов при моделировани  заданных перегрузок в лабораторных услови х.

Известен способ измерени  демпфировани  опоры скольжени , заключающийс  в том, что возбуждают свободные затухающие колебани  опоры, измер ют амплитуды этих колебаний и по их соотношению определ ют демпфирование опоры.

Известен стенд дл  осуществлени  указанного способа, содержащий смонтированные в корпусе приводной вал, механизм нагружени , измерители перемещений,

подшипники в виде газостатических опор и грузов, расположенных на валу, причем механизм нагружени  выполнен поворотным.

Однако известные способ и стенд дл  его осуществлени  не позвол ют измер ть демпфирующие характеристики полусферической опоры при произвольном приложении в пространстве вектора амплитуды, а также другие динамические характеристики.

Известен также способ измерени  зазора и давлени  несущего сло  смазки в подшипниках скольжени , заключающийс  в том, что датчик давлени  и датчик зазора располагают в радиальном канале цапфы, задают ее вращение, снимают сигналы с датчиков и регистрируют распределение

2

О О ьь

чэ

давлений и зазоров в диаметральном сечении подшипника, в котором происходит вращение датчика.

Известно также устройство дл  измерени  зазора и давлени  несущего сло  смазки в подшипниках скольжени , содержащее вал с осевым каналом и сопр женными с ним радиальными каналами подачи давлени , датчики зазора и датчики давлени , размещенные в этих каналах, токосъемники и регистрирующую аппаратуру.

Недостатками указанных способа и устройства  вл ютс  невозможность определени  пространственных распределений зазоров и давлени , невозможность измерени  демпфирующих и моментных характеристик опор, а также недостаточна  точность измерений динамических характеристик из-за вли ни  силы т жести ротора.

Цель изобретени  - определение пространственного распределени  динамических характеристик, расширение диапазона и повышение точности измерени  этих характеристик при испытании полусферических гидродинамических опор скольжени .

Поставленна  цель достигаетс  тем, что при способе получени  динамических характеристик опор скольжени , заключающемс  в том, что создают независимо осевую и радиальную составл ющие нагрузки на опору скольжени , разгружают ротор в поле силы т жести от ее воздействи , измен ют величины осевой и радиальной составл ющих нагрузки дл  изменени  модул  и направлени  по пол рному углу результирующего вектора нагрузки, измер ют дл  данного направлени  результирующего вектора распределение зазоров и давлений в меридиональном сечении опор, затем дискретно поворачивают по азимутальному углу неизменный по модулю и по пол рному углу вектор нагрузки, измер   дл  каждого дискретного значени  азимутального угла распределение давлений и зазоров в соответствующем меридиональном сечении опоры, и после поворота результирующего вектора нагрузки по азимуту на 360° вновь измен ют осевую и радиальную составл ющие нагрузки дл  изменени  направлени  результирующего вектора нагрузки по пол рному углу в пределах от 0 до 90°, поворачивают вектор нагрузки по азимуту и снова измер ют распределение дав- лени  и зазоров в фиксированном меридиональном сечении при дискретных значени х азимутального угла и -с учетом измеренных значений давлений и зазоров при дискретных изменени х вектора нагрузки по пол рному и азимутальному углам получают пространственные распределени  этих характеристик дл  каждого значени  модул  вектора нагрузки, дл  каждого дискретного направлени  по пол рному углу пульсирующего вектора нагрузки посто нной амплитуды возбуждают колебани  цапфы опоры, измер ют их амплитуды, затем определ ют отношени  амплитуд коле- бани  цапфы опоры к посто нной амплитуде вектора пульсирующей нагрузки

и по уменьшению этого отношени  суд т о качестве демпфировани , затем варьируют сортами смазки и конструктивными параметрами опоры и по минимальному измене- нию этого отношени  амплитуд при

изменении направлени  по пол рному углу вектора пульсирующей нагрузки посто нной амплитуды устанавливают равномерное распределение демпфировани  по всему пространству опоры.

В стенде дл  получени  динамических

характеристик огюр скольжени , содержащем координатный стол с закрепленным на нем корпусом дл  установки в нем двух исследуемых опор, приводной ротор, механизмы радиального и осевого нагружени , газостатический подп тник, моментоизме- ритель, датчики давлени  и зазора, приводной ротор выполнен с полусферическими цапфами и снабжен  корем чэстоторегулируемого асинхронного электродвигател , статором, установленным посредством двух подшипников качени  в упом нутом корпусе с возможностью поворота вокруг ротора, а упом нутый механизм осевого нагружени  выполнен гидравлическим с возможностью перемещени  в направлении одной из исследуемых опор, при этом датчики давлени  установлены в другой исследуемой опоре в одном меридиональном сечении, а

датчики зазора - в другом меридиональном сечении этой опоры.

