專(zhuān)利名稱(chēng)：測(cè)試彈性箔片推力軸承起飛轉(zhuǎn)速的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及軸承的性能測(cè)試技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種測(cè)試彈性箔片推 力軸承起飛轉(zhuǎn)速的裝置。
技術(shù)背景推力軸承的起飛轉(zhuǎn)速是推力盤(pán)表面和氣體推力軸承工作表面間形成完 全氣體潤(rùn)滑的標(biāo)志，也是動(dòng)壓氣體軸承的重要指標(biāo)之一。目前，彈性箔片 軸承的性能測(cè)試主要是進(jìn)行承載能力和動(dòng)特性系數(shù)的測(cè)試實(shí)驗(yàn)，雖然有些 文獻(xiàn)中提到軸承參數(shù)和工作條件對(duì)軸承起飛轉(zhuǎn)速有影響，但并沒(méi)有給出起 飛轉(zhuǎn)速的測(cè)試裝置和識(shí)別方法?，F(xiàn)有文獻(xiàn)中有些詳細(xì)描述了油膜靜壓徑向軸承起飛轉(zhuǎn)速的測(cè)試方法，如"On the lift-off speed in journal bearings"(刊于《Tribology Letters》V0L20, NO. 3-4， 2005. 10， P299-305) 提出在軸承座上安裝懸臂杠桿機(jī)構(gòu)，在不同靜態(tài)載荷和供油溫度下，測(cè)量 軸承表面和軸頸表面的摩擦系數(shù)，通過(guò)摩擦系數(shù)與轉(zhuǎn)速的Stribeck曲線(xiàn)判 斷軸承的起飛轉(zhuǎn)速，也就是摩擦系數(shù)法。但對(duì)氣體推力軸承而言，推力盤(pán) 和軸承表面間的摩擦力不易測(cè)定，很難通過(guò)摩擦力矩法識(shí)別彈性箔片氣體 軸承的起飛轉(zhuǎn)速。隨著彈性箔片氣體軸承在渦輪機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等高速旋轉(zhuǎn) 機(jī)械中的應(yīng)用，通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定其起飛轉(zhuǎn)速顯得尤為重要。 發(fā)明內(nèi)容為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種測(cè)試彈性箔片推力軸承起飛轉(zhuǎn)速的裝置，可以進(jìn)行彈性箔片推力軸承的起飛轉(zhuǎn)速測(cè) 試，并通過(guò)位移響應(yīng)頻譜法識(shí)別起飛轉(zhuǎn)速。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案是 一種測(cè)試彈性箔片推力軸 承起飛轉(zhuǎn)速的裝置，包括一異步電機(jī)1和與其連接的變頻器16，異步電機(jī)1通過(guò)高速柔性聯(lián)軸節(jié)2與軸頸7 —端連接，軸頸7由滾動(dòng)軸承6支承，滾 動(dòng)軸承6安裝在滾動(dòng)軸承座4上；滾動(dòng)軸承6與一油氣潤(rùn)滑器17相連通， 通過(guò)油氣潤(rùn)滑器17對(duì)滾動(dòng)軸承6進(jìn)行潤(rùn)滑，在軸頸7的另一端安裝有推力 盤(pán)9以及用于固定被測(cè)試推力軸承11的推力軸承座12，推力軸承座12通 過(guò)軸肩安裝在推力軸承固定座10的通孔中，推力軸承座12與氣缸13的活 塞連接，在氣體壓力作用下由氣缸13帶動(dòng)推力軸承座12產(chǎn)生軸向運(yùn)動(dòng)給 被測(cè)試推力軸承11施加軸向載荷；在實(shí)驗(yàn)臺(tái)基座16上靠近電機(jī)端的位置 安裝一測(cè)量軸頸7的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速的光電轉(zhuǎn)速傳感器15。在軸頸7的中間 位置成90°安裝有兩個(gè)探頭指向相對(duì)坐標(biāo)方向、測(cè)試軸頸7在水平方向和 垂直方向的徑向位移的電渦流位移傳感器8,在推力軸承座12上安裝了一 個(gè)測(cè)量被測(cè)試推力軸承11和推力盤(pán)9表面間的相對(duì)軸向位移的電渦流位移 傳感器8。數(shù)據(jù)采集由傳感器21進(jìn)行，傳感器21測(cè)得的數(shù)據(jù)經(jīng)放大器22放大后由 采集卡23采集并輸入計(jì)算機(jī)24進(jìn)行存儲(chǔ)，以便進(jìn)行分析；所說(shuō)的傳感器21 包括光電轉(zhuǎn)速傳感器15和所有的電渦流位移傳感器8。本發(fā)明的有益效果是通過(guò)異步電機(jī)l驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子，并由加載裝置改變軸 承的靜態(tài)載荷，可以測(cè)定不同載荷下的箔片推力軸承起飛轉(zhuǎn)速。


