專利名稱：高速、可間歇加載的環(huán)塊接觸燒蝕試驗機的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種高速、可間歇加載的環(huán)塊接觸燒蝕試驗機，適用于模擬高速軸的接觸燒蝕現(xiàn)象，研究高速軸表面變性層的形成和演化規(guī)律。
背景技術(shù)：
大型離心壓縮機轉(zhuǎn)速范圍3000-48000轉(zhuǎn)/分。高轉(zhuǎn)速下，在軸承區(qū)，由于供油不足，或可傾瓦接觸面積過小，導致局部溫度迅速升高，軸表面變色；轉(zhuǎn)子運行時振動超標，導致軸與密封刮擦；或者由于軸向力計算不準，從而使定子，如隔板產(chǎn)生變形，由于轉(zhuǎn)子、定子之間的間隙為2-3_，而隔板厚度為IOOmm左右，當高低壓部分的壓差達到幾十公斤時，就會使懸臂工作的隔板產(chǎn)生變形，進而與轉(zhuǎn)子產(chǎn)生刮擦。一旦產(chǎn)生刮擦會使轉(zhuǎn)子表面變色，甚至彎曲，需要對其進行修復，嚴重的則報廢。因此模擬高速軸的接觸燒蝕現(xiàn)象，研究高速軸 表面變性層的形成和演化規(guī)律，對軸即轉(zhuǎn)子進行修復再制造具有重要意義。 目前，研究軸類零件的耐磨性，主要是通過試件環(huán)與試件塊對磨，觀察分析摩擦表面的磨損情況。已有技術(shù)中，試件環(huán)與試件塊普遍采取連續(xù)接觸摩擦，并且轉(zhuǎn)速都不高，都在3000r/min以下，摩擦表面基本上只發(fā)生材料磨損，很難發(fā)生相變。但現(xiàn)在很多軸的轉(zhuǎn)速都高達lOOOOr/min，甚至更高，由于潤滑不良等原因，同定子部分發(fā)生刮擦，產(chǎn)生瞬間高溫，引起表面層的相變，對耐磨性能產(chǎn)生很大影響；迄今為止，高速、可間歇加載環(huán)塊接觸燒蝕試驗機還未有相關(guān)報導。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為模擬高速軸的接觸燒蝕及其表面變性層的形成和演化規(guī)律，提供ー種高速、可間歇加載的環(huán)塊接觸燒蝕試驗機，用以模擬高速軸的接觸燒蝕及其表面變性層的形成和演化規(guī)律，為其進行修復和再制造提供依據(jù)本發(fā)明為解決技術(shù)問題采用如下方案本發(fā)明高速、可間歇加載的環(huán)塊接觸燒蝕試驗機的結(jié)構(gòu)特點是在工作臺上呈水平設(shè)置由主電機驅(qū)動的機械主軸,試件環(huán)固定安裝在機械主軸的軸端,試件塊位于試件環(huán)正上方，通過夾持器裝在呈水平設(shè)置的加載桿上，加載桿一端鉸接在加載支座上，另一端設(shè)置彈簧加載單元，所述彈簧加載單元是在加載桿的端部呈縱向設(shè)置帶有加載螺栓的加載支撐桿，加載螺栓頂在加載桿上，加載支撐桿在底部與縱向加載導向桿鉸接，在所述縱向加載導向桿的下端連接載荷測定傳感器，載荷測定傳感器上方是彈簧底座，加載彈簧下端頂在彈簧底座上，上端頂在縱向加載導向支座上，縱向加載導向支座安裝在工作臺上。本發(fā)明高速、可間歇加載的環(huán)塊接觸燒蝕試驗機的結(jié)構(gòu)特點也在于在加載螺栓所在位置處、位于所述加載桿的下方設(shè)置手動杠桿卸載單元，手動杠桿卸載単元的卸載桿的中部鉸接于固定在工作臺上的卸載桿支座上，卸載桿的尾部固定設(shè)置有可帶動卸載桿在尾部下壓的卸載手柄。在手動卸載杠桿和試件塊之間，設(shè)置自動卸載單元，所述自動卸載單元是ー個偏心輪機構(gòu)，偏心輪旋轉(zhuǎn)ー圈，將加載桿頂起一次，實現(xiàn)一次卸載，通過調(diào)整偏心輪的轉(zhuǎn)速調(diào)整卸載頻率。所述主電機采用變頻調(diào)速電動機，在主電機與機械主軸之間設(shè)置由大多楔帶輪、PJ型多楔帶和小多楔帶輪構(gòu)成的傳動機構(gòu)，所述大多楔帶輪固定設(shè)置在主電機的輸出軸上，所述小多楔帶輪固定設(shè)置在機械主軸的軸端。與已有技術(shù)相比，本發(fā)明有益效果體現(xiàn)在I、本發(fā)明通過試件環(huán)與試件塊的接觸刮擦，模擬高速轉(zhuǎn)軸的接觸燒蝕及其表面變性層的形成和演化規(guī)律，對軸即轉(zhuǎn)子進行修復再制造具有重要意義。