На фиг. 1 показана схема моделировани  вектора перегрузки произвольного направлени  в пространстве; на фиг. 2 - стенд дл  реализации предлагаемого способа.

Дл  моделировани  вектора перегрузки на опору произвольного направлени  задают вращение опоры, создают независимо

осевую FO и радиальную Fp составл ющие нагрузки (фиг. 1), измен   величины этих составл ющих нагрузки, измен ютмодуль результирующего вектора нагрузки Ри устанавливают его направление по пол рному

углу 0. Перекладыва  затем дискретно неизменную по модулю радиальную составл ющую нагрузки FЈ по азимутальному углу а, производ т поворот результирующего вектора нагрузки F по азимуту.

. Стенд дл  реализации предлагаемого способа содержит смонтированный внутри корпуса 1 ротор 2 частоторегулируемого асинхронного двигател , газостатические подшипники 3 и 4 дл  радиального газоста- тического нагружени , гидравлический механизм 5 дл  осевого нагружени , газостатический подп тник 6, датчики 7 давлени , датчики 8 зазора и датчик 9 мо- ментоизмерител .

Ротор 2 соединен с электроприводом 10 и подвешен на двух исследуемых опорах - верхней 11 и нижней 12. Нижн   опора 12 имеет возможность осевого перемещени ,

В газостатических подшипниках 3 и 4 выполнены равномерно расположенные по окружност м сопла 13, Использование двух газостатических подшипников 3 и 4 радиального нагружени  обеспечивает симметричность радиального нагружени  исследуемых опор 11 и 12.

Газостатический подп тник 6 служит дл  вывешивани  ротора 2 асинхронного двигател  с целью компенсации его силы т жести, действующей на нижнюю опору 12.

Схема осевого нагружени  опор 11 и 12, включающа  гидравлический механизм 5 осевого нагружени  и газостагический подп тник б дл  газостатической разгрузки по- движной нижней опоры 12, также симметрична - осева  нагрузка распредел етс  одинаково между исследуемыми опорами 11 и 12.

Дл  создани  пульсирующей осевой на- грузки в гидравлический механизм 5 осевого нагружени  подаетс  пульсирующее давление гидрожидкости от гидравлического пульсатора, а дл  создани  радиальной пульсирующей нагрузки в сопла 13 газоста- тических подшипников 3 и 4 подаетс  пульсирующее давление сжатого воздуха.

В верхней неподвижной опоре 11 в одном ее меридиональном сечении расположены равномерно по пол рному углу © локальные датчики 7 гидродинамического давлени , в другом меридиональном сечении - датчики 8 зазора.

Дл  устранени  прецессии и возможности по влени  нутации ротора 2 за счет мо- мента его силы т жести, стенд закрепл етс  на координатном столе 14, с помощью которого вектор силы т жести ротора ориентируетс  по оси его вращени .

Частоторегулируемый электропривод 10 служит дл  задани  и измерени  частоты вращени  ротора 2 стенда.

Статор 15 асинхронного электродвигател  закреплен в корпусе 1 стенда на двух

шариковых подшипниках 16 и 17 и может вращатьс  вокруг ротора 2. Этим достигаетс  измерение момента трени  в исследуемых опорах 11 и 12 по реактивному моменту системы ротор 2 - статор 15 посредством стержн  18, закрепленного в статоре 15 и передающего усилие на датчик 8 моменто- измерител  19,

Уменьшение погрешности измерени  моментов трени  исследуемых опор 11 и 12 с помощью газостатических подшипников 3 и 4 осуществл етс  с малыми погрешност ми , поскольку моменты трени  в газовом слое этих подшипников пренебрежимо малы по сравнению с измер емыми моментами трени  в исследуемых гидродинамических полусферических опорах.

Способ осуществл етс  следующим образом .