下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)原理和工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。圖1是被測(cè)試彈性箔片推力軸承的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明彈性箔片推力軸承測(cè)試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的示意圖。圖4是位移響應(yīng)頻譜法識(shí)別起飛轉(zhuǎn)速的例圖；其中，圖4 (a)是起飛 前的軸向位移響應(yīng)頻譜圖；圖4 (b)是起飛后的軸向位移響應(yīng)頻譜圖；橫 座標(biāo)表示頻率；縱座標(biāo)表示位移響應(yīng)幅值。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本明的結(jié)構(gòu)原理及工作原理作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。 參見(jiàn)圖1，被測(cè)試的推力軸承11的結(jié)構(gòu)包括底層箔片20、八片相同的 扇形頂層箔片18和支承拱箔19，頂層箔片18和支承拱箔19的一端焊接 在底層箔片20上并沿底層箔片20周向均勻分布，另一端自由，頂層箔片 18靠近焊接端的部分是一錐面，可以與推力盤(pán)9表面形成收斂的氣膜間隙。 試驗(yàn)中推力盤(pán)9沿從焊接端到自由端的方向旋轉(zhuǎn)。參見(jiàn)圖l、圖2， 一種測(cè)試彈性箔片推力軸承起飛轉(zhuǎn)速的裝置，包括驅(qū) 動(dòng)系統(tǒng)、軸頸部分及其潤(rùn)滑系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括異步電機(jī)l 和與其連接的變頻器16，軸頸7由高速中頻異步電機(jī)1驅(qū)動(dòng)， 一端通過(guò)高 速柔性聯(lián)軸節(jié)2與驅(qū)動(dòng)電機(jī)1相連，并可通過(guò)調(diào)整變頻器16的參數(shù)來(lái)調(diào)節(jié) 電機(jī)1的轉(zhuǎn)速；軸頸7為對(duì)稱(chēng)結(jié)構(gòu)，用兩個(gè)參數(shù)完全相同的滾動(dòng)軸承6支 承，滾動(dòng)軸承6安裝在滾動(dòng)軸承座4中，并用彈簧3對(duì)其施加預(yù)載荷，滾 動(dòng)軸承6通過(guò)滾動(dòng)軸承座4上的油氣通道5與一油氣潤(rùn)滑器17相連通，潤(rùn)滑油經(jīng)油氣潤(rùn)滑器17氣化后通過(guò)油氣通道5送入滾動(dòng)軸承6對(duì)其進(jìn)行潤(rùn)滑，
以防止?jié)L動(dòng)軸承6發(fā)生失效損壞，保證其正常工作，延長(zhǎng)軸承使用壽命；
推力盤(pán)9安裝在軸頸7的另一端，其工作面與推力軸承固定座10的側(cè)面在 同一平面內(nèi)，被測(cè)試推力軸承11通過(guò)銷(xiāo)釘安裝在推力軸承座12上。氣缸 13活塞桿與推力軸承座12的螺紋孔旋合連接，給氣缸13中通入壓縮氣體 可推動(dòng)其活塞產(chǎn)生位移，通過(guò)帶動(dòng)推力軸承座12產(chǎn)生軸向位移從而改變推 力盤(pán)9和推力軸承頂層箔片18表面間的氣膜間隙，以達(dá)到改變被測(cè)試推力 軸承11的靜態(tài)載荷的目的。本實(shí)驗(yàn)臺(tái)測(cè)試中，輸入氣缸13的氣體壓力可 通過(guò)安裝在進(jìn)氣管道上的壓力表獲得，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)基座16上靠近電機(jī)端的位 置安裝一測(cè)量軸頸7的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速的光電轉(zhuǎn)速傳感器15。在軸頸7的中 間位置成90。安裝有兩個(gè)探頭指向相對(duì)坐標(biāo)方向、測(cè)試軸頸7在水平方向 和垂直方向的徑向位移的電渦流位移傳感器8，在推力軸承座12上安裝了 一個(gè)測(cè)量被測(cè)試推力軸承11和推力盤(pán)9表面間的相對(duì)軸向位移的電渦流位 移傳感器8。
參見(jiàn)圖3 ，本發(fā)明的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由傳感21及其放大器22和計(jì)算機(jī)24 組成，所有傳感器21均有各自的放大器22，輸出的放大器信號(hào)用高速多功 能采集卡23以一定的采樣頻率進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并用計(jì)算機(jī)24進(jìn)行存儲(chǔ)以便 進(jìn)行離線(xiàn)或在線(xiàn)處理；所說(shuō)的傳感器21包括一個(gè)光電轉(zhuǎn)速傳感器15和三個(gè) 電渦流位移傳感器8。
試驗(yàn)結(jié)束后，通過(guò)位移響應(yīng)頻譜法識(shí)別被測(cè)試推力軸承l(wèi)l的起飛轉(zhuǎn)速， 逐段截取位移傳感器8測(cè)得的軸向位移并進(jìn)行FFT變換，在頻域觀(guān)察譜圖 變化以識(shí)別起飛轉(zhuǎn)速，如圖4，起飛前后譜圖由不規(guī)則形狀變?yōu)橐?guī)則形狀，轉(zhuǎn)變點(diǎn)對(duì)應(yīng)的轉(zhuǎn)速即為起飛轉(zhuǎn)速。
