一種彈性箔片動壓氣體推力軸承受軸向力測試結構的制作方法
【專利摘要】一種彈性箔片動壓氣體推力軸承受軸向力測試結構，包括兩個推力軸承測力件，兩個推力軸承測力件貼有應變片，兩個彈性箔片動壓氣體推力軸承分別固定在兩個推力軸承座上，兩個推力軸承座、隔環(huán)連接構成組件，通過隔環(huán)調整彈性箔片動壓氣體推力軸承與推力盤間的氣隙厚度，組件通過桁磨保證在殼體內的沿軸向自由滑動，組件周向固定，并由端蓋固定在殼體內，轉子受到的軸向力會通過推力盤施加在兩個推力軸承座上，兩個推力軸承座上受到的軸向力就施加在了兩個推力軸承測力件上，并被應變片準確測量，應變片所受的壓力相加就是轉子受到的軸向力，結構安全可靠。
【專利說明】一種彈性箔片動壓氣體推力軸承受軸向力測試結構
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及傳感測控【技術領域】，尤其涉及一種彈性箔片動壓氣體推力軸承受軸向力測試結構。
【背景技術】
[0002]在旋轉流體機械(包括泵、風機、壓縮機、膨脹機、透平機、水輪機、螺旋槳、渦輪發(fā)動機等)運行中，由于轉子和流體相互作用，會產(chǎn)生軸向的作用力。轉子軸向力是旋轉流體機械結構設計中的重要指標之一。若軸向力不滿足設計要求，其軸承可能長期處于超負荷的工作狀態(tài)，直接會影響軸承的壽命，嚴重的會影響整機的壽命和穩(wěn)定性。因此隨著彈性箔片氣體軸承在渦輪機、燃氣輪機等高速旋轉機械中的應用，通過實驗確定其所受軸向力顯得尤為重要。
[0003]傳統(tǒng)的測量方法是通過測量壓氣機卸荷腔的壓力來間接判定軸向力的大小。這種測量方法簡單，但準確性差，需要進行大量的試驗驗證。在“TURB0MACHINE”(美國專利US200810095610A1)中提供了一種直接測量可傾瓦推力空氣軸承的結構，其力傳感器裝在可傾瓦中，與外部電氣控制裝置連接，可用來補償軸承受到的軸向力，使推力滿足設計要求。但因為彈性箔片動壓氣體推力軸承厚度小，無法裝入力傳感器，因此不能采用上述結構進行測量。

【發(fā)明內容】

[0004]為了克服上述現(xiàn)有技術的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種彈性箔片動壓氣體推力軸承受軸向力測試結構，可以測量彈性箔片動壓氣體推力軸承受到的軸向力。
[0005]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術方案是:
[0006]一種彈性箔片動壓氣體推力軸承受軸向力測試結構，包括第一推力軸承測力件4和第二推力軸承測力件4’，第一推力軸承測力件4、第二推力軸承測力件4’分別由4個方形支柱10用來支撐圓環(huán)12，方形支柱10兩個相對面貼有應變片，第一推力軸承測力件4、第二推力軸承測力件4’的圓環(huán)12分別與第一推力軸承座3、第二推力軸承座3’接觸，第一彈性箔片動壓氣體推力軸承5、第二彈性箔片動壓氣體推力軸承5’分別固定在第一推力軸承座3和第二推力軸承座3’上，第一推力軸承座3、隔環(huán)7和第二推力軸承座3’通過螺栓連接構成組件，通過隔環(huán)7調整第一彈性箔片動壓氣體推力軸承5、第二彈性箔片動壓氣體推力軸承5’與推力盤6間的氣隙厚度，組件通過桁磨保證在殼體I內的沿軸向自由滑動，組件周向通過第三銷釘8固定，第一徑向軸承座2和第二徑向軸承座2’通過第一銷釘9、第二銷釘9’與第一推力軸承測力件4、第二推力軸承測力件4’連接，并由端蓋固定在殼體I內。
[0007]所述第一推力軸承測力件4、第二推力軸承測力件4’的方形支柱10上粘貼有的應變片，四個為一組，沿周向均布，應變片采用全橋式粘貼法，經(jīng)過標定，每4N對應一個微應變，最大量程2000N，通過圓環(huán)12與第一推力軸承座3、第二推力軸承座3’面接觸。[0008]所述第一推力軸承測力件4、第一推力軸承測力件4’的材料是鋁合金，方形支柱10中心鉆有小孔11。
[0009]本發(fā)明的有益效果是:提供了彈性箔片動壓氣體推力軸承所受軸承力的直接測量結構，為實時在線直接測量彈性箔片動壓氣體推力軸承所受軸承力提供了可能；經(jīng)過試驗，證明結構安全可靠，便于通過轉子受到的軸向力對透平機械的運行工況進行實時控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的整體結構視圖。
[0011]圖2為本發(fā)明第一推力軸承測力件4的右視圖。
[0012]圖3為本發(fā)明第一推力軸承測力件4的主視圖。
【具體實施方式】:
[0013]下面結合附圖對本發(fā)明作詳細說明。