Электроприводом 10 задают необходимую частоту вращени  ротора 2. Затем подачей сжатого воздуха в сопла 13 газостатических подшипников 3 и 4 создают радиальную гр, а гидравлическим механизмом 5 осевого нагружени  - осевую составл ющую нагрузки F0. Величины Јр и F0 задают такими, чтобы ориентировать результирующий вектор нагрузки F по некоторому пол рному углу 01

После этого производ т вывешивание ротора 2 в поле силы т жести с помощью газостатического подп тника 6, т.е. компенсируют действие силы т жести ротора 2, и с помощью датчиков 7 давлени  и датчиков 8 зазора измер ют распределение давлений и зазоров в меридиональном сечении опоры .

Датчики 7 давлени  и датчики 8 зазора расположены в получетверти меридионального сечени  чашки неподвижной верхней опоры 11, и в силу симметрии системы при заданном векторе нагрузки получают одинаковые распределени  динамических характеристик в обеих опорах.

Поскольку при предлагаемом способе производ т вращение нагрузки по азимуту, дл  получени  пространственных распределений динамических характеристик достаточно расположить указанные датчики только в одном меридиональном сечении опоры.

Затем, подава  сжатый воздух в сопла 13 поочередно, дискретно поворачивают неизменный по модулю вектор нагрузки по азимутальному углу а и дл  каждого дискретного значени  этого угла измер ют распределение давлений и зазоров в

соответствующих меридиональных сечени х . После того, как результирующий вектор нагрузки повернетс  по азимуту на 360°, изменением радиальной и осевой составл ющих нагрузки дискретно мен ют направ- 5 ление результирующего вектора нагрузки по пол рному углу (устанавливают угол (Эй), снова поворачивают результирующий вектор по азимуту и измер ют распределение характеристик в меридиональных сечени х, 10 соответствующих дискретным значени м азимутального угла а , и, поворачива  вектор нагрузки по пол рному углу от 0 до 90°, получают пространственное распределение зазоров и давлений по полусфере опоры. 15

Дл  1Цмерений демпфирующих характеристик опор в зависимости от направлени  вектора амплитуды нагрузки после ориентации результирующего вектора нагрузки по пол рному углу 0 и азимутально- 20 му углу а в сопла 13 подают пульсирующее давление сжатого воздуха, а в гидравлический механизм 5 осевого нагружени  - пульсирующее давление жидкости, возбужда  колебани  в опорах, с помощью датчиков 7 25 зазора измер ют амплитуду колебаний цапфы опоры и по их соотношению определ ют демпфирующие свойства исследуемых опор. Затем, варьиру  сортами смазки и конструктивными параметрами опоры, по 30 минимальному изменению этого отношени  амплитуд при изменении направлени  по пол рному углу вектора пульсирующей нагрузки посто нной амплитуды устанавливают равномерное распределение демпфирова- 35 ни  по всему пространству опоры.

Таким образом, предлагаемые способ и стенд дл  его осуществлени  за счет задани  моделирующего перегрузку вектора на- грузки произвольного модул  и 40 направлени  в пространстве позвол ют измер ть пространственные распределени  динамических характеристик опор скольжени , причем не только давлений и зазоров, но демпфировани  и момента трени , в ус- 45 лови х, максимально приближенных к эксплуатационным , при варьировании конструктивными и технологическими особенност ми изготовлени  опор без исследований на натурных объектах, что снижает 50 финансовые и временные затраты на доводку изделий.

Кроме того, за счет газостатического выФормула изобретени  1. Способ получени  динамических характеристик опор скольжени , заключающийс  в том, что создают независимо осевую и радиальную составл ющие нагрузки , на опору скольжени , отличающий- с   тем, что, с целью определени  пространственного распределени  динамических характеристик, расширени  диапазона и повышени  точности измерений этих характеристик при испытании полусферических гидродинамических опор скольжени , разгружают ротор в поле силы т жести от ее воздействи , измен ют величину осевой и радиальной составл ющих нагрузки дл  изменени  модул  и направлени  по пол рному углу результирующего вектора нагрузки, измер ют дл  данного направлени  результирующего вектора нагрузки распределение зазоров и давлений в меридиональном сечении опор, затем дискретно поворачивают по азимутальному углу неизменный по модулю и по пол рному углу вектор нагрузки , измер   дл  каждого дискретного значени  азимутального угла распределение давлений и зазоров в соответствующем меридиональном сечении опоры, и после поворота результирующего вектора нагрузки по азимуту на 360° вновь измен ют осевую и радиальную составл ющие нагрузки дли изменени  направлени  результирующего вектора нагрузки по пол рному углу в пределах от 0 до 90°, поворачивают вектор нагрузки по азимуту и снова измер ют распределение давлени  и зазоров в фиксированном меридиональном сечении при дискретных значени х азимутального угла и с учетом измеренных значений давлений и зазоров при дискретных изменени х вектора нагрузки по пол рному и азимутальному углам получают пространственные распределени  этих характеристик дл  каждого значени  модул  вектора нагрузки, дл  каждого дискретного направлени  по пол рному углу пульсирующего вектора нагрузки посто нной амплитуды возбуждают колебани  цапфы опоры, измер ют их амплитуды, затем определ ют отношени  амплитуд колебани  цапфы опоры к посто нной амплитуде вектора пульсирующей нагрузки и по уменьшению этого отношени  суд т о качестве демпфировани , затем варьируют сортами смазки и конструктивными параметрами опоры и по минимальному изменению этого отношени  амплитуд при извешивани  ротора в поле силы т жести менении направлени  по пол рному углу вышаетс  точность измерений указанных вектора пульсирующей нагрузки посто нной амплитуды устанавливают равномерное распределение демпфировани  по всему пространству опор,ы.