2、本發(fā)明設(shè)置手動卸載単元或自動卸載單元，可實現(xiàn)試件環(huán)塊間歇性接觸刮擦， 更好地模擬大型壓縮機軸與軸承、密封、或定子部分發(fā)生間歇性接觸刮擦引起的軸表面的燒蝕。3、本發(fā)明中主電機采用變頻調(diào)速電動機，轉(zhuǎn)速連續(xù)可調(diào)，可以實現(xiàn)在不同轉(zhuǎn)速下研究試件表面的燒蝕情況。4、本發(fā)明采用由多楔帶輪和PJ型多楔帶構(gòu)成的傳動機構(gòu)，可以大幅度提高轉(zhuǎn)速，接近模擬的實際エ況。5、本發(fā)明通過進ー步設(shè)置溫度和轉(zhuǎn)速測量裝置，可以實現(xiàn)機械主軸轉(zhuǎn)速和刮擦表面溫度的頭時輸出。


圖I是本發(fā)明的試驗機整體裝配前視圖；圖2是本發(fā)明的試驗機整體裝配后視圖；圖3是本發(fā)明的試驗機加載單元結(jié)構(gòu)圖；圖中標號1電動機支撐板；2支撐螺桿；3主電機；4大多楔帶輪；5為PJ型多楔帶；6小多楔帶輪；7機械主軸；8主軸上支撐座；9主軸下支撐座；10加載支座；11加載桿；12試件塊夾持架；13試件環(huán)；14從動件夾持架；15偏心輪；16加載支撐桿；17加載導向支座；18加載螺栓；19鎖緊螺釘；20調(diào)速電機；21卸載桿；22卸載桿支架；23卸載桿定位座；24縱向加載導向桿；25加載彈簧；26彈簧底座；27載荷測定傳感器；28試件塊；29滾子從動件。
具體實施例方式參見圖I、圖2，圖3本實施例中高速、可間歇加載的環(huán)塊接觸燒蝕試驗機的結(jié)構(gòu)形式是在工作臺上呈水平設(shè)置由主電機3驅(qū)動的機械主軸7，試件環(huán)13固定安裝在機械主軸7的軸端，試件塊28位于試件環(huán)13正上方，通過夾持器12裝在呈水平設(shè)置的加載桿11上，加載桿11 一端鉸接在加載支座10上，另一端設(shè)置彈簧加載単元，彈簧加載單元是在加載桿11的端部呈縱向設(shè)置帶有加載螺栓18的加載支撐桿16，加載螺栓18頂在加載桿11上，加載螺栓18通過鎖緊螺釘19鎖緊，加載支撐桿16在底部與縱向加載導向桿24鉸接，縱向加載導向桿24的下端連接載荷測定傳感器27，載荷測定傳感器27上方是彈簧底座26,加載彈簧25下端頂在彈簧底座26上,上端頂在縱向加載導向支座17上,縱向加載導向支座17安裝在工作臺上的沉頭孔內(nèi)。具體實施中，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)設(shè)置也包括主電機3采用變頻調(diào)速電動機，在主電機3與機械主軸7之間設(shè)置由大多楔帶輪4、PJ型多楔帶5和小多楔帶輪6構(gòu)成的傳動機構(gòu)，大多楔帶輪4固定設(shè)置在主電機3的輸出軸上，小多楔帶輪6固定設(shè)置在機械主軸7的軸端。在加載螺栓18處、加載桿11的下方，垂直于加載桿11設(shè)置手動杠桿卸載單元，手動杠桿卸載單元的卸載桿21的中部鉸接于固定在工作臺上的卸載桿支座22上，卸載桿21的尾部固定設(shè)置有可帶動卸載桿21在尾部下壓的卸載手柄。在手動卸載杠桿21和試件塊28之間，還設(shè)置了自動卸載單元，自動卸載單元是ー個偏心輪機構(gòu)，由調(diào)速電機20驅(qū)動，滾子從動件29由從動件夾持架14安裝在加載桿11的 下方。偏信輪15旋轉(zhuǎn)ー圈，將加載桿11頂起一次，實現(xiàn)一次卸載，通過調(diào)整偏心輪15的轉(zhuǎn)速調(diào)整卸載頻率。此外，如圖I和圖2所示，主電機3安裝在電動機支撐板I上，電動機支撐板I通過四根支撐螺桿2進行支撐；機械主軸7是由可分離的主軸上支撐座8和主軸下支撐座9固定于工作臺上。工作過程主電機3通過ー級多楔帶傳動，帶動機械主軸7高速旋轉(zhuǎn)，試件環(huán)13和試件塊28相接觸。通過抒加載螺栓18,加載支撐桿16帶動縱向加載導向桿24向上移動,彈簧25被壓縮，載荷被垂直施加到加載桿11上,通過杠桿原理,進而將載荷施加到試件環(huán)13和試件塊28上。手動卸載時，用手將卸載桿21下壓，加載桿11被頂起，實現(xiàn)卸載；自動卸載時，調(diào)速電機20帶動偏心輪15旋轉(zhuǎn)，將滾子從動件29有規(guī)律頂起，實現(xiàn)卸載。手動和自動卸載，使試件環(huán)13和試件塊28在相對高轉(zhuǎn)速下間歇性接觸刮擦，產(chǎn)生瞬間高溫，造成試件塊28表面燒蝕變色。通過研究試件塊28表面材料的變化，模擬大型壓縮機軸與軸承、密封、或定子部分發(fā)生刮擦，造成軸表面的燒蝕，研究其變性層的形成和演化規(guī)律。