[0014]參見圖1、圖2和圖3，一種彈性箔片動壓氣體推力軸承受軸向力測試結構，包括第一推力軸承測力件4和第二推力軸承測力件4’，第一推力軸承測力件4、第二推力軸承測力件4’分別由4個方形支柱10用來支撐圓環(huán)12，方形支柱10兩個相對面貼有應變片，第一推力軸承測力件4、第二推力軸承測力件4’的圓環(huán)12分別與第一推力軸承座3、第二推力軸承座3’接觸，第一彈性箔片動壓氣體推力軸承5、第二彈性箔片動壓氣體推力軸承5’分別固定在第一推力軸承座3和第二推力軸承座3’上，第一推力軸承座3、隔環(huán)7和第二推力軸承座3’通過螺栓連接構成組件，通過隔環(huán)7調整第一彈性箔片動壓氣體推力軸承5、第二彈性箔片動壓氣體推力軸承5’與推力盤6間的氣隙厚度，組件通過桁磨保證在殼體I內的沿軸向自由滑動，組件周向通過第三銷釘9固定，第一徑向軸承座2和第二徑向軸承座2’通過第一銷釘10、第二銷釘10’與第一推力軸承測力件4、第二推力軸承測力件4’連接，并由端蓋固定在殼體I內。
[0015]所述第一推力軸承測力件4、第二推力軸承測力件4’的方形支柱10上粘貼有的應變片，四個為一組，沿周向均布，應變片采用全橋式粘貼法，用來消除方形支柱10彎曲的影響，經(jīng)過標定，每4N對應一個微應變，最大量程2000N，通過圓環(huán)12與第一推力軸承座3、第二推力軸承座3’面接觸，可以有效避免方形支柱10與推力軸承座直接接觸所產(chǎn)生的如軸向力在方形支柱10間分布不均，方形支柱10本身需要精密加工等問題。
[0016]所述第一推力軸承測力件4、第一推力軸承測力件4’的材料是鋁合金，方形支柱10中心鉆有小孔11，目的是減小支柱的橫截面積，即降低方形支柱10的剛度，在受到同樣大小軸向力的時候增大變形，提高測量精度。
[0017]本發(fā)明的工作原理是:工作中，轉子受到的軸向力會通過推力盤6施加在第一推力軸承座3、第二推力軸承座3’上,第一推力軸承座3、第二推力軸承座3’上受到的軸向力就施加在了第一推力軸承測力件4、第二推力軸承測力件4’的圓環(huán)12上，并被方形支柱10上粘貼的應變片準確測量，沿周向均布的4個方形支柱10上應變片所受的壓力相加就是轉子受到的軸向力。
【權利要求】
1.一種彈性箔片動壓氣體推力軸承受軸向力測試結構，包括第一推力軸承測力件(4)和第二推力軸承測力件(4’)，其特征在于:第一推力軸承測力件(4)、第二推力軸承測力件(4’)分別由4個方形支柱(10)用來支撐圓環(huán)(12)，方形支柱(10)兩個相對面貼有應變片，第一推力軸承測力件(4)、第二推力軸承測力件(4’)的圓環(huán)(12)分別與第一推力軸承座(3)、第二推力軸承座(3’)接觸，第一彈性箔片動壓氣體推力軸承(5)、第二彈性箔片動壓氣體推力軸承(5’)分別固定在第一推力軸承座(3)和第二推力軸承座(3’)上，第一推力軸承座(3)、隔環(huán)(7)和第二推力軸承座(3’)與通過螺栓連接構成組件，通過隔環(huán)(7)調整第一彈性箔片動壓氣體推力軸承(5)、第二彈性箔片動壓氣體推力軸承(5’)與推力盤(6)間的氣隙厚度，組件通過桁磨保證在殼體(I)內的沿軸向自由滑動，組件周向通過第三銷釘(9)固定，第一徑向軸承座(2)和第二徑向軸承座(2’)通過第一銷釘(10)、第二銷釘(10’)與第一推力軸承測力件(4)、第二推力軸承測力件(4’)連接，并由端蓋固定在殼體(I)內。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種彈性箔片動壓氣體推力軸承受軸向力測試結構，其特征在于:所述第一推力軸承測力件(4)、第二推力軸承測力件(4’)的方形支柱(10)上粘貼有的應變片，四個為一組，沿周向均布，應變片采用全橋式粘貼法，經(jīng)過標定，每4N對應一個微應變，最大量程2000N，通過圓環(huán)(12)與第一推力軸承座(3)、第二推力軸承座(3’)面接觸。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種彈性箔片動壓氣體推力軸承受軸向力測試結構，其特征在于:所述第一推力軸承測力件(4)、第一推力軸承測力件(4’)的材料是鋁合金，方形支柱(10)中心鉆有小孔(11)。
【文檔編號】G01M13/04GK103884504SQ201410086336
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年3月10日 優(yōu)先權日:2014年3月10日
【發(fā)明者】孫巖樺, 段文博, 耿海鵬, 戚社苗, 虞烈 申請人:西安交通大學