характеристик.

Claims (1)

1. Формула изобретени  1. Способ получени  динамических характеристик опор скольжени , заключающийс  в том, что создают независимо осевую и радиальную составл ющие нагрузки , на опору скольжени , отличающий- с   тем, что, с целью определени  пространственного распределени  динамических характеристик, расширени  диапазона и повышени  точности измерений этих характеристик при испытании полусферических гидродинамических опор скольжени , разгружают ротор в поле силы т жести от ее воздействи , измен ют величину осевой и радиальной составл ющих нагрузки дл  изменени  модул  и направлени  по пол рному углу результирующего вектора нагрузки, измер ют дл  данного направлени  результирующего вектора нагрузки распределение зазоров и давлений в меридиональном сечении опор, затем дискретно поворачивают по азимутальному углу неизменный по модулю и по пол рному углу вектор нагрузки , измер   дл  каждого дискретного значени  азимутального угла распределение давлений и зазоров в соответствующем меридиональном сечении опоры, и после поворота результирующего вектора нагрузки по азимуту на 360° вновь измен ют осевую и радиальную составл ющие нагрузки дли изменени  направлени  результирующего вектора нагрузки по пол рному углу в пределах от 0 до 90°, поворачивают вектор нагрузки по азимуту и снова измер ют распределение давлени  и зазоров в фиксированном меридиональном сечении при дискретных значени х азимутального угла и с учетом измеренных значений давлений и зазоров при дискретных изменени х вектора нагрузки по пол рному и азимутальному углам получают пространственные распределени  этих характеристик дл  каждого значени  модул  вектора нагрузки, дл  каждого дискретного направлени  по пол рному углу пульсирующего вектора нагрузки посто нной амплитуды возбуждают колебани  цапфы опоры, измер ют их амплитуды, затем определ ют отношени  амплитуд колебани  цапфы опоры к посто нной амплитуде вектора пульсирующей нагрузки и по уменьшению этого отношени  суд т о качестве демпфировани , затем варьируют сортами смазки и конструктивными параметрами опоры и по минимальному изменению этого отношени  амплитуд при из2 . Стенд дл  получени  динамических характеристик опор скольжени , содержащий координатный стол с закрепленным на нем корпусом дл  установки в нем двух исследуемых опор приводной ротор, механизмы радиального и осевого нагружени , газостатический подп тник, моментоизмери- тель, датчики давлени  и зазора, отличающийс  тем, что, с целью повышени  точности при исследовании полусферических гидродинамических опор, приводной ротор выполнен с полусферическими цапфами и снабжен  коC

   рем частоторегулируемого асинхронного электродвигател , статором, установленным посредством двух подшипников качени  в упом нутом корпусе с возможностью поворота вокруг ротора, а упом нутый механизм осевого нагружени , выполнен гидравлическим с возможностью перемещени  в направлении одной из исследуемых опор, при этом датчики давлени  установлены в другой исследуемой опоре в одном меридиональном сечении, а датчики зазора - в другом меридиональном сечении этой опоры.

   8

   Статическое или

   пульсирующее давление доз- ij духа%

   10

   ПКчи.м1ч JwVVd

   ///S/7/

   1 Статическое или  у бсирующее

   давление гиарожид хос/т/ Фиг. 2

   9