權(quán)利要求
1.一種高速、可間歇加載的環(huán)塊接觸燒蝕試驗機，其特征是在工作臺上呈水平設(shè)置由主電機(3)驅(qū)動的機械主軸(7)，試件環(huán)(13)固定安裝在機械主軸(7)的軸端，試件塊 (28)位于試件環(huán)(13)正上方，通過夾持器(12)裝在呈水平設(shè)置的加載桿(11)上，加載桿(11)一端鉸接在加載支座(10)上，另一端設(shè)置彈簧加載單元，所述彈簧加載單元是在加載桿(11)的端部呈縱向設(shè)置帶有加載螺栓(18)的加載支撐桿(16)，加載螺栓(18)頂在加載桿(11)上，加載支撐桿(16 )在底部與縱向加載導向桿(24 )鉸接，在所述縱向加載導向桿(24)的下端連接載荷測定傳感器(27)，載荷測定傳感器(27)上方是彈簧底座(26)，加載彈簧(25)下端頂在彈簧底座(26)上,上端頂在縱向加載導向支座(17)上,縱向加載導向支座 (17)安裝在工作臺上。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速、可間歇加載的環(huán)塊接觸燒蝕試驗機，其特征是在加載螺栓(18)所在位置處、位于所述加載桿(11)的下方設(shè)置手動杠桿卸載單元，手動杠桿卸載單元的卸載桿(21)的中部鉸接于固定在工作臺上的卸載桿支座(22)上，卸載桿(21)的尾部固定設(shè)置有可帶動卸載桿(21)在尾部下壓的卸載手柄。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的高速、可間歇加載的環(huán)塊接觸燒蝕試驗機，其特征是在手動卸載杠桿(21)和試件塊(28 )之間，設(shè)置自動卸載單元，所述自動卸載單元是一個偏心輪機構(gòu)，偏心輪(15)旋轉(zhuǎn)一圈，將加載桿(11)頂起一次，實現(xiàn)一次卸載，通過調(diào)整偏心輪(15)的轉(zhuǎn)速調(diào)整卸載頻率。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的高速、可間歇加載的環(huán)塊接觸燒蝕試驗機，其特征是所述主電機(3)采用變頻調(diào)速電動機，在主電機(3)與機械主軸(7)之間設(shè)置由大多楔帶輪(4)、 PJ型多楔帶(5)和小多楔帶輪(6)構(gòu)成的傳動機構(gòu)，所述大多楔帶輪(4)固定設(shè)置在主電機(3)的輸出軸上，所述小多楔帶輪(6)固定設(shè)置在機械主軸(7)的軸端。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種高速、可間歇加載的環(huán)塊接觸燒蝕試驗機，其特征是在工作臺上呈水平設(shè)置由主電機驅(qū)動的機械主軸，試件環(huán)固定安裝在機械主軸的軸端，試件塊位于試件環(huán)正上方，通過夾持器裝在呈水平設(shè)置的加載桿上，加載桿一端鉸接在加載支座上，另一端設(shè)置彈簧加載單元，彈簧加載單元是在加載桿的端部呈縱向設(shè)置帶有加載螺栓的加載支撐桿，加載螺栓頂在加載桿上，加載支撐桿在底部與縱向加載導向桿鉸接，在縱向加載導向桿的下端連接載荷測定傳感器，載荷測定傳感器上方是彈簧底座，加載彈簧下端頂在彈簧底座上，上端頂在縱向加載導向支座上，縱向加載導向支座安裝在工作臺上。本發(fā)明用于模擬高速軸的接觸燒蝕現(xiàn)象。
文檔編號G01N3/56GK102692354SQ201210190919
公開日2012年9月26日 申請日期2012年6月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月11日
發(fā)明者任興亮, 劉光復, 周丹, 杜曉東, 沈健 申請人:合肥工業(yè)大學