本發(fā)明的工作原理是本發(fā)明的試驗(yàn)裝置測(cè)試推力軸承11的起飛轉(zhuǎn)速 的過(guò)程是，將實(shí)驗(yàn)臺(tái)各部分安裝調(diào)試完畢后，首先調(diào)整變頻器16的工作參 數(shù)以設(shè)定異步電機(jī)1的工作轉(zhuǎn)速和升速時(shí)間，并開(kāi)動(dòng)油氣潤(rùn)滑器17對(duì)滾動(dòng) 軸承6進(jìn)行潤(rùn)滑，打開(kāi)計(jì)算機(jī)24啟動(dòng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；然后啟動(dòng)變頻器16
使電機(jī)1帶動(dòng)軸頸7旋轉(zhuǎn)，此時(shí)所有傳感器21開(kāi)始工作并通過(guò)采集卡23 對(duì)各傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行采樣；當(dāng)電機(jī)1的轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定的工作轉(zhuǎn)速時(shí)，關(guān)閉 變頻器16使電機(jī)1逐漸減速直至停止工作，最后用計(jì)算機(jī)24存儲(chǔ)所有傳 感器的采樣數(shù)據(jù)以便進(jìn)行分析。實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，可通過(guò)位移響應(yīng)頻譜法識(shí)別 被測(cè)試推力軸承11的起飛轉(zhuǎn)速，即取電渦流位移傳感器8測(cè)得的軸向位移 信號(hào)進(jìn)行分析，逐段截取位移信號(hào)進(jìn)行FFT變換，在頻域觀(guān)察譜圖變化以 識(shí)別起飛轉(zhuǎn)速。
權(quán)利要求
1、一種測(cè)試彈性箔片推力軸承起飛轉(zhuǎn)速的裝置，包括一異步電機(jī)(1)和與其連接的變頻器(16)，其特征在于，異步電機(jī)(1)通過(guò)高速柔性聯(lián)軸節(jié)(2)與軸頸(7)一端連接，軸頸(7)由滾動(dòng)軸承(6)支承，在軸頸(7)的另一端安裝有推力盤(pán)(9)以及用于固定被測(cè)試推力軸承(11)的推力軸承座(12)，推力軸承座(12)通過(guò)軸肩安裝在推力軸承固定座(10)的通孔中，推力軸承座(12)與氣缸(13)的活塞連接，在實(shí)驗(yàn)臺(tái)基座(16)上靠近電機(jī)端的位置安裝一測(cè)量軸頸(7)的實(shí)際工作轉(zhuǎn)速的光電轉(zhuǎn)速傳感器(15)，在軸頸(7)的中間位置成90°安裝有兩個(gè)探頭指向相對(duì)坐標(biāo)方向、測(cè)試軸頸(7)在水平方向和垂直方向的徑向位移的電渦流位移傳感器(8)，在推力軸承座(12)上安裝一個(gè)測(cè)量被測(cè)試推力軸承(11)和推力盤(pán)(9)表面間的相對(duì)軸向位移的電渦流位移傳感器(8)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試彈性箔片推力軸承起飛轉(zhuǎn)速的裝置，其 特征在于，所述的滾動(dòng)軸承(6)與一油氣潤(rùn)滑器(17)相連通。
3 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試彈性箔片推力軸承起飛轉(zhuǎn)速的裝置， 其特征在于，所說(shuō)的推力盤(pán)(9)的工作面與推力軸承固定座(10)的側(cè)面在同 一平面內(nèi)。
4 、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種測(cè)試彈性箔片推力軸承起飛轉(zhuǎn)速的裝置， 其特征在于，所說(shuō)的光電轉(zhuǎn)速傳感器(15)或電渦流位移傳感器(8)均有各自的放 大器(22)，輸出的放大器信號(hào)用高速多功能采集卡(23)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并用計(jì) 算機(jī)(24)進(jìn)行存儲(chǔ)。
全文摘要
一種測(cè)試彈性箔片推力軸承起飛轉(zhuǎn)速的裝置，包括驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、軸頸部分及其潤(rùn)滑系統(tǒng)、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)由異步電機(jī)和變頻器組成，異步電機(jī)通過(guò)高速柔性聯(lián)軸節(jié)與軸頸一端連接，軸頸用兩個(gè)滾動(dòng)軸承支承，并通過(guò)油氣潤(rùn)滑器對(duì)滾動(dòng)軸承進(jìn)行潤(rùn)滑，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)由傳感器及其放大器和計(jì)算機(jī)組成，傳感器測(cè)得的數(shù)據(jù)經(jīng)采集卡采集并輸入計(jì)算機(jī)進(jìn)行存儲(chǔ)，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)子，并由加載裝置改變軸承的靜態(tài)載荷，可以測(cè)定不同載荷下的箔片軸承起飛轉(zhuǎn)速。
文檔編號(hào)G01M13/04GK101226104SQ20081001747
公開(kāi)日2008年7月23日 申請(qǐng)日期2008年2月1日 優(yōu)先權(quán)日2008年2月1日
發(fā)明者恒 劉, 戚社苗, 楊利花, 耿海鵬, 烈 虞 申請(qǐng)人:西安交通大學(xué)